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Glossar für Drehgeber und Sensoren

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A

Absolutwertgeber

Absolute Encoder Absolutwertgeber erzeugen für jede Position ein eindeutiges Binärwort. BEI Sensors bietet Absolutwertgeber (in Single-Turn- und Multi-Turn-Ausführungen) mit optischer oder magnetischer Messtechnik an.

Absolute Wellenform

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Absolute waveform such as Gray Code, Natural Binary
Absolute Wellenform wie z. B. Gray-Code, Natürlich Binär
Eine Binärausgangs-Wellenform, die je nach Auflösung des Gebers für jedes Positionsinkrement der Geberwelle ein eindeutiges Codemuster erzeugt. Typische parallele Wellenformen sind Gray-Code, Natürlich Binär und Binär codierte Dezimalzahl (BCD).

 

 

Antriebstechnik

Dieser Begriff bezieht sich auf den Einsatz von Kraftmaschinen (Motoren), Rückführungssystemen (Gebern) und Signalverarbeitung (Steuerungen) und zwar im Allgemeinen in einem geschlossenen System zur Prozessoptimierung.

Auflösung

Die Anzahl der im kompletten Code enthaltenen Anzahl an Bits oder Wörtern. Bei Inkrementalgebern und Tachometern wird die Auflösung in Zyklen pro Umdrehung angegeben. Bei Single-Turn-Absolutwertgebern wird die Bezeichnung Impulse pro Umdrehung verwendet. Bei Multi-Turn-Gebern wird die Auflösung in Positionen pro Umdrehung der Antriebswelle und als Anzahl der Umdrehungen der internen Getriebeübersetzung angegeben. Die Auflösung ist nicht dasselbe wie die Genauigkeit.

B

Bandbreite

Der obere nutzbare Betriebsfrequenzbereich für einen Geber. Die Bandbreite wird in der Regel durch folgende Faktoren bestimmt: Geberauflösung, Typ des Ausgangstreibers, Typ und Impedanz des Kabels sowie Typ des Ausgangsempfängers.

Binär codierte Dezimalzahl (BCD)

Eine in natürlich binärem Format dargestellte Dezimalzahl. Die Zahl 360 beispielsweise wird als die 12-Bit-Binärzahl 0011 0110 0000 dargestellt.

Bit

Bei Inkrementalgebern bezieht sich ein Bit auf 1 Datenquant oder 1 Inkrement des digitalen Codes. Bei Absolutwertgebern bezieht sich ein Bit auf die Anzahl der Spuren, die normalerweise dem Quadrat der Endauflösung entsprechen. Beispiel: 8 Bits entsprechen 28 (256 Positionen), 12 Bits entsprechen 212 (4096 Positionen), usw.

C Connectors for industrial encoders

Connectors

Bei den hochwertigen Steckverbindern von BEI handelt sich um abgedichtete Stecker, die auch als Schraubstecker oder militärische Steckverbinder bezeichnet werden. Sie dienen zur Aufnahme von bis zu 16 Drähten und sind mit integrierten Zugentlastungsklemmen ausgestattet. Die Rückseiten der Stifte sind mit Handlötanschlüssen versehen, und das Steckerendgehäuse ist zum Schutz vor eindringendem Wasser umgebungsfest abgedichtet.

CPT

Zählungen bzw. Zyklen pro Umdrehung („Counts per Turn“ oder „Cycles per Turn“) (siehe „Auflösung“)).

CPR

Zyklen pro Umdrehung („Cycles per Revolution“ (siehe „Auflösung“)).

