Magnetiska multiturn-sensorer som utnyttjar GMR-effekten (giant magnetoresistance) arbetar utan kontakt, ger absoluta positionsvärden, behöver ingen referenskörning och behöver ingen strömförsörjning eller buffertbatteri för att detektera rotationerna. I många mobila och industriella tillämpningar är de därför ett praktiskt alternativ till flervarviga potentiometrar eller optiska encoders.
Dessa mångsidiga sensorer används nu även inom robotteknik, till exempel i robotar för militär- eller polisenheter, som exempelvis används vid bombhot.

För många tillämpningar är multiturn-vinkelgivare som bygger på konventionella funktionsprinciper ganska olämpliga, t.ex. eftersom de kräver en permanent strömförsörjning, arbetar med slitstarka kugghjul eller är för komplexa och därmed för dyra för användningsområdet. För att råda bot på detta har Novotechnik integrerat GMR-tekniken för rotationsdetektering i multiturn-givarna i serien RSM-2800. De beröringsfria givarna kan detektera och lagra 2 till 16 varv utan extern strömförsörjning och buffertbatteri, och värdet kan ställas in. Upplösningen i det analoga gränssnittet är 16 bitar. Hastigheter på upp till 800 rpm är möjliga. Med digitala gränssnitt (SSI, SPI) kan en total upplösning på upp till 18 bitar (vinkel och rotation) uppnås. Sensorerna är också
extremt noggranna. de typiska linjäritetsavvikelserna är mindre än 0,05 % över hela mätområdet. Eftersom sensorerna dessutom är mycket robusta kan de även användas i en mängd olika offroad-applikationer. I precisionsmanipulatorn telemax PRO från Telerob Gesellschaft für Fernhantierungstechnik mbH registrerar de t.ex. positionen för de så kallade flippers som den fjärrstyrda roboten rör sig på.

Universalgeni med lång räckvidd

"Vår telemax PRO kan verkligen beskrivas som ett universalgeni på grund av dess klättrings- och hinderförmåga, den stora manipulatorräckvidden och räckhöjden samt de många
verktygen ombord", förklarar Dr Andreas Ciossek, produktchef på Telerob. Andreas Ciossek, produkt- och innovationschef på Telerob.
Den mångsidiga enheten är mycket kompakt med transportmått på 800 mm lång, 400 mm bred och 750 mm hög. Utan batteri väger den maximalt 77 kg och uppnår en hastighet på 10 km/h i höghastighetsversionen.
Beroende på underlaget kan den hantera lutningar på upp till 45°, klättra över 500 mm höga hinder eller trappor, övervinna 600 mm breda diken och flytta laster på upp till 20 kg med sin 7-axliga manipulator. Sammantaget gör detta telemax PRO till en idealisk hjälpare när det gäller att nå potentiellt farliga föremål även i svåra positioner vid bombhot, t.ex. i bagageutrymmen eller under flygplanssäten.

De komplexa rörelsesekvenserna, t.ex. vid öppning av dörrar eller bagage, kan bekvämt styras via styrsystemet Tool Centre Point, särskilt eftersom nästan alla typiska rörelsesekvenser är förprogrammerade. "Verktygsmagasinet med automatiskt verktygsbyte är också praktiskt.
Operatören behöver inte flytta tillbaka roboten om det till exempel krävs ett annat verktyg på plats", fortsätter Ciossek. "Detta sparar tid, vilket är mycket bekvämt för dem som påverkas av till exempel en flygplats eller järnvägsstations stängning."

Exakt positionsavkänning för fjärrstyrning

För att telemax PRO ska kunna förflyttas målinriktat till användningsplatsen måste flipperpositionen, dvs. konstruktionen bestående av hjuldrivning och spår, registreras exakt. Denna uppgift utförs av de magnetiska multiturn-sensorerna från Novotechnik, som är monterade på var och en av de fyra drivaxlarna. Egentligen krävs ingen multiturn för den här tillämpningen, men telemax PRO visade sig vara det rätta valet. På grund av fordonets kompakta dimensioner är installationsutrymmet mycket begränsat. Därför är sensorerna
inte monterade baktill på hjulaxeln, vilket normalt är fallet, utan förskjutna åt sidan för att spara installationsutrymme. För detta ändamål omvandlas axeldiametern till ett betydligt mindre kugghjul för sensorn. Ett varv på drivhjulsaxeln blir till exempel sex varv, som sensorn räknar för exakt positionsdetektering.

Att välja rätt sensor var inte lätt för specialisterna på fjärrhanteringsteknik; ett antal alternativ testades. "I slutändan fanns det många skäl som talade för RSM-2800", sammanfattar Ciossek. "Den är mycket smidig och med de funktioner vi ville ha är den den minsta och även den billigaste produkten vi hittade på marknaden. Med
en diameter på bara 28 mm var den lätt att integrera." Funktionsprincipen passade också applikationen:

Tack vare GMR-effekten kan antalet varv lagras utan ström

Multiturn arbetar på mikromagnetisk basis och utnyttjar GMR-effekten (giant magnetoresistance). Denna observeras i strukturer som består av omväxlande magnetiska och icke-magnetiska tunna skikt med en tjocklek på några nanometer. Effekten innebär att strukturens elektriska resistans beror på den inbördes orienteringen av magnetiseringen av de magnetiska skikten; den är betydligt högre med magnetisering i motsatt riktning än med magnetisering i samma riktning. Denna skillnad kan utnyttjas för att detektera och samtidigt lagra rotationer med hjälp av ett speciellt utformat sensorelement med flera resistanssegment, även i strömlöst tillstånd. Positionsvärdet matas ut som t.ex. en SSI-signal. Varianter med digitalt SPI- eller analogt gränssnitt finns tillgängliga.

RSM-2800 är dessutom mycket robust och lämpar sig därför utmärkt för användning med telemax PRO. Som standard uppfyller den kraven upp till kapslingsklass IP67, dvs. den är dammtät och skyddad mot tillfällig nedsänkning. Därför är det inga problem när manipulatorn arbetar utomhus i regn eller körs genom en vattenpöl. Stötar och vibrationer påverkar inte heller funktionen. Sensorhuset är tillverkat av högkvalitativ, temperaturbeständig plast.
Monteringsfästen med slitsade hål möjliggör enkel montering och bekväm mekanisk justering. Den glappfria plug-in-kopplingen möjliggör snabb och enkel installation. Sensorn är okänslig för smuts och fukt. Den elektriska anslutningen sker via en skärmad kabel som är ingjuten i höljet. Förmonterade anslutningskontakter, t.ex. M12, finns också tillgängliga för verklig plug-and-play.

Dessa egenskaper öppnar upp för ett brett spektrum av applikationer för RSM-2800. Den kompakta multiturn-lösningen kan eliminera behovet av komplexa växellådslösningar på många ställen och därmed bidra till att minska de totala kostnaderna. Exempel på användningsområden är tryckmaskiner, driv- och styrsystem, som kabellängdgivare, för dörr- och grinddrivningar, i mobila maskiner, pappersmaskiner, lyftplattformar eller allmänt som ersättning för flervarviga potentiometrar eller givare