Positionssensoren

2-Kanaliger induktiver Positionssensor in kompakter Bauform

2-Kanaliger induktiver Positionssensor in kompakter Bauform

Der neue iC-GI22 von iC-Haus ist ein platzsparender Frontend-Chip für die Auswertung induktiver Winkelgeber und beinhaltet zwei unabhängige Kanäle mit Kabeltreiber, die konditionierte 1V-Sinus/Cosinus-Signale ausgeben. Zur weiteren Auswertung ist ebenfalls ein Sinus-Digitalwandler integriert, was die Winkelbestimmung für absolute Geber vereinfacht.

Das induktive Front-End iC-GI22 beinhaltet die komplette Schaltung zur Spulenansteuerung, zwei unabhängige Kanäle zur Demodulation, Signalaufbereitung und Korrektur, sowie Kabeltreiber für industrieübliche 1V-Signale auf einem Bauraum von nur 5x5 mm. Ein Novum ist der Chip-interne Interpolator mit SSI-Ausgabe, der einen Startwinkel an die externe MCU oder Interpolationsschaltung übergeben kann. So können beim Anschluss des Encoder Prozessors iC-TW29 absolute Winkel mit mehr als 16 Bit aufgelöst werden, mit einer Genauigkeit auf dem Niveau optischer Geber, dank automatischer Fehlerkorrekturen.

 

iC-GI22 aktiviert bei 2 bis 5 MHz und kann große Pegelunterschiede auf Empfängerseite ausgleichen. Zur Ansteuerung der externen Interpolationsschaltung – oder der A/D-Wandler auf einer MCU – kommen programmierbare Verstärker zum Einsatz, die kleine bis große Spulensignale akzeptieren und aufbereiten. Pegelunterschiede und Signaloffsets sind über I2C abgleichbar, und eine automatische Verstärkungsregelung erlaubt die Vollaussteuerung der externen Elektronik auch bei axialer Bewegung der Motorachse. Ebenfalls möglich ist eine Anpassung der Ausgabepegel sowie der gewünschten Mittenspannung über einen Referenzeingang.

Integrierte Diagnosefunktionen überwachen Aufstart und Betrieb, einschließlich der RAM-Konfiguration. Alle Status-Flags sind maskierbar um Alarme am Fehlerausgang anzuzeigen, oder um über SSI gemeldet zu werden. Der Baustein iC-GI22 arbeitet an 3.3 V bis 5 V und konfiguriert sich selbst aus einem externen EEPROM im Alleinbetrieb, oder empfängt sein Setup über I2C vom Mikrocontroller. Referenzdesigns werden mit Evalboards bemustert; eine GUI für PC erleichtert die Bedienung.

Bezüglich der Maßverkörperung ist der Anwender frei im Design und nicht auf bestimmte Spulenlayouts festgelegt. Die Chip-Auslegung erlaubt Signalfrequenzen bis 50 kHz wodurch Drehzahlen bis mindestens 90000 U/min möglich sind, bei bis zu 64 Signalperioden am Eingang.

Induktive Sensoren sind keine neue Erfindung, klassische Resolver sind seit Jahrzehnten als robuste Drehtransformatoren bekannt und liefern gute Signale, erfordern jedoch einen hohen Verkabelungsaufwand und eine aufwändige Signalauswertung. Als moderne integrierte Lösung mit hochfrequenter Anregung bietet iC-GI22 vergleichbare Anwendungsvorteile, verbessert dabei die Auflösung und Linearität, und spart Kosten durch preiswerte Spulen auf Platinen-Basis. Diese sind leicht skalierbar, so dass jeder Motor zum Messgerät werden kann, ohne zusätzliche Kugellager oder Kapselung.

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