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4-2018

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Fachzeitschrift für Industrielle Automation, Mess-, Steuer- und Regeltechnik

Sensoren „Energy

Sensoren „Energy Harvesting“ auf engstem Raum POSITAL-FRABA www.posital.de Kompakte Wiegand-Sensoren von POSITAL, die problemlos auf eine Fingerkuppe passen, garantieren „Energy Harvesting“ auf engstem Raum. Über einen speziell behandelten Draht aus Vicalloy – dem besonderen Wiegand- Draht – nutzen sie magnetische Impulse aus Drehbewegungen zur komplett autarken Erzeugung von Spannung bzw. Energie. Die dabei erzeugten 7 V bzw. 190 nJ genügen, um moderne Rotationszähler und die dazu gehörige Elektronik ständig zu aktivieren – und das ohne Batterien und absolut wartungsfrei Rotationen präzise erfassen Punkten können die kompakten Wiegand-Sensoren überall, wo Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen – dem Kerngeschäft des Sensorherstellers POSITAL – gehören hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren. Der kleinste Wiegand-Sensor WST hat eine Länge von gerade mal 15 mm und kann daher auch auf sehr kleine Platinen aufgebracht werden. Sämtliche Wiegand-Sensoren sind als SMDbestückbare Komponenten ausgelegt, so dass ihre Montage überaus einfach ist. Herzstück des „Energy Harvesting“-Sensors von POSITAL ist der speziell konditionierte Wiegand Draht, der in einem aufwändigen und komplizierten Verfahren gefertigt wird. Der kurze Wiegand Draht, der sich entlang einer Richtung magnetisiert, ist eingebettet in eine Kupferspule und reagiert auf das Magnetfeld eines rotierenden Permanentmagneten. Kommt es hier zu Positions bzw. Richtungswechseln, erzeugt der Draht energiereiche Spannungs impulse – und das unmittelbar und unabhängig von der Geschwindigkeit einer Drehbewegung. „Bei dem in den 70er Jahren von dem US-Amerikaner John Wiegand ausgetüftelten System handelt es sich um echtes ‚Energy Harvesting’“, so Jörg Paulus, Deutschland- und Europachef von POSITAL „Die Energie kommt aus der Drehbewegung – und das, anders als etwa beim Dynamo, auch bei sehr langsamen Bewegungen!“ Energieautarke Impulsgeber Während der Wiegand-Effekt eine seit langem bekannte Größe ist, erfolgte der Durchbruch in Sachen ‚Energy Harvesting’ erst später. Vor zehn Jahren startete POSITAL eine neue Serie magnetischer Multiturn-Drehgeber – als Alternative bzw. Gegenentwurf zu deutlich aufwändigeren und teureren optischen Abtastsystemen. Erstmals wurden dabei Wiegand-Sensoren als energieautarke Impulsgeber für die elektronischen Rotationszähler genutzt. „Mittlerweile sind weltweit mehr als 150.000 magnetische Multiturn-Drehgeber von uns im Einsatz – und das ohne Probleme“, so Paulus. „Kein Wunder, dass wir an das Wiegand-System glauben und hier gezielt investiert haben.“ Knowhow-Fundus Vor wenigen Jahren erfolgte, neben der Übernahme des Knowhow-Fundus aus dem John Wiegand-Nachlass, auch der Aufkauf der kompletten Fertigungsanlagen zur Herstellung und Konditionierung des speziellen Drahtes. Aktuell wird der eigentliche Wiegand Draht an POSITAL-Standorten in den USA und in Deutschland produziert. „Mit der parallelen Fertigung garantieren wir eine stabile und zuverlässige Lieferkette“, unterstreicht Paulus. Die eigentliche Montage der Wiegand-Sensoren erfolgt an den firmeneignen Fertigungsstandorten im polnischen Slubice – der digitalen Fabrik im weltweiten Firmenverbund – und in Malaysia. „Entscheidend für den Durchbruch des Wiegand-Effekts beim ‚Energy Harvesting’ war, dass es heute Chips gibt, die mit ‚Low Power’ arbeiten – und nur wenig Energie brauchen“, so Paulus. „Das gab es früher nicht! Parallel sind auch die Messmethoden bei der aufwändigen Produktion des Drahtes deutlich verbessert worden, wobei wir auch hier künftig noch Luft nach oben sehen. ◄ 34 PC & Industrie 4/2018

Sensoren Drucksensor – optimiert für Low-cost-Applikationen Optimiert für den Einsatz in einfachen Anlagen hat Variohm Euro- Sensor jetzt mit dem Typ EPT2105 eine besonders kosteneffiziente Variante der bewährten Drucksensor-Serie EPT2100 vorgestellt. Dabei ist u.a. der Druckanschluss (M18x1,5) Teil des robusten Kunststoff-Gehäuses und der branchenübliche Packard-Steckverbinder garantiert die Schutzklasse IP66 im Dauereinsatz. Für die beiden verfügbaren Messbereiche 10 und 12 bar liefert der Silizium-Sensor mit integrierter Signalaufbereitung ein radio metrisches Ausgangssignal von 0,5 … 4,5 V (@ 5 V Betriebsspannung). Selbst über den komfortablen Arbeitstemperaturbereich von -40 bis +105 °C bleibt das Toleranzband einschließlich der temperaturbedingten Effekte innerhalb < ±2,5%. Bei konstanter Umgebungstemperatur wie z.B. Raumtemperatur ist die Genauigkeit mit < ±0,5% spezifiziert. Der Drucksensor vom Typ EPT2105 ist auf Langlebigkeit, niedrige Betriebskosten, einfache Montage und Medien optimiert, wie sie z.B. in Druckluft-Netzen üblich sind. • Variohm Eurosensor Ltd. (Deutschland) www.variohm.de 1-stufig gekühlter InGaAs-Bildsensor mit reduzierter 15µm Pixelgröße Die Verwendung von 8 Ausgängen mit 18 MHz Pixelrate liefert eine Ausleserate von ≥300 fps im Vollbild und von 30.000 fps im kleinsten Teilbild von 8 x 4 Pixeln bei 2 Ausgängen. Der neue FPA640x512_P15-TE1 Sensor verwendet ein einfaches, hermetisches 28-pin Metal SDIP Gehäuse mit einer Größe von nur 36,1 x 25,4 x 6,3 mm (ohne pins) und einem Sensorgewicht von nur 17 g, was ein sehr kompaktes und leichtes Kamera-Design bei geringer Leistungsaufnahme von max. 200 mW (ohne Kühler) ermöglicht. Zur Halterung des Sensors kann Andanta auf Anfrage einen passenden Sensorsockel empfehlen. ◄ ANDANTA GmbH www.andanta.de Der vormals ungekühlte InGaAs- Matrix-Sensor ist nun auch in einem Kovar-Gehäuse mit 1- stufigem Kühler erhältlich. Der FPA640x512_ P15-TE1 kommt mit einer reduzierten Pixelgröße von 15 µm (früher 25 µm), welche die gesamte aktive Sensorfäche auf nur 9,6 x 7,68 mm reduziert, identisch mit dem niedrig aufgelösten, 1-stufig gekühlten Sensor FPA320x256-K. Das erleichtert die Integration des Sensors für alle bestehenden Nutzer des FPA320x256-K. Dank der Verwendung einer InGaAs-Planartechnologie mit 53% Indium-Gehalt wird ein Spektralbereich von 0,9 bis 1,7 µm mit einer Quanteneffizienz > 65% abgedeckt. Ich bin wieder fit. Sport hilft in jeder Lebenslage. Heiko Herrlich, Profi-Fußballtrainer PC & Industrie 4/2018 35

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