Das Design der hochflexiblen Chips soll eine weitere Miniaturisierung in der Industrieautomation ermöglichen.

Bild: IC-Haus

Neue Encoder-Generation für die Industrieautomation Absolut-Encoder im Miniaturformat

22.11.2019

IC-Haus stellt auf der SPS 2019 unter anderem seine neueste Generation integrierter hochauflösender optisch-reflexiver Absolut-Encoder vor: die iC-PZ Series.

Die iC-PZ Series verfügt über die On-Chip-Funktionen FlexCount und FlexCode, mit denen Auflösung und Scheibendurchmesser weitgehend frei gewählt werden können. Damit lassen sich die System-On-Chip-Sensoren mit integrierter blauer LED nun noch vielseitiger für die optische Abtastung von Maßverkörperungen in rotatorischen und linearen Lagemesssystemen einsetzen.

Das ultrakompakte, linsenlose Design des iC-PZ soll eine weitere Miniaturisierung von Motor-Feedback-Systemen ermöglichen und eignet sich besonders für die Implementierung in Roboterantrieben.

Die EncoderBlue-Produkte der iC-PZ Series von IC-Haus bieten als intelligente System-On-Chip-Sensoren alle Funktionen für hochauflösende optische Linear- und Winkel-Encoder. Die blaue LED ist zwischen zwei integrierten Abtastfeldern auf dem iC-PZ-Chip platziert, der über mechanische Aufbautoleranzen und Herstellerangaben zufolge eine hohe Präzision und Zuverlässigkeit verfügt.

Bei einem Scheibendurchmesser von 26 mm werden per On-Chip-Interpolation Singleturn-Auflösungen bis zu 22 Bit erreicht.

Konfigurier- und leicht wiederverwendbar

In drei Varianten verfügbar, unterstützt die iC-PZ Series einen weiten Bereich der Scheiben- und damit Motordurchmesser ab 16 mm sowie hochgenaue Lineargeber bis zu einer Weglänge von maximal 6,71 m. Für Miniaturantriebe steht die Ausführung des iC-PZ0974 mit einer nur 9 mm großen Taktscheibe zur Verfügung.

Mit den konfigurierbaren Vorgaben für die Funktionsblöcke FlexCount und FlexCode sind hochflexible Chips entstanden: die ABZ-Auflösungen und die Scheibendurchmesser sind weitgehend frei wählbar. Dadurch soll sich der Entwicklungs- und Testaufwand für Encoder-Lösungen innerhalb einer Geräte-Reihe reduzieren.

Die universelle Sensor-Plattform lässt sich einfach wiederverwenden, ohne dass die Elektronik für verschiedene Encoder-Varianten modifiziert werden muss. Dies spart Zeit und Kosten und stellt einen neuen Ansatz in der Encoder-Technologie dar.

Aufbau und Einsatzmöglichkeiten

Das miniaturisierte Design ist in einem 0,9 mm flachen oQFN32-Gehäuse von 5 mm x 5 mm realisiert. Dies macht den Baustein zu einer geeigneten Lösung für die Anforderungen an die Miniaturisierung in der Industrie-Automation, wie zum Beispiel in der Robotik, für kompakte Motor-Feedback-Systeme und für elektrische Mikroantriebe.

Die zulässigen mechanischen Toleranzen der iC-PZ-EncoderChips liegen bei einer Codescheibe mit einem Durchmesser von 26 mm bei ±0,5 mm (tangential), ±0,4 mm (radial) und ±2 Grad (Drehung).

Der Arbeitsabstand zwischen Sensor-Chip und Codescheibe darf 1 bis 2 mm betragen. Dadurch sinken die Zeiten und Kosten für den Einbau und die Justage des iC-PZ. Außerdem sind die Encoder-Lösungen äußerst robust auch gegenüber mechanischen Störgrößen.

Intelligente On-Chip-Korrekturen

Der hochintegrierte Sinus/Digital-Wandler mit intelligenten On-Chip-Korrekturfunktionen kompensiert automatisch aufbaubedingte Signal- und Exzentrizitätsfehler. Durch den internen automatischen Abgleich von Offset, Amplitude und Phasendifferenz der Sin/Cos-Signale soll eine hohe Güte der interpolierten Signale erreicht werden.

Auch die verfügbaren Schnittstellen des iC-PZ sind für hohe Flexibilität in der Anwendung ausgelegt. Drei der fünf Ausgabeschnittstellen können dabei frei und parallel ausgewählt werden: Quadratursignale ABZ, analog Sin/Cos für die Verarbeitung mit einem externen Interpolationsbaustein, UVW, SPI sowie BiSS/SSI.

Evaluation-Kit zur Implementierung

Die Kalibrier- und Konfigurationsdaten werden in einem externen I2C EEPROM gespeichert. Der Chip ist mit 4,5 bis 5,5 V Versorgungsspannung und einer möglichen Betriebstemperatur von −40 bis +125°C für ein breites Spektrum an Industrieanwendungen ausgelegt.

Mit dem Evaluation-Kit PZ1M, dem passenden Motherboard PZ1D und der flexiblen Software von IC-Haus können Elektronikentwickler den iC-PZ bereits testen und in Applikationen integrieren.

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