Die Zwei-Kammer-Bauweise, die vor wenigen Jahren für Monotour-Winkelcodierer der T-Serie auf dem Markt eingeführt wurde, konnte inzwischen durch mechanische und elektrische Varianten erweitert werden. Sie eignen sich damit für verschiedene Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau, wenn robuste und zuverlässige Positionsmelder verlangt werden. Die Winkelcodierer der Baureihe T von TWK-Elektronik verwenden statt des elektrooptischen Sensorsystems die elektromagnetische Wirktechnik. Sie besteht aus einem Chip mit Hall-Elementen, die von einem sich drehenden kleinen Permanentmagneten aktiviert werden. Anschließend setzt der Winkelcodierer den Drehwinkel in ein proportionales elektrisches Signal um. Durch dieses Prinzip erreichen die Geräte Auflösungen von bis zu 8.192 Schritten je 360° – das entspricht 2,6 Winkelminuten. In einer gedichteten Vorkammer befindet sich der Magnet, der wiederum in eine kugelgelagerte Verstellwelle integriert ist. In der Hauptkammer dahinter befinden sich die Sensorelemente mit der Aufbereitungselektronik. Beide Kammern sind durch eine dünne Metallwand getrennt. Das Magnetfeld wirkt durch diese Wand auf den Sensorchip. Mit dieser Konstruktion kann die gesamte Elektronik in der Hauptkammer vergossen werden. Dadurch ermöglicht der Hersteller Schutzarten bis zu IP69K gegen starkes Strahlwasser. Auch die Stoß- und Rüttelbeständigkeit kann über diese Konstruktion erreicht werden.
Elektromagnetische Sensorik
Zu den neueren Varianten gehören zwei Arten von Multitour-Winkelcodierern. Bei dem Modell TMD-50 werden die Positionsdaten bei jeder Umdrehung in einem nicht flüchtigen Speicher erfasst und dem Ausgang zur Verfügung gestellt. Nach der Unterbrechung der Versorgungsspannung steht der aktuelle Wert wieder bereit, vorausgesetzt der zwischenzeitliche Verstellwinkel beträgt nicht mehr als ±90°. Andernfalls muss eine neue Referenzfahrt zur Bestimmung des Nullpunktes erfolgen. Diese, für manche Einsatzfälle nicht zulässige Betriebsbedingung, wird bei dem Modell TSD-50 vermieden. Durch den Einsatz einer Batterie mit langer Lebensdauer (Li/SOCL2) kann kein spannungsloser Zustand für die Elektronik eintreten. Auch nach dem Abschalten einer Anlage wird jede Positionsänderung der Verstellwelle registriert und bei der Wiederaufnahme des Betriebes als Absolutwert ausgegeben. Bei den Modellen TMD und TSD kann der Messbereich von bisher 4.096 Umdrehungen (12Bit) auf maximal 32.768 Umdrehungen (15Bit) ausgedehnt werden. Bei der Umsetzung langer Längsbewegungen durch Seilzüge, Spindel, Zahnriemen oder Zahnstangen wird auf diese Weise eine höhere Auflösung erreicht. Die Varianten mit D/A-Wandler und Analogausgang können z.B. 10-Gang-Wendelpotentiometer oder zusätzliche Vorsatzgetriebe ersetzen.
Funktionale Sicherheit
Um den Forderungen der Norm IEC61508 für \“Funktionale Sicherheit sicherheitsbezogener elektronischer und programmierbarer elektronischer Systeme\“ zu entsprechen, können Profisafe und CANopen safety-Profile implementiert werden. Die erwähnte Norm besagt, dass bei Fehlfunktionen einer Einrichtung alle Steuerungen, Komponenten und Zwischenglieder, also auch Sensoren, so ausgelegt sein müssen, dass im Falle einer Fehlfunktion die gesamte Einrichtung einen sicheren Zustand einnimmt und daher keine Gefahr für Personen und Umwelt eintritt. Während bei den Profisafe Versionen diese Bedingungen durch ein zusätzliches Protokoll ohne Änderung der Hardware erfüllt werden, wird bei den CANopen Safety Codierern der Reihe TBN ein redundanter Systemaufbau installiert. Die Wirkungsweise der elektromagnetischen Sensorik ermöglicht es, zwei getrennte Datenstränge mit eigener Versorgung und Signalaufbereitung in einem Gehäuse als redundantes System unterzubringen. Die Verstellwelle mit einem Permanentmagneten aktiviert die beiden Sensorelemente in gleicher Weise. Die Software ist als CANopen safety-Profil ausgelegt, wobei zwei Knoten nacheinander und nach einer vorgegebenen Validationszeit die Positionsdaten dem Ausgang zur Verfügung stellen. Lieferbar sind die redundanten CANopen safety Codierer mit einem Messbereich von 360° in den Gehäusegrößen mit 25, 50 und 58mm Durchmesser.
