Endhalts und Endschalter

Endhalts und Endschalter

Die üblichste Vorgehensweise, ein Aktuator daran zu hindern, dass es bis zur vollen Hublänge ausfährt, ist die Verwendung von Endschaltern. Ein Endschalter hat einen Schaltkreis, mit dem der Motor an der geforderten oder programmierten Hubposition anhält und sich nur in die entgegengesetzte Richtung wieder einschalten lässt. Dadurch vermeidet das Aktuatoren die mechanische Belastung, die bei einem physikalischen oder mechanischen Anschlag auftritt, wie er beispielsweise geschieht, wenn das Aktuatoren mit anderen Komponenten in der Anwendung kollidiert. Viele Billig-Aktuator auf dem Markt sind nicht für solche Belastungen ausgelegt. Einige REAC-Modelle hingegen wie RE25 und RE35 können solche mechanischen Kollisionen auch über ihre gesamte Lebensdauer hinweg handhaben. Dies wird durch das Überwachen des erhöhten Stromes sowie das Anhalten der Bewegung mittels eines integrierten mechanischen Endanschlagpuffers erreicht.

Positions-Rückmeldesensoren und -systeme

Die Positionsrückmeldung lässt sich einfach mit einem schlichten Beispiel erläutern: Wenn das Sitzhebesystem eines elektrischen Rollstuhles über eine bestimmte Höhe hinaus angehoben wird, muss die Höchstgeschwindigkeit des Rollstuhles verringert werden. Dies wird bei einer in der Steuerung des Rollstuhles festgelegten Höhe durch einen mechanisch aktivierten Schalter erreicht. Da Komplexität und Anforderungen zunehmend steigen, ist es immer häufiger notwendig, die Position und andere Parameter genau zu kennen.

 Positionssensoren lassen sich in „inkrementelle“ und „absolute“ Ausführungen unterteilen. Der Hauptunterschied liegt darin, dass die inkrementelle Version beim Hochfahren des Systems über relative Bewegungen informiert. Beim Abschalten muss sich also das Steuerungssystem die Position merken, und diese darf nicht verändert werden. Wenn das eine oder andere fehlschlägt, ist die Position verloren. Bei der absoluten Version hingegen geht nicht die Position verloren, wenn sie beim Abschalten verändert wird, und das Steuerungssystem muss sich bei einem Stromausfall nicht die Position merken. 

Nach diesen Angaben scheint es naheliegend zu sein, welches Positions-Rückmeldesystem auszuwählen ist. Doch unter Betrachtung aller möglichen anderen Aspekte, wie Präzision, Zuverlässigkeit und Kosten, ist die Entscheidung dann doch nicht so einfach.

Nachstehend sind verschiedene Lösungen zusammengefasst:

Art der Rückmeldung

Kommentar

Hall-Sensoren (inkrementell)

 

Erzeugen einer Impulsfolge, die an ein Steuerungssystem weitergegeben wird. Diese meist kostengünstige Lösung wird in den Motor integriert und erzeugt einen Impuls pro Motorumdrehung. Die Zweikanalversion kann auch die Drehrichtung feststellen und wird für die Positionsbestimmung empfohlen (zumindest gegenüber der Einkanalversion bevorzugt).

Hohe Zuverlässigkeit.

 

Zwischen Aktuator und Steuerungssystem kommen 3–4 Adern hinzu.

Optische Encoder (inkrementell)

Dieselbe Impulsfolge wie bei Hall-Sensoren, doch ist eine sehr hohe Auflösung möglich.

Hohe Zuverlässigkeit.

Zwischen Stellglied und Steuerungssystem kommen 3–5 Adern hinzu.

Relativ teure Lösung.

Softpot/Linearpotenziometer (absolut)

 

Ein Linearpotenziometer misst die tatsächliche Position des Kolbens.

Billigsensoren dieser Art sind in der Regel nicht sehr genau.

Adds 2-3 extra wires between actuator and control system.

Muss für unterschiedliche Hublängen angepasst werden.

Zwischen Stellglied und Steuerungssystem kommen 2–3 Adern hinzu.

Mehrgang-Potenziometer (absolut)

 

Dieses Potenziometer wird durch ein Getriebe mit der Schraubverbindung verbunden und misst die Schraubenrotation über viele Drehungen hinweg.

Absoluter Sensor mit einer durchschnittlichen Auflösung und Genauigkeit.

Zwischen Stellglied und Steuerungssystem kommen 2–3 Adern hinzu.

DigPot (mehr oder weniger absolut)

 

Ein DigPot ist ein Positions-Steuerungssystem mit Position-Rückmeldung, Leistungssteuerung und programmierbaren elektrischen Endhalts, Start- und Stopprampe usw. Es wird vollständig in das Stellglied integriert. Der DigPot ermöglicht eine genaue und erweiterte Steuerung auch von Mehrachssystemen. Es arbeitet mit einer Buskommunikation, und alle Aktuatoren können denselben 3-adrigen Bus verwenden. Der Positionssensor ist kontaktlos und sehr zuverlässig. Er verliert die Position nicht, wenn die Schraubverbindung nach Abschaltung eine halbe Umdrehung verändert wird. Dies bedeutet zusammen mit dem Einbauort (auf dem Aktuatoren), dass der Anschluss des Aktuatores – selbst bei voller Geschwindigkeit – unterbrochen werden kann, ohne dass die Position verloren geht. Dies ist mit einem inkrementellen Rückmelder nicht möglich. Daher kann man nicht entweder inkrementell oder absolut empfehlen, sondern die Lösung liegt eher dazwischen.