Was ist ein Rotationssensor?
Rotationssensoren sind Sensoren, die Informationen über die Rotationsbewegung einer Maschine erfassen.
Sie erkennen den Drehwinkel, die Drehzahl, den Betrag der Drehung usw. anhand von Änderungen der physikalischen Größen, die mit der Drehung der Maschine verbunden sind.Sie werden nicht als eigenständige Geräte verwendet, sondern in Verbindung mit einem PC oder einem Messgerät eingesetzt.
Es gibt vier Haupttypen von Rotationssensoren. Es gibt vier Haupttypen von Rotationssensoren: mechanische Sensoren, die den Drehwinkel erkennen, optische Sensoren, die den Durchgang von Licht erfassen, sowie magnetische und elektromagnetische induktive Sensoren, die mit Veränderungen in Magnetfeldern zusammenhängen. Jeder von ihnen wird je nach der zu erfassenden physikalischen Größe eingesetzt.
Anwendungen von Rotationssensoren
Rotationssensoren werden in einer Vielzahl von Maschinen eingesetzt, um den Zustand der Rotationsbewegung einer Maschine zu erfassen. Beispiele sind Fahrzeuge, die von Motoren angetrieben werden, wie Autos, Motorräder, landwirtschaftliche Maschinen und Schiffe. In Autos werden Rotationssensoren verwendet, um den Kurbel- und Nockenwinkel des Motors, die Anzahl der Umdrehungen der Motorkurbelwelle und der Getriebeausgangswelle zu erfassen, und auch im ABS (Antiblockiersystem).
Abgesehen von Maschinen mit kontinuierlicher Drehbewegung werden Rotationssensoren auch zur Erfassung der Drehlage eingesetzt. Als Potentiometer sind sie auch als Sensoren zur Erfassung des Drehwinkels von Maschinen nützlich.
Funktionsweise der Rotationssensoren
Je nach Anwendung gibt es Rotationssensoren mit verschiedenen Funktionsweisen. Vier der gängigsten werden hier beschrieben:
1. Mechanischer (kontaktbehafteter) Typ
Mechanische Rotationssensoren verwenden einen variablen Widerstand, um die Drehposition zu erfassen, indem sie einen elektrischen Widerstand messen, der vom Drehwinkel abhängt. Mechanische Rotationssensoren werden nicht nur für kontinuierliche Drehbewegungen verwendet, sondern auch als Potentiometer, Getriebepositionsmesser usw. zur Erfassung der Position während einer Kreisbewegung.
2. Optischer Typ
Optische Rotationssensoren bestehen aus einer auf einer Drehachse montierten Scheibe mit einer durchgehenden Reihe von kleinen Löchern, den so genannten Schlitzen, durch die die Geschwindigkeit des durch die Schlitze blitzenden Lichts von einem optischen Sensor als Impulse erfasst wird. Der optische Sensor wandelt die Lichtimpulse in elektrische Signale um. Der optische Typ zeichnet sich durch eine hohe Erfassungsgenauigkeit und Auflösung aus, die von der Form der Schlitze abhängt.
3. Magnetischer Typ
Magnetische Rotationssensoren haben einen Dauermagneten, der an der rotierenden Welle befestigt ist, und erfassen Veränderungen in der Magnetfeldverteilung mit Hilfe eines Magnetsensors. Magnetische Sensoren sind mit Halbleitermaterialien erhältlich, die als Hall-Elemente bezeichnet werden. Es können die Drehposition und die Geschwindigkeit der Motorwelle erfasst werden.
4. Magnetisch induktiver Typ
Magnetinduktive Rotationssensoren sind Sensoren, bei denen eine Induktionsspule (Erregerspule) und eine feststehende Spule (Detektionsspule) abwechselnd auf der rotierenden Welle angebracht sind, um die durch die Drehbewegung verursachten Änderungen des Magnetfelds zu erfassen. Magnetinduktive Rotationssensoren werden auch als Resolver bezeichnet. Sie können in einem größeren Temperaturbereich als andere Sensoren eingesetzt werden und haben eine ausgezeichnete Umweltbeständigkeit.
5. MR-Sensoren (magnetoresistive Elemente)
MR-Sensoren erfassen die Drehzahl anhand der Stärke des Magnetfelds, das beim Durchlaufen des Zahnrads durch einen Permanentmagneten erzeugt wird, der in der Nähe der Zahnspitzen des Zahnrads auf der rotierenden Welle angebracht ist. Das Magnetfeld wirkt in der Richtung, die den Abstand zwischen dem Zahnkopf und dem Sensor verkürzt.
MR-Sensoren werden in verschiedenen Teilen des Fahrzeugs eingesetzt.
Weitere Informationen zu Rotationssensoren
Beispiele für den Einsatz in ABS
In Alltagsprodukten werden viele Rotationssensoren in Autos eingesetzt. Eines davon ist das ABS-System, das für „Anti-Blockier-System“ steht und verhindert, dass die Reifen bei einer Notbremsung blockieren. Das System verhindert, dass die Reifen bei einer Vollbremsung blockieren.
Wenn die Reifen eines Fahrzeugs blockieren, kann das Fahrzeug die Richtung nicht ändern, selbst wenn das Lenkrad betätigt wird. Das ABS verhindert das Blockieren der Reifen und ermöglicht es dem Fahrer, durch Lenken des Fahrzeugs einen Zusammenstoß mit einem Hindernis zu vermeiden. Das ABS-System wird aktiviert, wenn der Rotationssensor einen plötzlichen Abfall der Reifendrehzahl feststellt.