Drehwinkelgeber - Produktbeschreibung und Einsatzorte

Um eingestellte Winkel an verschiedensten technischen Geräten zu messen, habe sich Drehwinkelgeber als nahezu unersetzliche Bauteile durchgesetzt.


Mathematische Größen wie Winkel in elektrische Werte umzuwandeln, stellte stets ein Problem in der Konstruktion von technischen Anordnungen dar. Doch die Erfindung des Drehwinkelgebers machte es möglich, diese technische Hürde zu meistern.

Aufbau und Funktionsweise
Als Drehwinkelgeber bezeichnet man grundsätzlich jene Sensoren, die rotierende Winkeländerungen registrieren und als elektrische Größe ausgeben können. Die Konstruktionsanordnung kann dabei stark variieren. Besonders beliebt ist das sogenannte „abbildende Messprinzip“. Dabei wird ein Lichtstrahl erzeugt, der auf einen Fototransistor geleitet wird. Dieser Fototransistor besteht aus mindestens zwei leicht versetzten Sensoren. Der Lichtstrahl passiert bei der Übertragung einen Kondensator, eine Blende und eine Abtastplatte. Diese Abtastplatte besteht aus einer scheibenförmigen Metallplatte, die mit lichtdurchlässigen Strichen versehen ist. Wird der Winkel an der technischen Anwendung geändert, wird die Metallplatte in Rotation versetzt. Der Lichtstrahl kann jeweils nur dann auf dem Fototransistor auftreffen, wenn er nicht auf der Metallplatte reflektiert wird. In diesem Fall passiert das Licht einen der lichtdurchlässigen Striche. Der Fototransistor registriert, ob ein Lichtstrahl auftrifft oder nicht. Die periodische Änderung an den optischen Sensoren kann näherungsweise in Form einer Sinuskurve ausgewertet werden. Da sich die Sensoren in leicht versetzten Positionen befinden, können mehrere verschiedene Sinuskurven erkannt werden. Diese werden anschließend verglichen. Man spricht davon, dass die Kurven einander „nacheilend“ beziehungsweise „voreilend“ sind. Ausgehend von dieser Erkenntnis lässt sich die eingehende Bewegung nun als elektrisches Signal beschreiben ausgeben. Dies kann sich beispielsweise in einer Spannungsänderung äußern. Die gerade beschriebene Abtastungsform wird der photoelektrischen Abtastung zugeordnet. Darüber hinaus existieren unter anderem magnetische Abtastungsmethoden sowie Abtastungsmethoden durch Schleifkontakte.

Verwendungsmöglichkeiten und Bedeutung
Die Anwendungsmöglichkeiten für Drehwinkelgeber sind vielfältig. Sie sind inzwischen längst alltäglich verwendete Bauteile. Ein besonders triviales Beispiel ist die Anwendung in der Lautstärkeregelung von Verstärkern. Drehwinkelgeber erzeugen dabei einen fast schon stufenlos wirkenden Eindruck der Einstellmöglichkeiten. Die Lautstärkesteuerung in Form einer Drehwinkeländerung ist besonders intuitiv und komfortabel. Aber auch bei der Solartechnik und für Windkraftanlagen sind Drehwinkelgeber unverzichtbar. Sie geben beispielsweise quantitativ Auskunft darüber, in welchem Winkel sich die Solarplatten befinden. Auch die Mausräder der Computermaus verdanken ihre Funktionsfähigkeit einem Drehwinkelgeber. Autos besitzen ebenfalls diese Form der Sensortechnik. Sie tasten dabei die Bewegung an der Kurbelwelle ab. Davon ausgehen können Einspritzung und Zündung reguliert vorgesteuert werden.