Die Encoder eines bayerischen Herstellers sollen durch ihre CAN-Bus-Schnittstelle Aufgaben verrichten, die deutlich über die herkömmlicher Winkel- und Positionsgeber hinausgehen. Zum Beispiel können sie durch das Erfassen von Statusinformationen zur vorausschauenden Wartung beitragen.

Die Drehgeber der Serie HTx36E mit CAN-Bus von Megatron stellen neben der Winkelinformation zum Beispiel wichtige Statusinformationen bereit, die von einer externen Steuereinheit ausgewertet werden können. Das ermöglicht die Erfassung eines Winkelwertes sowie die Berechnung, Prüfung und Filterung weiterer Informationen. Letzteres schafft die Grundlage für die vorrauschauende Wartung.

Die CANopen-Drehgeber HTx36E sorgen mit ihrer digitalen Schnittstelle für die Übertragung und Übergabe der Informationen an die Applikation. Die Kompatibilität zur Anwendung wird über das Drehgeberprofil CiA406 sichergestellt, und der elektrische Anschluss erfüllt die Anforderungen des Kommunikationsprofils CiA303. HTx36E-Drehgeber werden wie alle CAN-Teilnehmer im Netzwerk über ein Ringleitungssystem und nicht sternförmig verbunden. Das spart Verlegeaufwand sowie Gewicht, Energie und Geld. Sobald sie mit dem Netzwerk verbunden sind, gliedern sich die Drehgeber auf Basis des CSMA/CA (Carrier Sensor Multiple Access/Collision Avoidance)-Verfahrens durch Bit-Arbitrierung ein. Die Informationsströme der Sensorik werden mittels einer Rechteverwaltung durch den CAN-Identifier gesteuert. Dadurch erfolgt eine Priorisierung der Informationen im Netzwerk, wenn die Anwendung das für nötig erachtet.

Auf raue Umgebungsbedingungen vorbereitet

HTx36E-Sensoren bilden mit ihrer magnetischen Messwerterfassung und der digitalen Signalverarbeitung die ideale Basis, um Messsignale über CAN-Bus zu übertragen. Die Drehgeber sind zudem robust gebaut: Sie verfügen über eine doppelt kugelgelagerte Edelstahlwelle, ein langlebiges Lager, eine hohe IP-Schutzart sowie Schock- und Vibrationsfestigkeit. Neben der Mechanik ist auch die Elektronik der HTx36E-Drehgeber vor äußeren Einflüssen geschützt, da eine Speziallegierung den Encoder vor magnetischen Feldern abschirmt. 

Die CANopen-Drehgeber sind auch als Multiturn-Variante mit energieautarkem Zähler für die Umdrehungszählung verfügbar (Energy Harvesting, ohne Batterie oder Getriebe). Sie erreichen durch ihre patentierte Technologie eine System- und Wiederholgenauigkeit besser als ±0,09° und können bis zu 243 (8,8 Billionen) Umdrehungen zählen (Multiturn-Auflösung bis 43 Bit). Der 32-Bit-Mikroprozessor der Encoder erledigt dabei die Verarbeitung und Ausgabe der Messwerte. Ein weiterer Vorteil der HTx36-Drehgeber ist die freie Wahl der Single- und Multiturn-Auflösungen sowie die automatische Detektion der Baudrate. Zudem kann der Anwender die Auflösung, den Nullpunkt und den Drehsinn (CW/CCW) selbst festlegen und parametrieren.

