Bei der Konstruktion einer Maschine kommt der Zeitpunkt, in dem das Fine-Tuning der einzelnen Sensoren ansteht. Ein Unternehmen aus dem Rheingau hat eine Lösung entwickelt, die Adapterkabel und Parametrierboxen überflüssig macht. Sie entwickelte einen inkrementalen Drehgeber, der mit dem Smartphone konfiguriert werden kann.

Individuelle Konfiguration dank App

Der Drehgeber-Experte Wachendorff konstruierte - laut eigener Aussage - den ersten inkrementalen Drehgeber, der mit Hilfe eines Smartphones individuell konfiguriert werden kann. Die individuellen Merkmale werden in einer App erstellt und gespeichert. Diese Einstellungen lassen sich per NFC auf den Drehgeber laden. NFC ist eine spannungs- und berührungslose Übertragungstechnik. Um diese etablierte Kommunikationstechnik auf den Drehgeber zu transferieren, wurde die WDGN-Serie mit einem NFC-Chip ausgestattet.

Die hierfür entwickelte Drehgebersensorik generiert zuverlässige und hohe Impulszahlen. Dabei ist sie so flexibel, dass jede beliebige Pulszahl bis zu einer Pulszahl von einem Impuls pro Umdrehung stufenlos eingestellt werden kann. Die Geräte basieren auf einer patentierten magnetischen Sensortechnologie mit hoher Genauigkeit und Auflösung. Mit bis zu 16.384 Impulsen pro Umdrehung und einer Ausführung ab 36 mm lassen sich sehr präzise Messungen auf kleinem Bauraum realisieren.

Geringerer Lagerbestand, weniger Kosten

Durch die anpassbare Einstellung der Parameter über die App kann der Anwender das Gerät selbst vor Ort konfigurieren. Somit wird eine höhere Flexibilität bei der Entwicklung einer Maschine und der Inbetriebnahme erzielt. Die verschiedenen Steuerungen oder Frequenzumrichter können variabel getestet werden. Des Weiteren ist der Austausch der Geräte an der Maschine flexibel möglich. Dadurch ist ein geringerer Lagerbestand notwendig, wodurch Lager- und Transportkosten verringert werden. Fehlbestellungen werden auf ein Minimum reduziert.

Die generisch aufgebaute, eigens von Wachendorff entwickelte Software lässt sich unabhängig von dem Sensortyp einsetzen. Die Funktionalitäten wie die Freischaltung von Eigenschaften oder das Austauschen von Daten können an andere Sensor- und Aktorsysteme angepasst werden. Als Basis der Technologie für die App verwendete das Unternehmen die Software Flutter, die sich für Apple und Android eignet.

Anpassung auch in rauen Industrieumgebungen

Wachendorff hat zudem die NFC-Technologie so konstruiert, dass sie sich auch in rauen Industriebedingungen anwenden lässt. Die Drehgeberserie besteht aus Wellen- und Endhohlwellengebern mit Durchmessern von 36 mm und 58 mm. Je nach Produkttyp sind bis zu 300 N Wellenbelastung möglich. Der Allspannungsbereich von DC 4,75V bis DC 32V verfügt über Verpol- und Kurzschlussschutz. Die Drehgeber können mit einem M12-Stecker oder Kabelabgang jeweils radial oder axial geliefert werden. Durch das robuste Edelstahlgehäuse sind die Drehgeber je nach Typ in Schutzart IP67 und IP69K ausgeführt, am Welleneingang IP65 oder bis zu IP67. Sie sind vibrations- und schockresistent und temperaturbeständig von -40 °C bis 85 °C. Aufgrund der Legierung des Deckels wird eine höhere Schirmungseigenschaft gegen magnetischen Einfluss erzielt und die Herstellung ist umweltfreundlich.

Sichere Datenübertragung

Das Konfigurieren des Drehgebers ist nur mit dem richtigen Passwort möglich. Die Kommunikation des Drehgebers ist verschleiert und die verschiedenen Ebenen von Zugriffsrechten durch PINs für Endanwender abgesichert. Im Drehgeber sind mehrere Speicher vorhanden. Die aktuelle Konfiguration liegt im internen Speicher des Microcontroller wie auch im NFC-Speicher. Der Anwender kann die im NFC-Speicher vorhandene Konfiguration durch die gewünschte überschreiben. Nach einem Spannungsreset, sofern die Werte gültig sind, wird diese in den internen Speicher übernommen. Im Falle ungültiger Daten im NFC-Speicher wird dieser auf den letzten gültigen Werten des internen Speichers zurückgesetzt. Durch die Nutzung des NFC-Speichers kann das Lesen und Senden von Konfigurationsdaten auch bei ausgeschaltetem Gerät erfolgen. Alle Daten sind auch bei ausgeschaltetem Gerät durch die PIN geschützt und verschlüsselt.

Kabellose Parametrierung direkt an der Maschine

Im Vergleich zu Bluetooth und WLAN hat NFC eine geringere Reichweite und kommuniziert im Nahfeld. Durch die höhere Reichweite von WLAN und Bluetooth sind diese Übertragungsarten störanfälliger und potenziell leichter angreifbar. Beides sind aktive Funkstandards, bei welchen die Übertragung nur bei angelegter Spannungsversorgung stattfinden kann. Die Konfigurierung der Parameter mit NFC wird direkt an der Maschine durchgeführt, was einen räumlich eingeschränkten Zugriff sicherstellt. Durch die passive Kommunikation des NFC-Moduls werden keine Störausstrahlungen im laufenden Betrieb ausgesendet. Somit ist eine kabellose und spannungsfreie Parametrierung direkt an der Maschine möglich.

Die entwickelte Lösung bietet ausreichend Speicherplatz für aktuelle Forderungen und ausreichend Reserven für spätere Erweiterungen. Das Antennenlayout ist so optimiert, dass es in einer 20 mm x 17 mm großen Platine Platz findet und trotzdem noch eine sichere Übertragung in größtmöglicher Entfernung ermöglicht. Diese Platine wird durch ein Flachbandkabel und Steckern mit spezieller Arretierung mit der Platine der Sensorik verbunden. Diese Arretierung wird für die hohe mechanische Robustheit benötigt.

So ist der WDGN eine Alternative für Anwender, bei denen der sonst weit verbreitete Kommunikationsstandart IO-Link nicht geeignet ist.

Die WDGN-Serie des Rheingauer Unternehmens gib gibt es in zwei Varianten. Die Basic Variante hat die Standardkanäle eines Inkremental-Drehgebers (A, B, N) und die invertierten Kanäle. Bei der Advanced-Version wurde das Ganze schon weiterentwickelt. Hier können vier Kanäle unabhängig voneinander konfiguriert werden.

Autorin
Perine Ruck, Produktmanagerin Drehgeber & Messsysteme, Wachendorff Automation