Resonante induktive Positionserfassung von Cambridge IC
Die resonante induktive Sensortechnologie von CambridgeIC misst die genaue Position beweglicher Teile. Die Sensoren werden aus Leiterplatten hergestellt und messen die lineare, rotatorische, bogenförmige oder zweidimensionale Position eines sich bewegenden Gebers (Target). Flexible Formen und Größen erleichtern die Integration der Sensoren in verschiedene Produkte.
Die Sensorplatinen (PCBs) enthalten gedruckte Spulen, die von Cambridge IC entwickelt wurden. Eine Erregerspule wird verwendet, um einen Resonator innerhalb des Gebers (Target) anzuregen. Es gibt mindestens zwei Sensorspulen, um die resultierenden Signale des Resonators zu detektieren. Alle Spulen sind sorgfältig strukturiert, um eine hohe Genauigkeit und Immunität gegen Fehlausrichtungen zu erzielen. Für jedes Design wird eine minimale Anzahl von PCB-Schichten verwendet. PCB-Features und Lochgrößen werden für eine einfache Herstellung und hohe Ausbeute maximiert.
Die Vorteile im Überblick:
- Linear, Rotation, Bogen und 2D
- Sensor-Platinen aus Standard-PCB-Material
- Große Lücke zwischen Sensor und Geber (Target) möglich
- 10…16 Bit rauschfreie Auflösung
- Robust und für raue Umgebungen
- Single-Chip Controller ICs
Der Resonator innerhalb des Gebers (Target) besteht aus einer Induktivität, die mit einem Kondensator verschaltet ist. Der Geber (Target) ist induktiv mit der Sensorplatine gekoppelt. Diese Kopplung funktioniert auch durch Schmutz, Öl und Wasser, was das Systemgeeignet für raue Umgebungen macht. Auf Grund der Resonanztechnologie sind die Signalpegel hoch, selbst bei großen Lücken zwischen Sensor und Geber (Target). Das bedeutet, dass sowohl Sensor als auch Geber (Target) für raueste Umgebungen einzeln beschichtet oder hinter Kunststoff eingekapselt werden können. Die Sensor-Systeme tolerieren erhebliche Fehlausrichtungen und Spalttoleranzen. Dies trägt dazu bei, die Kosten der mechanischen Konstruktion zu minimieren, da Anpassungen bei der Herstellung entfallen. Lager und Dichtungen können in den meisten Anwendungen entfallen. CambridgeIC bietet eine Reihe von verschiedenen Gebern zur Verwendung mit Standardsensoren an.
Der Bau von Sensoren mit einem herkömmlichen PCB-Prozess macht sie robust und genau. CambridgeIC bietet eine Reihe von Standard-Sensordesigns. In der Produktion bekommen Kunden Sensor-Leiterplatten in der Regel selbst gefertigt. Dies trägt dazu bei, die Kosten niedrig zu halten und bedeutet, dass Lohnfertiger mehr vom Produkt selbst herstellen können, und zwar mit den ihnen vertrauten Prozessen. Kunden können Sensorplatinen in ihre eigene Verarbeitungselektronikplatine integrieren, wenn dies für das Produktdesign sinnvoll ist. Dies hilft, die Kosten weiter zu senken.
CambridgeIC verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der Entwicklung elektronischer Prozessoren für die resonante induktive Positionserfassung. Der CAM312-Controller ist die aktuelle Single-Chip-Lösung. Er wird an eine Sensorplatine angeschlossen. Zur Messung wird zunächst Wechselstrom mit einer zum Resonator passenden Frequenz („Puls“) durch die Erregerspule des Sensors geleitet. Diese wird dann weggeschaltet und der Controller hört auf die EMFs, die der Resonator in den Sensorspulen („Echo“) induziert. Der CAM312 verwendet die relativen Amplituden, um die Position zu berechnen. Er misst und koppelt auch die Resonatorfrequenz, so dass die Anregungsfrequenz für maximale Effizienz eng mit der Frequenz des Resonators übereinstimmt. Über die SPI-Schnittstelle wird die Position vom Hostprozessor aus dem CAM312 ausgelesen.
Die Verwendung eines Resonators im Inneren des Gebers (Target) bedeutet, dass die „Echo“-Signale des Sensors nach dem Anregungs-„Puls“ bestehen bleiben. Dadurch ist ein „Impulsecho“-Betrieb möglich. Der „Impulsecho“-Betrieb ist äußerst wichtig, um eine hohe Genauigkeit zu erreichen. Es verhindert, dass Erregerströme die Amplitudenmessungen stören. Es bedeutet auch, dass das System gegenüber weiteren bewegten Metallteilen weitgehend immun ist, da normale Metallteile kein resonantes Echosignal erzeugen können.
Der CAM312 von Cambridge IC kann zwei Sensor-Kanäle verarbeiten, während der CAM204 mit bis zu 4 arbeitet. Dies ermöglicht besonders kostengünstige Mehrachsenanwendungen wie z.B. der Schwenk-/Neigeerfassung in motorisierten Überwachungskameras.
Einfache Sensorplatinen arbeiten mit einem Sensorkanal, während hochauflösende Sensoren über einen Grob- und einen Feinkanal verfügen.
Die Produkte von CambridgeIC werden in einer Vielzahl von industriellen Sensormodulen verwendet. Zum Beispiel in medizinischen Robotern und Instrumenten, in Automobilantrieben, Drohnen, autonomen Fahrzeugen, Unterwasserrobotern, Geldautomaten, intelligenten Industrieventilen, kommerziellen Fitnessgeräten und High-End-Verbraucherprodukten.
Für alle Controller sind Entwicklungsboards verfügbar. Auch die Sensorplatinen können in Mustermengen erworben werden.
Das folgende Bild fasst zusammen, wie die Technologie von CambridgeIC (in Rot) zu einer Vielzahl von Kundenvorteilen führt. Eine kostengünstige Integration ist möglich, nicht nur weil die Sensorkomponenten selbst kostengünstig sind, sondern auch weil sie tief in das Produkt des Kunden eingebettet werden können.
Kontakt
Wenn Sie mehr über die Induktiven Sensoren von Cambridge IC erfahren möchten, kontaktieren Sie bitte:
Guido Gandolfo
Produkt Line Manager
Motion Control
+49 5424 2340-57
ggandolfo@mev-elektronik.com