CAN-Schnittstelle erhöht die Dynamik mobiler Anwendungen

Das CAN-Interface hat sich quasi als Standard in der Mobilhydraulik etabliert. So können  zum Beispiel moderne Ausleger von Kränen und Arbeitsbühnen durch den HTx36E-Drehgeber dynamisch an ihre Grenzen gehen – ohne dabei die Sicherheit von Mensch und Maschine zu gefährden. War der Arbeitsbereich früher statisch, kreisförmig und streng reglementiert, ist es heutzutage möglich, durch die Fahrzeugelektronik ellipsoide oder birnenförmige Rotationsradien für den Ausleger berechnen zu lassen. So können die Maschinen selbst in engen Straßen oder um Hindernisse herum manövrieren. Eine optimale Sicherheit wird gewährleistet, wenn hier paarweise HTx36E-Multiturn-Drehgeber im Drehbereich des Auslegers und im Achsgelenk des Arms eingesetzt werden. Jedoch gilt es zu beachten, dass der Gehäusedeckel und die M12-Steckverbindung des Drehgebers direkt der Witterung ausgesetzt sind. Damit keine Feuchtigkeit in das Innere des Drehgebers gelangt, werden ein geeigneter Gegen-Steckverbinder mit IP67 und ein umlaufender O-Ring zwischen Gehäusedeckel und Flansch verwendet.

CAN-Bus-Drehgeber in autonomen Fahrzeugen

AGVs (Automated Guided Vehicles) werden unter anderem für die Reinigung und Behandlung von Sportböden eingesetzt. Dabei sind die Beschaffenheit und die Hafteigenschaften von Böden für sportliche Aktivitäten eine Wissenschaft für sich, und auch die DIN macht hier klare Vorgaben. Beispielsweise verlangen Handballspiele eine völlig andere Bodeneigenschaft als Tanzveranstaltungen. Deshalb werden Spezialfahrzeuge eingesetzt, die den Boden für den jeweiligen Zweck präparieren. Früher musste noch ein Fahrer das Fahrzeug steuern, heute erledigt das ein AGV. Der Bediener des AGVs definiert lediglich ein entsprechendes Reinigungs- und Pflegeprogramm.

Zur Steuerung des AGVs wird jedes der vier Räder von einem Elektromotor autark angetrieben. Dabei sitzt auf jeder Radaufhängung ein HTx36E-Drehgeber für die Drehzahlmessung der Räder. Die Information über die Drehzahl wird an die Steuereinheit des AGVs übermittelt und ermöglicht es dem Fahrzeug, im Zentimeterbereich präzise zu steuern. Auch hier befinden sich die Drehgeber in exponierter Lage, aber durch das robuste Drehgeberdesign kann auf weitere Schutzmaßnahmen verzichtet werden.

CAN-Bus-Drehgeber – optimal für die Integrität der Applikation

HTx36E-Drehgeber sind für eine 24/7-Betriebsdauer von mindestens 20 Jahren ausgelegt. Neben der Winkel- und Drehzahlmessung eignen sich die Encoder übrigens auch für die Überwachung der Applikation: Sie warnen zum Beispiel beim Überschreiten der Betätigungsgeschwindigkeit der Welle, beim Verlassen des Temperaturbereichs sowie im Falle eines Hardwaredefekts (EEPROM) oder eines CAN-Overruns. Das sogenannte Heartbeat-Protokoll beziehungsweise Node-Guarding überträgt diese Informationen auf Wunsch zyklisch an das Steuergerät. Sollte es zu einem nicht über den BUS identifizierbaren Ausfall kommen, gibt das in den Drehgeber integrierte optische Diagnosesystem Auskunft über mögliche Ursachen der Nichtfunktion.

Da die HTx36E-Encoder von Megatron sowohl Winkel als auch eine Reihe wichtiger Statusinformationen erfassen, sind sie prädestiniert für den Einsatz im Bereich der vorausschauenden Wartung (Predictive Maintenance). Mithilfe der Drehgeber bekommen die Anwender mobiler Maschinen frühzeitig Hinweise auf einen bevorstehenden Ausfall der Maschine und können so eingreifen, bevor ein Schaden entsteht. Die Statusinformationen ermöglichen zudem einen effizienteren Betrieb der Maschinen und können so Arbeitszeit einsparen.

Autor
Matthias Herrmann, Marketing Manager