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TWK fusioniert Sensoren: Sensor Fusion


T941: Genauer, schneller und unempfindlich © TWK


Eine neue Generation von Neigungssensoren ist von TWK entwickelt worden. Sie messen genauer und schneller als bisher und sind unempfindlich gegen Störbeschleunigungen und gegen Querneigungsauslenkung. Diese Sensoren sind sehr gut für Applikationen mit dynamischen Anforderungen geeignet, bei denen dennoch präzise Neigungswinkel ständig erfasst und an eine Steuerung übermittelt werden müssen.

Möglich wird diese Verbesserung der Performance durch die Erweiterung des ursprünglichen Beschleunigungssensors mit einem Drehratensensor, auch Gyroskop genannt, und die geschickte Verknüpfung der Messsignale zu einem korrigierten Ausgangssignal, das den Messwinkel exakt anzeigt.

Beide Sensortypen basieren auf MEMS Technologie. Das Zusammenführen und Aufbereiten der Messgrößen des ursprünglichen Beschleunigungssensors und des Gyroskops geschieht mit Hinzunahme eines Kalman-Filters. Diese Filtertechnologie ermöglicht es, den auszugebenden Messwert zu kalkulieren, korrigieren und zu prädizieren, d.h. für eine kurze Zeit vorausschauend zu bestimmen. Dies ist notwendig, da bei einwirkenden dynamischen Störbeschleunigungen der Beschleunigungssensor keinen Neigungsmesswert liefern kann und stattdessen der Drehratensensor mithilfe des Kalman-Filters einen Messwert berechnet und prädiziert.

Der Drehratensensor reagiert im Gegensatz zum Beschleunigungssensor nicht auf lineare Störbeschleunigungen, sondern nur auf Änderungen des Neigungswinkels. Alle möglichen applikationsnahen Simulationen und Messungen bei TWK zeigen, dass das Sensor-Fusion-System exakt und sicher arbeitet. Dieses Sensor-System gewährleistet nicht nur bei mobilen Maschinen einen sicheren, gefahrvermeidenden Einsatz auch während des Betriebes von Motoren, Hydraulikpumpen oder anderer Aktionen, die starke Vibrationen erzeugen.

Die Sensoren haben einen Arbeitstemperaturbereich von -40° bis +85° C und messen Neigungswinkel bis ±100° bei einer Auflösung von 0,01° und einer Genauigkeit von ±0,2°. Es kann ein- oder zweiachsig gemessen werden. Das stabile Aluminiumgehäuse hält bei einer Schutzart von IP67 auch widrigen Umweltbedingungen problemlos Stand. Schutzarten bis IP69K sind möglich.


05.03.2018

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