Impulsgeber: Asic direkt auf der Leiterplatte montiert

Gebondete Miniaturen

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Wer besonders kleine Geber bauen will, kann sich auf traditionelle Komponenten nicht mehr verlassen. So war ein Anbieter gezwungen, den Asic direkt auf der Leiterplatte, also chip on board zu montieren: Der Chip wird ohne Gehäuse direkt auf die vergoldete Leiterplatte gebondet. Nur so lassen sich hochwertige Produkte anbieten.

Die Autoren: Eckhard Hahne ist Geschäftsführer bei der Scancon AG, DK-Allerod. Wolfgang Willmann ist Geschäftsführer der Willtec Messtechnik eK, St. Peter (Vertrieb Deutschland)

Impulsgeber dominieren viele Industrieapplikationen. Scancon hat sich besonders auf Minibauformen konzentriert – mit hohen Dichtungsgraden, in Edelstahl ausgeführt oder Versionen für den Atex-Bereich. Selbst für die Waferherstellung gibt es Geber, die im Vakuum eingesetzt werden können.
Ein Impulsgeber besteht aus traditionellen Komponenten: Im Lagergehäuse ist die Welle mit zwei Präzisionskugellagern montiert. Der Wellenflansch trägt die Codescheibe, das Gehäuse die Blende, eine LED dient als Lichtquelle. Eine Linse kondensiert das Licht, welches durch Blende und Codescheibe geleitet wird, dann auf ein Opto-Array fällt, welcher auf der Leiterplatte montiert ist. Rotiert die Codescheibe, wird der Opto-Array im Wechsel belichtet oder verdunkelt. Dadurch wird in den Dioden ein sinusförmiger Strom erregt. Dieser wird zur Auswertung in den von Scancon speziell entwickelten Asic weitergeleitet, der die Signale in digitale Impulse wandelt.
Kleiner Drehgeber – hohe Auflösung
Fertigen von Kleingebern lässt sich nicht mit traditionellen Komponenten durchführen. Allein die Gehäuse der Chips sind schon größer als die Geber. Scancon musste den Asic direkt auf die Leiterplatte, also „chip on board“ montieren. Kurz: Der Si-Chip wird ohne Gehäuse direkt auf die vergoldete Leiterplatte gebondet. Beim Bonding werden die Kontaktpunkte des Chips durch 0,025 mm dünne Gold- oder Aluminiumdrähte mit den Kontaktpunkten auf der Leiterplatte verbunden.
– 7 500 Impulse/Umdrehung in einem 24 mm-Ø-Geber (30 000 Schritte)
– bis 5 000 Impulse (20 000 Schritte) bei 16 mm Ø
– bis 1 000 Impulse (4 000 Schrit te) bei 9 mm Ø
kommen mehr und mehr zum Einsatz, beispielsweise an Bestückungsmaschinen.
Der richtige Geber für die Konstruktion
Der richtige Geber ist wichtig, schließlich kann ein defektes Produkt eine ganze Produktionslinie stoppen. Oft wird ein hochauflösender Geber eingeplant, der nicht mit der maximal erforderlichen Frequenz der Folgeelektronik abgestimmt ist. Auch werden mechanisch sehr robuste Geber gewählt, obwohl ein kleinerer mit wesentlich weniger Masse widerstandsfähiger sein kann.
Hohlwellengeber werden mehr und mehr bevorzugt. Hier kann bei Scancon eine flexible Kupplung eingespart werden. Oft kann auch auf einen zusätzlichen Montageflansch verzichtet werden, da alle Standard-Scancon-Hohlwellengeber mit einer flexiblen Federkupplung ausgelegt sind.
Die meisten Gehäuse werden in Alu gefertigt. Da aber Edelstahlausführungen Vorschrift sein können, liefert Scancon auch Versionen in Voll-Edelstahl. Selbst Geber aus seewasserbeständigem Alu mit 22 µm-Anodisierung sind kein Problem. Einige Versionen gibt es bis Schutzart IP67.
Ausführliche Informationen
Miniaturdrehgeber
Atex-Drehgeber
Einsatzbereich Nordsee
Mit der norwegisch/amerikanischen National Oilwell hat Scancon einen speziellen Ex-Geber entwickelt, erhältlich in anodisiertem seewasserbeständigen Aluminium und Edelstahl. Automatisierte Bohrrohr-Zuführung, Weg- und Winkelerfassung in Lastkränen sowie die Messung von Ankerspiel auf Ölforschungsschiffen sind einige Einsatzbereiche. Spezielle Dichtungen sorgen dafür, dass selbst in extrem salzwasserhaltiger Umgebung keine Flüssigkeit in den Geber eindringt. Elektrische Anschlüsse für Kabelführung in Hydraulikschläuchen sind realisiert.
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