D

Duale Geberkanäle

Bei Inkrementalgebern ist die Ausgabe von Positionsdaten durch einen zweiten Datenkanal üblich. Zur Vereinfachung werden diese dualen Kanäle in der Regel als Kanal A und Kanal B bezeichnet. Die Kanäle A und B sind mit einem voreingestellten Versatz von 1/4 eines Zyklus (Quadratur) angeordnet. Das bedeutet: Wenn Kanal A von LO auf HI wechselt, dann wechselt auch Kanal B von LO auf HI, und zwar während Kanal A sich noch im Zustand HI befindet. Kurz nach dem Wechsel von Kanal A von HI auf LO wechselt auch Kanal B von HI auf LO. Die Bezeichnung für diese Beziehung lautet „A führt B“ oder „A eilt B voraus“.

E

Excess Gray Code

Ein Gray-Code, der nicht bei Null beginnt.

Explosionsgeschützter Drehgeber

Explosionsgeschützter Drehgeber

Drehgeber mit einem Gehäuse, das auf die Eindämmung einer Explosion in einem Ex-Bereich ausgelegt ist. Die Explosionsschutzarten werden durch internationale Normungsorganisationen anhand entsprechender Tests festgelegt. BEI Sensors bietet explosionsgeschützte Drehgeber mit Inkremental oder Absolutausgang an.

Express Encoders®

Diese Handelsmarke bezeichnet Standardgeber von BEI, die mit kurzer Vorlaufzeit lieferbar sind.

F

Flankenerkennung

Wird auch als Quadratur-Erkennung bezeichnet. Bei dieser in Quadratur-Gebern verwendeten Technik zählt die Steuerung die Flankenwechsel an den Gebersignalen. Durch Zählung der Übergänge an einem Einzelkanal verdoppelt sich die Auflösung (zwei Übergänge je Zyklus). Durch Zählung der Übergänge von zwei in Quadratur angelegten Kanälen vervierfacht sich die Grundauflösung.

G

Geber

Ein an einer Welle montierter elektro-opto-mechanischer Sensor, der Angaben zum Drehwinkel an einen Zähler oder eine Steuerung übermittelt. Der Zweck eines Gebers ist die Rückführung von Positions- oder Drehzahlsignalen als Teil eines integrierten Steuerungssystems.

Geber mit durchgehender Welle

Geber mit durchgehender Welle

Drehgeber mit röhrenförmigen Rotorteil, bei dem eine passende Welle vollständig durch das Gebergehäuse geführt werden kann.

Genauigkeit

Die Genauigkeit ist die Abweichung zwischen der tatsächlichen und der theoretischen Position der einzelnen Bitflanken. Die Grundgenauigkeit eines Gebers ist auf die Codescheibe rückführbar. Die Genauigkeit entspricht nicht und steht in keiner direkten Beziehung zu der Auflösung.

Gray Code

Gängiges Ausgabeformat für Absolutwertgeber, das auf binärer Zählung basiert, dabei jedoch das Problem von Mehrfachübergängen gänzlich vermeidet. Es unterscheidet sich vom Ausgabeformat „Natürlich Binär“ dadurch, dass immer nur ein Bit gleichzeitig den Zustand wechseln kann.

H

Hall-Effekt-Sensor

Hall-Effekt-Sensor, auch bekannt als Hall-SensorHall-Effekt-Sensoren verwenden eine interne Scheibe, die mit einem einzelnen, am Sensorrotor montierten, Polpaar magnetisiert ist. Ein ASIC detektiert die Änderung des Magnetfelds, während die Scheibe darüber rotiert. Diese Änderungen des Magnetfelds werden in ein Analogsignal umgewandelt, das sich ratiometrisch (proportional) zum Winkel der rotierenden Scheibe verhält. Hall-Effekt-Sensoren kommen typischerweise bei der Drehwinkelbestimmung mit Analogausgang zum Einsatz.

Hohlwellen-Drehgeber

Hohlwellen-Drehgeber mit Sacklochwelle oder durchgehender WelleDrehgeber mit röhrenförmigen Rotorteil. Der Innendurchmesser der Rotorröhre ist für die Aufnahme und Fixierung von Wellen in den gängigsten Standardgrößen ausgelegt. Hohlwellen-Drehgeber sind in der Regel mit Sacklochwelle oder durchgehender Welle erhältlich.

