Die optimale Drehgeber-Schnittstelle:

Unterwegs via BiSS & Co.

In der Antriebstechnik sorgen nicht zuletzt die Drehgeber-Schnittstellen für ein perfekt abgestimmtes Sensorsystem. So können die Drehgeber zuverlässig Positionsdaten an die Steuerung liefern und legen damit die Grundlagen, um Antriebssysteme optimal zu regeln.


Bild 1: Der Sendix F58 optischer Multiturn Drehgeber hat alle Single- und Multiturn-Funktionen auf einem OptoAsic zusammengefasst.
Bild: Fritz Kübler GmbH

In der Antriebstechnik liefern Drehgeber mit den schnell und akkurat ermittelten Drehzahlen die entscheidende Information, um unterschiedliche Motoren über einen Frequenzumrichter zuverlässig regeln zu können. Die hochauflösenden Geber übermitteln dabei ihre Positionsdaten an die zentrale Steuerung, so können einerseits die Signale zuverlässig übermittelt- und andererseits die Geschwindigkeit geregelt werden. Bei der Vielzahl der angebotenen Schnittstellen ist nicht jedem Anwender auf den ersten Blick klar, welche Schnittstelle die optimale Wahl für seine Bedürfnisse darstellt. Geber-Systeme müssen heute - die Reihenfolge kann je nach Anwendung variieren - sowohl Spezialeigenschaften in punkto Temperaturfestigkeit, hoher Auflösung, Störungs-Unanfälligkeit und immer häufiger auch hoher Kompaktheit, mitbringen. Kübler bietet eine Reihe standardisierter Schnittstellen für inkrementelle und absolute Signale, die jeweils ihre Vorteile für die gute Integration in ein Antriebssystem besitzen und die oft unterschiedlichen Motorarten unterstützen.

Übertragung inkrementeller Positionsdaten: Sin/Cos & TTL/HTL

Für einfache Anwendungen bietet sich der Klassiker der Positionsübertragung an, die offene Sinus/Cosinus-Schnittstelle, die dem Empfänger durch Digital-Wandlung Informationen übermittelt. Diese analoge Übertragung eignet sich durch ihre Fehlererkennung insbesondere für Safety-Anwendungen. Geht es jedoch um komplexere Informationen, wie etwa Geberinformationen und hochauflösende Positionsinfomation, sowie die Regelung der Anwendung, etablieren sich zunehmend offene digitale Schnittstellen, die einfacher zu implementieren und kostengünstiger umzusetzen sind.

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Für absolute Digitalgeber: die SSI-Schnittstelle

Für die serielle digitale Übertragung hat sich die offene digitale SSI Schnittstelle bewährt, und sie ist - nicht zuletzt aufgrund ihrer zentralen Vorteile, wie etwa ihre Resistenz gegenüber Störungen - weiter im Kommen. SSI steht für Synchron Serielle Schnittstelle. Ihre Zuverlässigkeit und Immunität gegenüber Übertragungsstörungen resultieren vor allem aus ihrer Integrationsdichte; das heißt, es sind weniger Bauteile bei der Datenübertragung beteiligt. Zur Übertragung via SSI sind weniger Leitungen und Kabelstränge notwendig, als etwa bei parallelen Schnittstellen, auch große Kabellängen lassen sich per SSI einfach und sicher realisieren.

Für die permanente Lage- und Betriebsüberwachung: BiSS-C

Für Anwendungen, die gleichzeitig hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, Flexibilität und Sicherheit, begleitet von einem möglichst geringen Umsetzungsaufwand erfordern, steht eine Open Source Schnittstelle zur Verfügung: BiSS-C. Die bi-direktionale Schnittstelle setzt seit über einer Dekade weltweit Standards und sichert in Echtzeit die serielle digitale Kommunikation zwischen Controller und Sensorik/Aktorik mit geringem Hardware-Aufwand. Diese Kombination verschafft ihr breite Markt-Qualitäten. Als BiSS-C hat sich die Schnittstelle im sogenannten 'Continuous Mode' etabliert; sie vermeidet in dieser Variante eine Modus-Umschaltung und funktioniert auch 'in die andere Richtung'. So lässt sich Echtzeit realisieren. Das Protokoll bedient Motoranwendungen, in denen Übertragungsgeschwindigkeiten, Sicherheit und schnelle Inbetriebnahme gefordert sind. Dabei realisiert die Kommunikationsüberwachung einen permanenten bi-direktionalen Zugriff auf die Slave-Register und kontrolliert Lage und Betrieb, ohne dabei die Messdaten oder Steuerzyklen zu beeinflussen oder zu beeinträchtigen. Mitgelieferte Gerätedateien ergänzen das Paket und erleichtern die Inbetriebnahme der Steuerung. Die zentralen Argumente für BiSS-C-Schnittstellen in der Antriebstechnik sind ihre sichere bi-direktionale digitale Kommunikation, ihre dynamische Leitungslängen-Kompensation sowie die Möglichkeit, Motordaten im Drehgeber zu lesen und zu speichern. Gerade letzteres ist eine Option, die zunehmend häufiger von Motorenherstellern gefordert wird. Kübler hat für die Antriebstechnik einen Chip mit eingebetteter BiSS-Schnittstelle entwickelt: Ausgelegt für ein EMV-festes Sensorsystem, das die Kosten im Blick hat und zusätzlichen, analogen Leitungsaufwand erübrigt. Die offene Schnittstelle spart somit Kosten und gibt dem Anwender Unabhängigkeit von den Standardschnittstellen und Flexibilität und Reaktionsgeschwindigkeit am Markt.

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