Funktionsweise und Arten der Drehmomentfassung
Drehmoment und Drehzahl als Eingangsgröße
Einleitung
Ein guter Vorgesetzter ist sich bewusst, dass die Leistung seiner Gruppe ausschlaggebend für den Erfolg ist und nicht die Arbeit. Leistung ist Arbeit pro Zeit und damit die überhaupt wichtigste Kenngröße. Dies gilt nicht nur für Unternehmen, sondern auch für viele mechanische Anwendungen. In vielen Anwendungsspezifikationen, in denen sich Antriebswellen bewegen, ist es erforderlich das Drehmoment zu ermitteln und als Stellgröße für Regelungen zu verwenden. Das Drehmoment alleine ist allerdings oft nicht aussagefähig, da die dazugehörige Drehzahl einen maßgeblichen Anteil an der Leistung des Systems hat.
P= W/t
Drehzahlmessung Für die Drehzahlmessung gibt es viele verschiedene Möglichkeiten, die sich bereits seit Jahren in verschiedenen Anwendungen etabliert haben. Die herkömmlichsten Methoden sind:
• Wirbelstrommessung einer Textur auf der Welle oder eines Zahnkranzes
• Hallsensormessung einer Textur auf einem magnetischen Band
Diese Methoden beruhen auf einer inkrementellen Methode. Eine weitere
Methode die Drehzahl zu messen, ist über die Winkelgeschwindigkeit, d.h.
die Winkeländerung pro Zeit. Absolute Winkelsensoren werden in den meisten Fällen jedoch nicht eingesetzt, da die Umsetzung als sehr kostenintensiv gilt. Daher wird die Winkelmessung häufig mit inkrementellen Winkelmessungen umgesetzt. Diese Umsetzung ist ausreichend, wenn es darum geht nur die Drehzahl zu ermitteln.
Drehmomentmessung am Beispiel E-Bike
Ein gutes Beispiel für die Notwendigkeit der Leistungsmessung ist das E-Bike oder Pedelec. Die Regelung der Unterstützung durch den Elektromotor basiert auf der Leistung und nicht auf der Arbeit. Für das E-Bike ist diese Anforderung zum Teil Komfort für das Regelungsempfinden des Fahrers, aber auch eine Sicherheitsanforderung. So darf z.B. das E-Bike nicht losfahren, wenn es an der Ampel steht und der Fahrer in die Pedale tritt und damit ein Drehmoment auf die Welle aufbringt.
Der integrierte Drehmomentsensor
Die Firma Magnetic Sense hat eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht einen Drehmomentsensor mit einem absoluten Winkelsensor zu kombinieren und als integrierte Sensorlösung anzubieten. Diese Sensorlösung erlaubt es nicht nur das Drehmoment, die Drehzahl und die Leistung zu ermitteln, sondern kann auch die absolute Winkelposition ermitteln. Die absolute Winkelposition kann z.B. bei einer E-Bike Anwendung dazu verwendet werden, die Pedalstellung des Nutzers zu ermitteln und in die Regelung zu implementieren und so den Fahrkomfort zu steigern.