Hysterese

Bewusst in die Geberelektronik eingespeistes Totband. So werden nicht eindeutige Übergänge vermieden für den Fall, dass es bei einem Übergang zu Zittern („Dithering“) im System kommt.

I

Impuls-Multiplikation

Bei dieser Technik werden die Vorder- und Hinterflanken von Datenkanälen mit Inkrementalausgang verwendet, um die Auflösung des Gebers zu erhöhen. Diese Technik, die auch als Quadratur-Erkennung bezeichnet wird, resultiert in einer Multiplikation der Grundimpulszahl um den Faktor vier.

Index

Einzelner, separater Ausgangskanal eines Inkrementalgebers, der einen Impuls pro Umdrehung liefert. Diese Ausgabe ist häufig mit einem oder beiden Impulskanälen verknüpft, sodass der Index bei jeder Umdrehung diese Beziehung zu den Impulskanälen beibehält.

Inkrementalgeber

Gebertyp, dessen Signal für jeden neuen Auflösungszyklus die logischen Zustände 0 und 1 ausgibt. BEI Sensors bietet Inkrementalgeber mit optischer oder magnetischer Messtechnologie an.

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Inkrementale Wellenform

Incremental Waveform for optical, rotary encoders
Inkrementale Wellenform für optische Drehgeber
Zwei um 90 Grad versetzte Serien rechteckiger Wellenzyklen, deren Periodizität durch die Auflösung und die Drehgeschwindigkeit des Gebers bestimmt wird. In der Regel umfasst die Standard-Wellenform eines Inkrementalgebers einen Indeximpuls pro Umdrehung sowie den Kehrwert des Index und auch Datenzeilen.

Interpolation

Elektronische Vervielfachungstechnik zur Erhöhung der Geberauflösung. Bestimmte Interpolationstechniken können auch die Bandbreite des Gebers erhöhen. Siehe auch „Flankenerkennung“.

IP-Schutzart

Das Kürzel IP steht für „Ingress Protection“ (Eindringschutz) gemäß Definition durch die Internationale Elektrotechnische Kommission in der internationalen Norm IEC 60529, „Schutzarten durch Gehäuse“. Die Richtlinie beschreibt ein Klassifizierungssystem, wie gut die Gehäuse von elektrischen Betriebsmitteln gegen eindringende Fremdkörper geschützt sind. Die erste Kennziffer gibt den Schutz gegen Staub und die zweite Kennziffer den Schutz gegen Wasser an. Die Schutzart IP66 beispielsweise bedeutet, dass die Ausrüstung vollständig vor dem Eindringen von Staub sowie vor starkem Strahlwasser aus beliebiger Richtung geschützt ist.

J

Jo-Jo-Potentiometer

Siehe Seilzugsensor

K

Kabel - Datenkabelrollen

Datenkabelrollen für hohe StörfestigkeitHochwertigen, kundenspezifischen Datenkabeltrommeln verwenden kapazitätsarme Twisted-Pair-Kabel. Sie bieten eine ausgezeichnete Störfestigkeit und eignen sich für den Einsatz mit zahlreichen Sensortypen, darunter Geber, Näherungsschalter, Durchflussmesser und Druckwächter.

Komplement

Der Kehrwert eines Digitalsignals. Wenn ein Datenkanal vom Zustand HI in den Zustand LO wechselt, dann wechselt sein Komplement von LO zu HI. Komplementäre Ausgangssignale können bei Verwendung mit einem Differentialempfänger mittels Gleichtaktunterdrückung (CMR) die Störanfälligkeit verringern.

