BiSS-C-Protokoll Robuste Motor-Feedback-Kommunikation über zwei Adern

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Leistungs- und Datensignale moduliert über zwei Adern bis zu 100 m übertragen: Mit BiSS Line ist es iC-Haus gelungen, Daten mit dem BiSS-C-Protokoll über eine robuste Einkabeltechnik sicher in rauer Industrieumgebung zu übertragen.

Mit BiSS Line präsentiert iC-Haus auf der Sensor+Test eine robuste Einkabeltechnologie für das etablierte BiSS-C-Protokoll. Damit lassen sich Leistungs- und Datensignale moduliert über zwei Adern bis zu 100 m übertragen - bei voller Kompatibilität zu BiSS C und hoher Datenverfügbarkeit. Selbst in rauen Umgebungen mit elektromagnetischen Störfeldern, wie bei Motorfeedback-Anwendungen oder Baumaschinen, ist die Kommunikation robust. Möglich wird das durch die integrierte Fehlerkorrektur, die bis zu 4 Byte korrigiert. Der BiSS-Line-Brückenbaustein iC-BL verfügt über Schnittstellen für BiSS C, SSI, SPI und I²C, die eine einfache Übertragung weiterer Sensordaten ermöglichen. Beispielsweise Beschleunigungs- und Temperaturdaten für Condition Monitoring und Predictive Maintenance.

Motor-Feedback bis 360.000 U/min

In einem Demo-Aufbau werden Positionsdaten des TMR-basierten Encoder-Bausteins iC-TW39 über ein herkömmliches Lautsprecherkabel übertragen und zur Steuerung eines Schritt-Motors verwendet. Mit einer maximalen Auflösung von 24 Bit eignet sich der iC-TW39 für anspruchsvolle On-Axis Motor-Feedback-Anwendungen mit hohen Drehzahlen bis 360.000 U/min und einer Genauigkeit von bis zu ±0,15° INL.

Eine weitere Demo zeigt ein rein elektronisches Lösungskonzept für Multiturn-Motor-Feedback-Systeme. Dazu hat der Encoder-IC-Spezialist einen hochauflösenden, optisch-reflexiven Absolut-Singleturn-Encoder mit integriertem Interpolator (iC-PZ, > 22 Bit) und einen batteriegestützten, magnetischen Multiturn-Encoder (iC-PVL, bis zu 15.000 rpm bei 32 Polpaaren, konfigurierbar bis 40 Bit) kombiniert, der on-axis oder off-axis Multiturn-Informationen erfassen kann. Das Ergebnis ist ein sehr kompakter Multiturn-Absolut-Encoder, der einfach für die unterschiedlichsten Targets skalierbar ist und große Kostenvorteile gegenüber herkömmlichen getriebebasierten Multiturn-Zählern verspricht.

Ein Absolut-Multiturn-System

In der Demo-Anwendung tastet das robuste Multiturn-System ein Two-in-One-Target ab, das aus einer Codescheibe für die reflexive optische Abtastung mit einem aufgesetzten Magnetring mit zwölf Polpaaren besteht. Beide Sensoren sind für die exemplarische Innovationsstudie optimal und in engem Abstand auf der Unterseite einer Platine platziert worden. Dank der hohen Ausrichtungstoleranzen der beiden Sensoren (X, Y, Z) gestaltet sich die Einrichtung des Absolut-Multiturn-Systems besonders einfach.

Die Lösung ist leicht auf individuelle Systeme übertragbar. Dabei unterstützt iC-Haus seine Kunden mit Know-how, Breakout-Boards, Testequipment sowie Konfigurations- und Messsoftware bis hin zur applikationsspezifischen Auslegung der unterbrechungsfreien Stromversorgung mit Supercaps oder Li-Ion-Knopfzellen.

Höhere Genauigkeiten mit der Hall-Technik

Wie man mit einer Kombination aus Hall-Zeile und externem Encoder-Prozessor mit Hall-Technologie in die Genauigkeitsklasse optischer Encoder vorstoßen kann, zeigt iC-Haus anhand einer weiteren Demo mit seinen Bausteinen iC-PVS und iC-TW29. Der Baustein iC-PVS ist ein magnetischer Encoder mit flexibel konfigurierbarer Hall-Zeile für die Linear- oder Off-Axis-Abtastung, integriertem 6-Bit-Interpolator und batteriegepuffertem 56-Bit-Periodenzähler.

Damit lassen sich Single- und Multiturn-Absolutwertgeber mit herkömmlichen inkrementellen Maßverkörperungen oder Zahnrädern realisieren. Das Einspursystem bietet hohe Anbautoleranzen und die freie Wahl des Abtastdurchmessers. Stand-alone erreicht der iC-PVS mit dem On-Chip-Interpolator bereits Winkelauflösungen von beispielsweise 11 Bit (bei 32 Polpaaren). Für höhere Auflösungen gibt der Hall-Encoder differentielle, analoge Sin/Cos-Signale aus, die der iC-TW29 als externer Interpolations-IC in der Demo intelligent weiterverarbeitet – verknüpft mit der via BiSS C übermittelten batteriegepufferten Absolutposition. Damit sind Auflösungen bis 26 Bit möglich.

* Marcel Reuter, Patrick Stahl und Goran Pandza arbeiten bei iC-Haus.

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