Pulssianturien teoriaa

INKREMENTTIANTURI

Pulssianturi eli inkrementtianturi on yksinkertainen, pyörivä ja kääntymis-kulman osoittava anturi. Se koostuu valoa lähettävästä LEDistä, valoa vastaanottavasta diodista, sekä niiden välissä olevasta optisesta pulssikiekosta, joka on kiinnitetty akseliin.

Pulssikiekkoon on värjätty vuorotellen sekä läpinäkyviä että läpinäkymättömiä viivoja, joiden lukumäärä vastaa anturin resoluutiota. Kun kiekko pyörii, valo vuorotellen näkyy ja ei näy pulssikiekon läpi vastaanottimelle. Tämä analoginen signaali vahvistetaan ja muutetaan suorakulmaiseksi kanttiaalloksi ulostuloon.

Jotta anturin pyörimissuunta saadaan indikoitua, on kiekolla kaksi keskenään 90° vaihesiirrossa olevaa viivakehää, jolloin saadaan aikaiseksi kaksi kanttiaaltoa: A ja B kanavat. Jos pyörimissuunta on myötäpäivään (akselin suunnasta katsottuna), tulee A –signaalin nouseva reuna B-signaalin ollessa ”1”. Jos pyörimissuunta on vastapäivään, tulee A-signaalin nouseva reuna B-signaalin ollessa ”0”.

Näiden lisäksi anturi antaa yhden pulssin kierroksella, ns. nollapulssin, Z-signaali, (nouseva reuna A-kanavan kanssa samanaikaisesti, laskeva reuna B-kanavan kanssa samanaikaisesti). Kaikista on myös invertoidut versiot joita voidaan käyttää varsinkin suuritajuuksisissa sovelluksissa.

Max Control

Lisäoptio GHM9, GHU9, GHT9 ja GHML-sarjoihin. Optiolla voidaan monitoroida anturin lämpötilaa, iskuja, tärinää, syöttöjännitettä, signaalin laatua ja lukuvirheitä.

Kun magneetti pyörii mikropiirin yläpuolella saadaan ulostulona sini/kosini aaltoa. Uuden suunnittelun johdosta mikropiiri on immuuni magneettisille häiriöille, joten anturia voidaan käyttää kohteissa, joissa on voimakas ulkopuolinen magneettikenttä.

Tämän jälkeen sini/kosini aalto muutetaan absoluuttiseksi kulma tiedoksi, ulostulo vaihtoehtoja on useita:

• absoluutti ulostulo, max. 13 bit (SSI, analogia tai asiakassovellettu)
• inkrementti ulostulo, max. 1024 P/K

Magneettianturit ovat suunniteltu vaativiin ympäristöihin, osoituksena tästä:

• käyttölämpötila alue -40…+125 °C
• hyvä iskun ja tärinän kesto ja
• suojattu pölyltä ja kosteudelta, IP67 (optio IP69K).

Anturi soveltuu maatalouskoneista automaatiolaitteisiin. Uusi tekniikka mahdollistaa myös paremman toimintavarmuuden metsäkone käytössä. Ruostumaton runko täyttää myös elintarviketeollisuuden vaatimukset.

Uusi magneettitekniikka on saatavissa halkaisijaltaan 30, 36 ja 58 mm:n pulssianturisarjoihin.

ABSOLUUTtIANTURI

Toisin kuin inkrementtianturi, absoluuttianturi pystyy lukemaan koko ajan paikkansa pulssikiekolta, myös vaikka sähköt olisi välillä katkaistu. Perusperiaate absoluuttianturin pulssien muodostuksessa on sama kuin inkrementtiantureilla, mutta pelkkien viivojen sijaan pulssikiekolle on värjätty usealle sisäkkäiselle kehälle koko kyseistä asentoa ilmaiseva binäärikoodi.

YKSIKIERROKSInen ABSOLUUTTIANTURI

Nimensä mukaisesti tämä on vain kääntymiskulman mittaava anturi. Kun kierros menee umpeen, alkaa koodi jälleen nollasta. Suhteellisen vähäisen tietomäärän vuoksi voidaan joissain tapauksissa käyttää myös rinnakkaismuotoista tiedonsiirtoa, jolloin jokaista bittiä asentokoodissa vastaa yksi johdin. Tällöin esim. 13-bit anturissa tarvitaan 15-johdinta. Etuina pieni koko, edullinen hinta ja varsinkin rinnakkaisulostulossa yksinkertainen rakenne.

MONIKIERROKSINEN ABSOLUUTTIANTURI

Näissä on edellisen lisäksi myös kierrosten laskenta; esim. 13-bit resoluution lisäksi 12-bit kierroksille, jolloin anturin kokonaisresoluutio on jo 25-bittiä. Koska monikierroksisilla absoluutiantureilla siirrettävä tietomäärä on moninkertainen yksikierroksisiin nähden, on kehitetty yksinkertaisia keinoja datan siirtämiseksi sarjamuotoisena rinnakkaismuotoisen sijaan. Näistä yleisin on SSI (Synchronous serial interface) jossa kellopulssilla ohjattava anturi antaa paikkatiedon 2-johtimista dataväylää pitkin. Ohjelmoitavat versiot ovat myös saatavana, jolloin mm. resoluutio, kiertosuunta, nollakohta yms. ovat vapaasti ohjelmoitavissa.

KENTTÄVÄYLÄANTURI

Suuren tiedonvälityskapasiteettinsa ansiosta kenttäväylät sopivat erinomaisesti absoluuttianturien kytkentään. BEI:ltä löytyy anturit kaikkiin yleisimpiin kenttäväyliin kuten Profibus DP, Devicenet ja Can-Open. Kunkin kenttäväylän taustaorganisaatioiden sopimien universaalien ominaisuuksien (absoluuttianturiprofiili) lisäksi anturin mukana toimitetaan ns. GSD-tiedosto jolla anturin lisätoimintoja pääsee konfiguroimaan.

ASENNUS

Koska inkrementtianturien taajuudet ovat joskus suuria ja signaalitasot pieniä, on asennukseen kiinnitettävä erityistä huomiota.
Ainakin seuraavat tulee ottaa huomioon:

• Käytettävä parikierrettyä jatkokaapelia pari 1: jännitesyöttö, pari 2: A ja A inv. pari 3: B ja B inv. pari 4: 0 ja 0 inv.
• Yli 10m kaapelipituuksilla käytä lisäksi parisuojattua kaapelia ja maadoita kaikki parit molemmista päistä.
• Maadoita anturin syöttöjännitteen miinus aina kun mahdollista logiikan päästä.
• Anturin kotelo pitää maadoittaa laipan kautta; älä siis maalaa anturitelinettä.
• Vähintään seuraavia johdinpoikkipintoja suositellaan käytettäväksi jännitesyötössä:

Signaaleille pitää käyttää 0,14 mm2 tai 0,22 mm2 johtimia. (suuremmat ei suositeltavia)
Vältä johtojen asentamista rinnan samaan kaapelitiehen vahva-virtakaapeleiden kanssa, varsinkin taajusmuuttajaohjattujen moottoreiden syöttökaapelit voivat aiheuttaa häiriöitä. Lisäinformaatiota anturin mukana toimitettavassa asennusohjeessa.