Auflöser

Was ist ein Auflöser?

Ein Auflöser ist eine Art Encoder und ein Sensor zur Messung von Drehwinkeln.

Unter den Geräten zur Erfassung des Drehwinkels sind Auflöser insbesondere solche, die Änderungen des Magnetfeldes durch elektromagnetische Induktion erfassen und den Drehwinkel feststellen. Die vom Auflöser gelesene Information über die Drehung wird als elektrisches Signal ausgegeben, das an die rotierende Anlage, an der der Auflöser angebracht ist, zurückgeführt werden kann.

Verwendung von Auflösern

Auflöser werden hauptsächlich in Industrieanlagen verwendet. In Haushaltsgeräten oder kommerziellen Anlagen sind sie nicht zu finden. Servomotoren sind das Hauptziel für die Messung von Drehwinkeln.

Damit Servomotoren genau arbeiten können, muss eine Rückmeldung erfolgen, z. B. über die Drehzahl des Motors. Auflöser werden in Verbindung mit solchen Servomotoren für eine hochpräzise Positionierung verwendet.

Seit einigen Jahren können sie auch in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Sie können bei der Fahrsteuerung von Elektrofahrzeugen und der elektrischen Servolenkung eingesetzt werden, um eine fortschrittliche Motorsteuerung zu ermöglichen. Auflöser ermöglichen eine stromsparende und präzise Steuerung und werden daher immer häufiger in Kraftfahrzeugen eingesetzt.

Prinzip eines Auflösers

Das Grundprinzip eines Auflösers ist fast dasselbe wie das eines Transformators. Er besteht aus zwei Kernen, um die Spulen gewickelt sind.

Durch die Drehung ändert sich die relative Position des Primär- und des Sekundärkerns, was zu einer Fehlausrichtung zwischen Primär- und Sekundärkern führt. Das Prinzip des Auflösers besteht darin, den Drehwinkel durch Messung des Wechselstromwerts zu ermitteln. Wenn der Drehwinkel beispielsweise 0° beträgt, bleiben die relativen Positionen der Kerne gleich und es kommt zu keiner Verschiebung der Eingangs-/Ausgangsspannung; bei 180° kehrt sich die Phase der Eingangs-/Ausgangsspannung um.

Bei einem Auflöser wird der Teil, der sich in Verbindung mit dem Objekt dreht, als Rotor und der Teil mit eingebauter Spule als Stator bezeichnet. Wenn der Rotor konzentrisch zum Stator ist, erhält man bei jeder Umdrehung des Rotors ein gleiches Ausgangssignal. Im Gegensatz dazu liefert eine elliptische Form die doppelte Leistung und eine dreieckige Form die dreifache Leistung.

Die Vergrößerung des Ausgangssignals kann also durch die Form des Rotors gesteuert werden. Auflöser haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihres einfachen Aufbaus, der aus einem Kern und einer Spule besteht, auch in ungünstigen Umgebungen eingesetzt werden können.

Weitere Informationen über Auflöser

1. Auflöser verwenden

Die vom Auflöser ausgegebenen Signale werden vom RDC, der für Resolver Digital Converter steht, in Drehwinkel und Drehwinkelgeschwindigkeit umgewandelt und von der CPU verarbeitet.

Der RDC kann bei der Digitalisierung des Drehwinkelsignals auch Fertigungsschwankungen des Auflösers kompensieren. Die arithmetische Verarbeitung von Servomotoren und Motoren, die in Fahrzeugen eingesetzt werden, ist im Allgemeinen eine PID-Regelung. Die dem Motor zuzuführende Energiemenge wird durch den Vergleich der Sollgeschwindigkeit mit dem vom Auflöser erfassten Drehwinkel und der Drehgeschwindigkeit bestimmt.

Um die Genauigkeit der Positionierung und Steuerung zu erhöhen, muss die Zeitdifferenz zwischen der Erfassung des Drehwinkels und dem Zeitpunkt der Bestimmung der Energiemenge minimiert werden, was von der Obergrenze der CPU-Betriebsfrequenz abhängt.

2. Die Zukunft der Auflöser

Auflöser haben eine einfache Grundkonfiguration, sind aber teuer. Es ist nicht nur kostspielig, Bauteile zu beschaffen, sondern auch, eine stabile Produktion von Auflösern mit garantiert hoher Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Auflöser haben mehrere Statorwicklungen, und es ist wichtig, dass alle Kupferdrähte gleichmäßig gewickelt sind. Jede Abweichung in der Wicklung beeinträchtigt das Ausgangssignal und führt zu einer Verringerung der Genauigkeit der Positionserfassung.

In den letzten Jahren haben sich magnetische Sensoren als Alternative zu Auflösern durchgesetzt. Es gibt verschiedene Arten von Magnetsensoren, aber die meisten sind MR-Sensoren, die sich den magnetoresistiven Effekt zunutze machen. Der magnetoresistive Effekt ist ein Phänomen, bei dem sich der elektrische Widerstand in Abhängigkeit von der Stärke und Richtung eines externen Magnetfelds ändert. Je nach Anwendung werden folgende Magnetsensoren eingesetzt

• AMR (Anisotroper Magnetowiderstandseffekt)
• GMR (Giant magnetoresistance effect) Geräte
• TMR (Tunnelmagnetowiderstandseffekt)

Die Vorteile der magnetischen Sensoren liegen darin, dass sie in Lagerringe integriert werden können und keine Signalverarbeitungsschaltungen wie RDC benötigen. Sie werden voraussichtlich kleiner, leichter und billiger sein.