Halleffekt Encoder

Ein Halleffekt Encoder (Bild 5) lässt sich mithilfe des AD22151 oder AD22151G entwickeln. Die Spannung am Ausgang des linearen Magnetfeld Wandlers AD22151G ist proportional zur Stärke des senkrecht zur Gehäuseoberseite verlaufenden Magnetfelds. Für eine leitungsgebundene Schnittstelle lässt sich der Halleffekt Encoder mit dem MAX32672 und dem ADM3066E kombinieren. Für die Zustandsüberwachung unter rauen Umgebungsbedingungen kommen der MEMS Sensor ADXL371 und der ADT7320 in Betracht.

Optische Encoder

Die Signalketten-Bauelemente für optische Encoder (Bild 6) sind nahezu identisch mit jenen, die im Abschnitt über AMR-Encoder beschrieben wurden. Um jedoch die Voraussetzungen für die höheren Auflösungen optischer Encoder zu schaffen, empfiehlt die Verwendung des Sigma-Delta-ADC AD7760. Dieser kommt bei 2,5 MSPS auf einen Signal Rauschabstand von 100 dB und eignet sich damit ideal für die schnelle Datenerfassung.

Resolver

Zu den Vorteilen von Resolvern gehören die große mechanische Zuverlässigkeit und Genauigkeit. Verglichen mit einer Kombination aus Magnet und ADA4571 sind Resolver jedoch teuer.

Der AD2S1200 wandelt das vom Resolver kommende Signal in digitale Informationen über die Winkelstellung und die Drehrate um. Die Signalkette ist in Bild 7 zu sehen. Aus zwei Verstärkern wird ein Butterworth-Tiefpassfilter dritter Ordnung gebildet, über den die Resolversignale an den AD2S1200 geleitet werden.

Um Platz zu sparen und das Design weniger komplex zu machen, empfiehlt sich der Einsatz des SPI Extenders LTC4332. Dieser erlaubt eine Partitionierung des Systems, denn es besteht die Option, den Mikrocontroller am Servo und nicht am Encoder zu platzieren. Wenn am Encoder ein Mikrocontroller benötigt wird, lässt sich das SPI Interface des MAX32672 als direkte Verbindung zum AD2S1200 nutzen, und anstelle des LTC4332 kann in diesem Fall der RS-485-Transceiver ADM3065E zum Einsatz kommen.

Wird der LTC4332 verwendet, so wird der SPI Ausgang des AD2S1200 in eine robuste, differenzielle FeldbusSchnittstelle verwandelt. Da der LTC4332 drei untergeordnete Select Leitungen enthält, lassen sich weitere Sensoren wie etwa MEMS und Temperatursensoren an denselben Bus wie der AD2S1200 anschließen.

Zusammenfassung

Die fundierte Fach Expertise und die fortschrittlichen Technologien von Analog Devices helfen den Partnern des Unternehmens beim Designindustrieller Motor Encoder und Netzwerke für die Zukunft. Mit den Mikrocontrollern, Sensoren und Signalketten Bausteinen des Unternehmens lässt sich die hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit realisieren, die unter anderem bei Bestückungsmaschinen und Robotern unverzichtbar ist.

Literatur

1. Analog Devices, Inc., Wilmington, MA, USA: www.analog.com 
2. Bradshaw, Stephen; Nau, Christian; Nicholl, Enda: „Multiturn Position Sensor Provides True Power-On Capabilities with Zero Power”. Analog Dialogue, Vol. 56, No. 3, September 2022.
3. Colan, Jonathan: „On-Chip Oversampling for the Analog Devices, Inc., AD7380 Family of SAR ADCs”. Analog Devices, Inc., Juni 2020.
4. „EnDat 2.2—Bidirectional Interface for Position Encoders”. Heidenhain, September 2017