13.03.2018

Optisches Abtast-IC

Die optischen Sensoren der iC-PNH Serie von iC-Haus haben eine Sensorfläche von 1,9 mm x 3,3 mm, um Drehgeber-Codescheiben abzutasten und Sinussignale zu erzeugen. Die Auswertung übernehmen Interpolations-ICs mit einer Nonius-Berechnung, beispielsweise iC-MN oder iC-MNF, die Winkelauflösungen oberhalb von 21 Bit erreichen können. Alle Bausteine dieser Serie sind mit einer kurzwelligen blauen LED-Beleuchtung einsetzbar.


Bild: iC-Haus

iC-PNH Sensoren lesen nur drei inkrementelle Nonius-Spuren sowie einen 2-Bit Gray-Code. Die Phased-Arrays können mit einer blauen LED eingesetzt werden, beispielsweise der iC-TL46, was laut Anbieter Verzerrungen minimiert und den Signalkontrast erhöht; ebenfalls möglich ist die für Encoder klassische IR-LED (z.B. iC-TL85).

 

Die Photostromsignale werden durch rauscharme Verstärker in niederohmige und störfeste Ausgangsspannungen gewandelt. Durch eine Transimpedanz-Verstärkung von typisch 1 MΩ genügt bereits eine Beleuchtungsstärke zwischen 3 bis 6 mW/cm2, je nach Chipvariante, um Ausgangssignale von mehreren hundert Millivolt für den nachfolgenden Interpolationsbaustein zur Verfügung zu stellen.

 

Die iC-PNH Bausteine sind verfügbar für Codescheiben von 26 mm, 33 mm oder 39 mm und arbeiten ab einer Versorgungsspannung von 4,1 V im Temperaturbereich von –40 °C bis 125 °C. Das verwendete optoQFN-Gehäuse hat eine Höhe von 0,9 mm und eine Kantenlänge von 5mm x 5mm.

 

iC-MNF verfügt in jedem Kanal über eine separat einstellbare Signalkonditionierung mit Sample & Hold-Stufe, die das aufbereitete Analogsignal für die anschließende sequenzielle Digitalisierung festhält. Dafür steht ein SAR-A/D-Wandler zur Verfügung, der eine Interpolationsauflösung von bis zu 14 Bit bietet. Der nichtlineare A/D-Wandler verwendet die Tangens-Funktion und wertet Sinus und Cosinus gleichzeitig aus.

 

Zur Berechnung hochaufgelöster Winkelpositionen sind 2- und 3-Spur-Nonius-Berechnungen konfigurierbar, die Auflösungen bis 25 Bit ermöglichen (0,04 Winkelsekunden aus 360 Grad).

 

Der im QFN48 7mm x 7mm große Wandler ist auf Kabelseite gegen Verpolung und Falschanschluss geschützt und beinhaltet den RS422-Transceiver für die serielle Datenschnittstelle. Die Ausgabe erfolgt im SSI- oder BiSS-Protokoll mit Taktraten von bis zu 10 Mbit/s.

 

Alle Hauptfunktionen des Chips sind überwacht und für Alarmmeldungen konfigurierbar. Typische Sensorfehler, wie beispielsweise Signalverlust durch Drahtbruch, Kurzschluss, Verschmutzung oder Alterung, werden erkannt und der Steuerung gemeldet.


 


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