4 Wegmesssysteme

Die Anforderung an eine Drehwinkelsteuerung legt fest, dass beliebige Winkel im Rahmen der Positioniergenauigkeit wiederholbar angefahren werden können. Das einzige notwendige Kriterium stellt in der geplanten Anlage die Winkellage dar, deshalb werden im Folgenden nur Winkelmesssysteme betrachtet.

Winkelmesssysteme messen grundsätzlich Anteile eines Kreisumfangs in der Einheit Winkelgrad, wobei Auflösungen von 1 bis ca. $10^{6}$ Winkelschritte pro Umdrehung erhältlich sind. Als Messtechnologien kommen magnetische, kapazitive, optische oder auf Halleffekt beruhende Messwertaufnehmer in Frage.

In der Technik zur Messung der Winkelschritte muss man 2 grundsätzliche Arten unterscheiden, die verschiedene Anforderungen an die Verwaltung der Messdaten stellen.

Absolutwertmessung

Der Messwertaufnehmer liefert direkt einen Winkel in Form eines nummerischen Wertes ab. Systeme mit diesem Verhalten werden auch als Kodiermesssysteme bezeichnet.

Relativwertmessung

Bei diesem Messsystem wird ein Zähler zur Ermittlung des Drehwinkels verwendet, der die Anzahl der Schritte von der Winkelposition 1 zu Position 2 zählt. Man bezeichnet diese Systeme auch als Schrittzählsysteme.

Während Kodiermesssysteme auf Grund der Absolutwertmessung in der Lage sind den gemessenen Wert direkt als Winkel abzuliefern, muss der gemessene Winkel eines Relativmesssystems über folgende Formel errechnet werden:

$$\Phi=\alpha_{0}+\frac{z_{2}-z_{1}}{R}\cdot360°$$

$\Phi$ ... gemessener Drehwinkel $\left[Winkelgrad\right]$

$\alpha_{o}$... ursprüngliche Winkelposition $\left[Winkelgrad\right]$

$z_{1}$ ... Anfangsschrittwert

$z_{2}$ ... Endschrittwert

$R$ ... Messauflösung $\left[Schritte/Umdrehung\right]$

Bei einer geforderten Winkel-Endposition ermittelt sich deren Wert nach der Formel:

$$\alpha_{e}=\alpha_{0}+\Phi$$

$\alpha_{e}$ ... Winkel-Endlage

$\alpha_{0}$ ... ursprüngliche Winkelposition

Dies muss bei einer Verwendung eines Relativwertmesssystems berücksichtigt werden, da die ,,zuletzt'' gemessene Position ,,gespeichert'' und beim Neustart wieder eingelesen werden muss. Ist dies nicht sichergestellt, muss eine automatische oder manuelle Kalibrierung der Winkellage durchgeführt werden bevor absolute Winkelwerte bestimmt werden können.