Auf allen Gebieten des Maschinen- und Anlagenbaus müssen Positionieraufgaben gelöst werden. Dabei werden die sicherheitstechnischen Ansprüche und Anforderungen immer größer, besonders dann, wenn durch Fehlfunktionen Gefahren für Mensch und Umwelt entstehen können. Zur genauen Erfassung und Überwachung von Positionswerten können Drehwinkel- Messumformer, Neigungsaufnehmer oder Positions- und Stellungsaufnehmer eingesetzt werden. Wegen der Fähigkeit, einer Weg- oder Winkelposition jederzeit einen exakten und eindeutigen Positionswert zuordnen zu können, sind Drehwinkel-Messumformer eines der wichtigsten Bindeglieder
zwischen Mechanik und Steuerung geworden. Drehwinkel-Messumformer erfassen die Winkelstellung einer Welle und wandeln die mechanische Bewegung in ein proportionales Gleichstromsignal um. Sie lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen.
Der Winkelmesswert eines inkrementalen Drehwinkelgebers wird durch Auszählen von Messschritten, bzw. durch Interpolation von Signalperioden stets ausgehend von einem beliebigen Bezugspunkt (Nullpunkt) bestimmt. Dabei wird für jeden Positionsschritt ein Impuls ausgegeben. Bei diesem Messverfahren gibt es keine absolute Zuordnung einer Position zum Messsignal. Das bedeutet, dass bei jedem Einschalten der Steuerung oder einem Unterbruch der Versorgungsspannung ein Referenzpunkt angefahren werden muss.
Die absoluten Drehwinkel-Messumformer liefern unmittelbar nach dem Einschalten oder nach einem Unterbruch der Versorgungsspannung einen eindeutig zugeordneten Positionswert. Im Unterschied zu inkrementalen Drehwinkel- Messumformern ist keine zeitaufwändige Referenzfahrt nötig. Die Messaufgabe eines Drehwinkel-Messumformers kann durch unterschiedliche Messprinzipien gelöst werden.
Kapazitive Messprinzipien gehören zu den besten kontaktlosen Sensorabtastsystemen für analoge und digitale Ausgangssignale. Dabei wird das Prinzip eines idealen Plattenkondensators angewandt. Der Messwertgenerator besteht aus zwei in einem Gehäuse fest angeordneten Kondensatorplatten, die sich in einem geringen Abstand gegenüberstehen und zwischen denen ein elektrisches Feld erzeugt wird. Dieses elektrische Feld wird von einer Fahne, die um eine Mittelachse drehbar ist und auf einer Achse fest verbunden ist, beeinflusst. Zwischen der Sende- und Empfangselektrodenplatte liegt ein Distanzring, der für einen festen, definierten Abstand der Elektrodenplatten und der Fahne sorgt. Die Auswerteelektronik liegt auf den äusseren Seiten der Kondensatorplatten und wird über Durchführungsfilter mit Energie versorgt und ausgelesen. Diese Durchführungsfilter bilden zusammen mit den Aluminiumgehäuseschalen einen wirksamen Schutz gegenüber äussere, auf den Drehwinkel-Messumformer wirkende elektrische Fremdfelder. Verdreht man nun die Achse gegenüber dem Gehäuse ändern sich die Kapazitäten der Differentialkondensatoren entsprechend der Winkelposition der Achse. Diese Veränderungen werden von der Messschaltung ermittelt und entsprechend angezeigt. Der Messwert wird so als absolute Winkelposition ausgegeben.
Drehwinkelgeber mit magnetischem Messprinzip bestehen aus einer drehbar gelagerten Welle mit einem fest verbundenem Dauermagneten und einem Sensor. Das durch den Dauermagneten erzeugte Magnetfeld wird vom Sensor abgetastet und der Messwert wird einer eindeutigen, absoluten Winkelposition zugeordnet.
Drehwinkelgeber mit optischem Messprinzip bestehen aus einer drehbar gelagerten Welle mit einer Codescheibe und einer optoelektronischen Abtasteinheit bestehend aus Blende und Fotoempfängern. Es werden optische Informationen in elektrisch auswertbare Signale umgewandelt. Dabei beschränkt man sich vornehmlich auf sichtbares Licht, Infrarotstrahlung und ultraviolettes Licht. Grundlage ist die Wandlung der Signale durch quantenmechanische Eigenschaften des Lichts. Das bedeutet, dass das Infrarotlicht einer Lichtquelle die Codescheibe und die dahinterliegende Blende durchdringt. Dabei wird bei jedem Winkelschritt, durch die Dunkelfelder der Codescheibe, eine unterschiedliche Anzahl von Fotoempfängern abgedeckt.
Drehwinkelgeber, die eine absolute Position über eine Wellenumdrehung, d.h. über 360°, ausgeben, werden als Singleturn-Drehwinkelgeber bezeichnet. Der gesamte Messbereich ist nach einer Umdrehung durchlaufen und beginnt erneut mit seinem Anfangswert. Bei vielen Anwendungen, wie z.B. Spindeln, Motorwellen oder Seilzügen ist es erforderlich, mehrere Umdrehungen erfassen zu können. Hierfür liefern Multiturn-Drehwinkelgeber zusätzlich zur Winkelposition der Welle auch Informationen über die Anzahl der Umdrehungen. Die Camille Bauer AG bietet ein Sortiment von anspruchsvollen und hochqualitativen Drehwinkel- Messumformern an. Sie setzt dabei schon seit langem auf das patentierte kapazitive Messprinzip. Die Geräte zeichnen sich durch Merkmale und Vorteile aus, die sie für einen Betrieb unter harten Umgebungsbedingungen prädestinieren. Dabei stehen immer Qualität, Zuverlässigkeit und Robustheit im Vordergrund.
