Positionssensorik Encoder mit blauem Licht für hochpräzise Positionsbestimmung

Von Gerd Kucera

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Reflexive optische Encoder-ICs von iC-Haus erobern ständig neue Anwendungsgebiete jenseits klassischer Drehgeber und erlauben eine weitere Miniaturisierung, etwa bei geregelten Klein- und Mikroantrieben.

Mit den reflexiven Opto-Encodern iC-PG, iC-PX, iC-PR und iC-PZ von iC-Haus lassen sich vielfältige Anwendungen realisieren, vom einfachen kodierten Drehschalter bis zu Robotik-Anwendungen in Industrie und Consumer-Bereich.
Mit den reflexiven Opto-Encodern iC-PG, iC-PX, iC-PR und iC-PZ von iC-Haus lassen sich vielfältige Anwendungen realisieren, vom einfachen kodierten Drehschalter bis zu Robotik-Anwendungen in Industrie und Consumer-Bereich.
(Bild: iC-Haus )

Der Wirkungsgrad blauer LEDs, ihre thermische Stabilität sowie Robustheit sind enorm gestiegen, sodass Encoder auf Basis blauen Lichts zur Positionsbestimmung sehr interessant sind. Mit der Produktlinie „World of Mini Encoder iCs“ will iC-Haus Anwendern und Entwicklern helfen, den optimalen Encoder-IC für ihre Applikation zu finden. Das reicht vom einfachen Drehkodierten Schalter bis hin zum drehzahlgeregelten Mikromotor im Dentalbohrer oder in der Lidar-Anwendung. Auf der automatica 2022 (21.–24. Juni) zeigt iC-Haus (Stand B5-408) das gesamte Portfolio, mit Schwerpunkt reflexive optische Encoder, und erklärt die Vorteile und den Nutzen der jeweiligen Technologie. Seit rund 35 Jahren befasst sich das Unternehmen mit der Thematik Positionssensorik in der Automatisierung, Robotik und Motortechnik sowie mit ICs für Applikationen beispielsweise in der Automobiltechnik.

2017 hat iC-Haus seine Entwicklung zum BiSS Interface in den BiSS Association e.V. eingebracht und stellt sie als Open-Source-Schnittstelle in der Positionselektronik mit weltweit über 600 Lizenznehmern zur Verfügung. Mehr als 40 Patente und Marken, überwiegend für Treiber-ICs und in der Positionssensorik, kommen hinzu. Denn die präzise Abtastung eines Drehwinkels ist für das Gelingen der Anwendung entscheidend.

Das blaue Licht zeichnet schärfer

Eine wichtige technologische Weiterentwicklung war der optische Encoder iC-PR. Blau, reflexiv und linsenfrei: So stellte iC-Haus 2015 auf der SPS IPC Drives eine kleine Revolution bei den optisch-reflexiven Encodern vor. Die technische Sensor-Innovation erregte Aufsehen, denn der Abtast-Chip für optische Positions-Encoder nutzt ein Fotodioden-Design, das speziell für blaues Licht empfindlich ist. Die kürzere Wellenlänge und Eindringtiefe der Photonen verbessern wesentliche Eigenschaften inkrementeller und absoluter Encoder, z.B. Auflösung, Signalamplitude, Klirrfaktor und Jitter. Dabei kommen Effekte moderner Technologien verstärkend zusammen: Blaues Licht weist bei gleicher Spaltbreite eine verringerte Beugung gegenüber langwelligem Licht auf und kann deshalb schärfer abbilden.

2017 erhielt iC-Haus für den EncoderBlue den Innovationspreis des Landes Rheinland-Pfalz. Die neuartigen hochauflösenden Encoder-ICs für inkrementelle und absolute Encoder in geregelten Motoren zeichnen sich denn auch durch ihren besonders flachen Aufbau (z.B. 2,95 mm inklusive Platine und Codescheibe) und ihre große mechanische Toleranz aus, im Vergleich zu herkömmlichen Durchlicht-Encodern. Assemblierung und Justage konnten dadurch deutlich vereinfacht werden. Möglich macht dies die Verwendung von blauem Licht mit einer in den Encoder-Chip integrierten LED und Auswerteeinheit.

Der iC-PZ ist der Highend-Encoder-IC der neuen Produktlinie. Er ist eine Weiterentwicklung mit den besonderen On-Chip-Funktionen FlexCount und FlexCode, durch die Auflösungen und Scheibendurchmesser weitgehend frei wählbar wurden. Dadurch sind die neuartigen Encoder-ICs noch flexibler einsetzbar zur optischen Abtastung von Maßverkörperungen in rotatorischen und linearen Lagemesssystemen.

Den richtigen Encoder-IC für die Anwendung finden

Die Mini-Encoder-iCs von iC-Haus unterstützen heute Codescheiben mit einem Durchmesser von 4 mm bis 16 mm, bei denen der Abstand zwischen Disk und Sensor bis zu 3 mm betragen kann. Interpolation mit On-Chip-Signalkonditionierung und Kompensationen erlauben große Toleranzen (tangential ±0,5 mm, radial ±0,4 mm und Tilt ±2°).

Typische Auflösungen und möglichen Einsatzbereiche.
Typische Auflösungen und möglichen Einsatzbereiche.
(Bild: iC-Haus )

Die Tabelle gibt einen exemplarischen Überblick zu den verfügbaren typischen Auflösungen und möglichen Einsatzbereichen, wobei der iC-PG speziell Drehschalter oder ähnlich Anwendungen im Konsumbereich adressiert.

Alle ICs werden im Standard-Plastikgehäuse gekapselt oder sie nutzen die iC-Haus-eigene Chip-on-Board-Fertigung, auch für komplette Mikrosysteme, Multi-Chip-Module oder mit Sensoren in optoBGA- oder optoQFN-Gehäusen.

Nach der Covid-Zwangspause findet nun die automatica 2022 vom 21. bis 24. Juni auf dem Münchner Messegelände statt.

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