L

Leitungstreiber

Beschreibt denTyp eines Geberausgangs. Dies ist der allgemein verwendete Oberbegriff für einen Differential-Ausgangstreiber, der für den Einsatz mit einem Differentialempfänger vorgesehen ist. Leitungstreiber können als Stromquelle oder Stromsenke verwendet werden. Sie weisen eine niedrige Ausgangsimpedanz auf und verfügen beim Einsatz mit einem Differentialempfänger selbst bei sehr langen Kabelwegen über eine hohe Störfestigkeit.

M

Magnetgeber

MagnetgeberMagnetgeber verwenden eine magnetisierte Scheibe mit zahlreichen, in Form radialer Linien oder Muster angeordneten Polpaaren. Auf diese Weise lassen sich Bewegungen anhand von Änderungen des Magnetfelds erkennen. Ein ASIC detektiert während der Scheibendrehung alternierende Nord- und Südpole. Die interne Elektronik wandelt diese Änderungen in ein digitales elektrisches Signal um, das über den Ausgang des Geräts gesendet wird. Magnetgeber kommen typischerweise bei der Detektion von Drehzahl und -richtung mit Digitalausgang zum Einsatz.

N

Natürlich Binärer Code

Ein gängiges Ausgangsformat von Absolutwertgebern, bei dem der Code entsprechend der natürlichen Binärzahlenfolge aufwärts zählt. Die Zählung beginnt beispielsweise mit 000, dann folgen 001, 010, 011, 100, usw. Der Nachteil dieser Codesequenz ist, dass es an einigen Zählpositionen gleichzeitig zu Zustandswechseln mehrerer Bits kommt. Auf Grund von normalen, durch Gate-Verzögerungen verursachten Abweichungen, Leitungsimpedanzen und anderen Faktoren erfolgen die tatsächlichen Zustandswechsel nicht simultan. Das Auslesen von Daten zu einem dieser Zeitpunkte könnte zu einer Falschauslesung führen. Steuerungssysteme können dieses Problem durch mehrfaches Auslesen umgehen.

O

Open Collector

Typ eines Geber-Ausgangstreibers, der einen NPN-Transistor verwendet. Auch als Open-Kollektor-Ausgang bezeichnet. Er fungiert als Stromsenke und erfordert einen Pull-Up-Widerstand von der Versorgungsspannung zur Leitung für hohen Signalpegel. Der Widerstand kann in den Geber integriert oder extern angeschlossen sein.

Optischer Drehgeber

Siehe Optischer Geber

Optischer Geber

Optischer GeberEin optischer Geber ist ein an einer Welle montierter elektro-opto-mechanischer Sensor, der Angaben zum Drehwinkel an einen Zähler oder eine Steuerung übermittelt. Optische Geber verwenden eine Messtechnik, bei der Bewegungen anhand von Lichtunterbrechungen erkannt werden.

P

Paralleler Absolutausgang

Jedes Bit eines Datenworts wird parallel in einer separaten Datenzeile ausgegeben. Ein 8-Bit-Parallelausgang beispielsweise würde acht verschiedene Datenzeilen aufweisen. Diese acht Zeilen ermöglichen zusammen die Darstellung von bis zu 256 eindeutigen Positionen. Die Auflösung von Absolutwertgebern wird in Bits und Impulsen ausgedrückt, wobei jedes aufeinanderfolgende Bit die Auflösung um den Faktor zwei erhöht. 10 Bits = 210 = 1024 Impulse pro Umdrehung.

Impulse pro Umdrehung (siehe „Auflösung“).

Positionsgeber

Ein anderer Begriff für einen optischen Drehgeber.

Positionsmessung

Bei Gebern bezieht sich der Begriff der Positionsmessung auf die Erkennung des Drehwinkels der Welle relativ zu einer bekannten Referenz, bei der es sich für gewöhnlich um einen Indeximpuls handelt.

Positionsregelung

Geschlossener Regelkreis, in dem anstelle der Geschwindigkeit oder Beschleunigung die Position als Regelparameter verwendet wird.

