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Weg-, Winkel-, Positionsmessung
Industrielle Elektronik5BHELI 2008/09
Michael StockerBernhard Wintersperger
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Allgemeines
• Wege
• Winkel
• Positionen
• Erfassung von veränderlichen Positionen und Umwandlung in elektrische Signale.
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WegmessungWiderstandsänderung
• Einfach
• Günstig
• Verschleiß
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WegmessungInduktive Messung
• Induktive Wegaufnehmer
• Magnetostriktive Wegaufnehmer
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WegmessungInduktive Messung
• Wirbelstrom-Sensoren
– Hochfrequente Wechselspannung
– Wirbelstrominduzierung
– Änderung der Spulenimpedanz
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WegmessungKapazitive Messung
• Prinzip des idealen Plattenkondensators
• Abstand Kapazität
• Kleine Abstände
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WegmessungKodierte Längengeber
• Absolutwertgeber
• Fixe Codierung für jede Position
• Dual-, Graycode
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WegmessungInkremental Längengeber
• Periodische Zählspur
• Optisch, Induktiv, Schleifkontakte
• Drehimpulsgeber
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WegmessungLaser Messung
• Triangulation
– Reflexionswinkel abhängig von der Entfernung
• Laufzeitmessung
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Wegmessungweitere Messmethoden
• Seilzug
• Radar
• Ultraschall
• Konfokal-chromatisch
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WinkelmessungWiderstandsmessung
• Potentiometer
• Winkel → Ohm
• Vorteil
- billig
- einfach auszulesen
• Nachteil
- Verschleiß
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Winkelmessung Opto-elektronisch
• Absolutwertgeber
- Digitaler Zahlenwert
- optisch/magnetisch
• Serielle Übertragung
- beschränkte Anzahl der Unterteilungen
• Keine Referenzfahrt
• Profibus/Can-Bus
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Winkelmessung Opto-elektronisch
• Inkrementalgeber
- Differenz zweier Winkel
- 20 µm
• Mehrfeldabtastung
- zwei leicht versetzt Sensoren
• Interferentielles Messprinzip
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WinkelmessungInduktive Messung
• Unempfindlicher als opto-elektronische Verfahren
• Auswertung der Lage eines Magnetfeldes
• Polrad
– Magnetfeldsensor
– Hall-Sensor
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Winkelmessung Gyroskop / Kreiselinstrument
• geschlossenes System
• bleibt stabil
• Präzession
- Bei einwirken einer Kraft F1
- Weicht die Kreiselachse rechtwinklig aus
• Messprinzipien
- Stabilität
- Präzession
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Winkelmessung Piezo Gyroskop
Coriolis Effekt schwingendes Stäbchen Winkelgeschwindigkeit
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Winkelmessung Piezo Gyroskop
Ausgang in V Werte werden Integriert Murata ENC-03
- Ruhelage: +1,35V
- 0,67 mV/(°/s) Bias Drift
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Winkelmessung Laserkreisel
• Besitzt keine beweglichen Teile
• Zwei Lichtstrahlen
- In Gegenrichtung
- Eine Quelle (Laser)!
• Überlagerung
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Positionsmessung
• Im industriellen Bereich Sensoren für Weg, Winkelmessung
• Berechnung aus Weg, Winkel
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PositionsmessungGPS
• Global Positioning System
• Genauigkeit
– SPS: 100m – 15m
– PPS: 22m - ?m
– DGPS: 0,01 – 5m
• min. 3 Satelliten
• 4. für Zeit
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Weg-, Winkel-, Positionsmessung
Ende