Q

Quadratur

Zwei inkrementale Ausgangskanäle werden bewusst um 90° phasenverschoben. Die Beziehung zwischen den beiden Kanälen ist im Geber konfiguriert. Eine typische Quadratur-Beziehung ließe sich wie folgt beschreiben: A eilt B bei Drehung der Antriebswelle gegen den Uhrzeigersinn (CCW) voraus. Die Quadratur ermöglicht die Unterscheidung der Bewegungsrichtung (im bzw. gegen den Uhrzeigersinn), die Fehlererkennung in Umgebungen mit starken Vibrationen und die Erhöhung der Auflösung mittels Flankenerkennung.

S Blind Shaft Encoder

Sacklochwellen-Geber

Dreheber, bei dem der Rotorteil röhrenförmig ist und ein Ende der Röhre mit einer Wellenkappe versehen ist. Eine passende Welle kann in das Gebergehäuse hineinreichen, es allerdings nicht vollständig durchdringen.

Seilzugaufnehmer

Siehe Seilzugsensor

Seilzugsensor

Seilzuggeber für präzise lineare Geschwindigkeits- und PositionsrückführungMithilfe eines flexiblen Seils, einer federbelasteten Spule und eines optischen Drehgebers kann ein Seilzugsensor präzise lineare Bewegungen messen. Seilzugsensoren werden in der Industrie auch als Seilzugwegaufnehmer, Linearwegaufnehmer, Jo-Jo-Potentiometer, Seilzugpotentiometer und Seilzuglängengeber bezeichnet.

Serielle synchrone Schnittstelle (SSI)

Eine SSI (Serial Synchronous Interface) überträgt Angaben zur Geberposition an ein Einzelleiter-Paar anstatt an einen Leiter pro Bit. Eine von der Steuerung vorgegebene Taktrate bestimmt, wann der Geber Datenbits sendet: Für jeden vom Sensor empfangenen Taktimpuls werden Positionsdaten mit einem Bit Länge an die Steuerung übertragen.

Stoßfester Drehgeber

Stoßfester Drehgeber

In einem für hohe Beanspruchung ausgelegten Gehäuse untergebrachter, stoßsicher gelagerter Geber für den Einsatz in extremen Umgebungen wie z. B. in Stahlwerken, in der Zellstoff- und Papierverarbeitung und der chemischen Indurstrie. BEI Sensors bietet stoßfeste Drehgeber mit Inkremental oder Absolutausgang an.

Seilzuglängengeber

Siehe Seilzugsensor

Seilzugpotentiometer

Siehe Seilzugsensor

Strichzahl

Hiermit ist in den meisten Fällen die Auflösung gemeint. Die Strichzahl bezieht sich auf die Anzahl der Schlitze (Linien) in der Codescheibe des Inkrementalgebers.

T

Tachometer

Inkrementalgeber-Typ, der im Allgemeinen nur eine Datenspur für die Geschwindigkeitsanzeige verwendet.

U

Übergang/Zustandswechsel

Zustandswechsel des digitalen Worts. Erfolgt an der Bit- oder Wortflanke.

W

Wellendichtung

Flexible, in die Geberwelle integrierte Dichtung, die das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit verhindert oder zumindest reduziert.

Wiederholbarkeit

Die Abweichung der tatsächlichen Geberposition zwischen zwei aufeinanderfolgenden identischen Code-Lesungen, d. h. die Fähigkeit, exakte Bit-Positionierungen zu wiederholen. Die Wiederholbarkeit steht nicht in Beziehung zur Auflösung und ist in der Regel vier bis zehn Mal höher als die Genauigkeit.

Winkelauflösung

Die Auflösung eines Drehgebers, ausgedrückt als Teilstück eines Kreises (d. h. eine Auflösung von 360 Zyklen pro Umdrehung ist dasselbe wie eine Winkelauflösung von 1 Grad).

Z

Zustand

Logikpegel (HI, 1, wahr) (LO, 0, falsch).

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Hall-Effekt-Positionssensor — Modell 9960