LinACE™ with digital outputs vs. LVDT sensor

LinACE™ ist ein elektromechanischer Sensor, der die lineare Bewegung eines Objekts in ein elektrisches Signal umwandelt.

Digitale Ausgänge bieten verschiedene Vorteile gegenüber analogen, da sie unempfindlicher gegenüber EM-Störungen sind, eine integrierte Selbstüberwachungsfunktion bieten und sogar zyklische Redundanzcodes (wie CRC) zur Fehlererkennung nutzen. All dies führt zu einer höheren Zuverlässigkeit, insbesondere wenn längere Kabel verwendet werden.

---

Kompakte Baugröße

Im Gegensatz zum LVDT ist die Länge des LinACE-Abtastkopfes nicht von der Messlänge abhängig. LinACE hat eine Abtastkopflänge von 29 mm bis max. 40 mm und einen Durchmesser von max. 35 mm.

LVDT Messwertaufnehmer benötigen eine Spulenlänge, die größer ist als die Messlänge. Die Länge des Sensorkopfes wächst also parallel zur Messlänge.

LVDT mit einer Messlänge von 20 mm oder mehr haben einen typischen Durchmesser von 19 mm oder 22 mm. Sie können über eine integrierte oder separate Verarbeitungselektronik verfügen. Mit integrierter Verarbeitungselektronik ist die Länge des Sensorkopfes noch größer. Eine separate Verarbeitungselektronik setzt Folgendes voraus:

• zusätzliche Verkabelung,
• Raum für die Installation und
• zusätzliche Kosten.

LinACE und LVDT im Vergleich: Abtastkopflänge und Masse

Messlänge (mm)	Länge (mm)		Masse (g)
	LinACE	LVDT (A)	LinACE	LVDT
20	29	140	94	130
100	29	230	111	265
150	29	280	122	325
300	29	450	144	520

• Für LVDT: geschätzter typischer Wert (mit integrierter Verarbeitungselektronik).
• Für LinACE: mit axialem Kabelausgang, 1 m Kabel und 6 mm Durchmesser der codierten Welle.

---

Digitaler Ausgang und hohe Überwachungsfähigkeit und Zuverlässigkeit

---

Temperaturstabilität

Bei Temperaturschwankungen ist mit einer gewissen Positionsdrift zu rechnen. LVDT-Sensoren haben typischerweise einen Temperaturkoeffizienten von 0,015%/K bis 0,04%/K. Dies führt zu einer erheblichen Temperaturdrift, insbesondere bei größeren Messlängen.

Die LinACE Positionsmessung reagiert nur auf Temperaturänderungen aufgrund der thermischen Ausdehnung der codierten Welle aus hochfestem Stahl und des Abtastkopfgehäuses aus Aluminium. Diese bewegt sich normalerweise im thermischen Ausdehnungsbereich des Maschinenrahmens.

---

Ausgangswelligkeit – Signalrauschen

LVDTs geben normalerweise die Ausgangswelligkeit oder das Signalrauschen in mV (RMS) oder mV (eff) an. Je länger die Messlänge ist, desto größer ist der Einfluss auf die Genauigkeit. Die Ausgangswelligkeit oder das Rauschen sind in der Regel in der Mitte der Messlänge geringer und an den Enden höher. Bei einer Messlänge von 150 mm kann das Rauschen zwischen 30 µm und 300 µm liegen. Bei High-End-LVDTs kann es in der Mitte des Messbereichs bis zu 3 µm betragen.

Anders als beim LVDT ist die Länge des LinACE-Abtastkopfes nicht von der Messlänge abhängig. Der normale Rauschpegel beträgt weniger als 2 µm.

Signalrauschen ggü. Messlänge des Sensors

---

Genauigkeit bei Messlängen von 20 mm oder mehr

LinACE Wegmesssysteme sind einer Auflösung von 10 µm bis 0,5 µm und einer Genauigkeit von ±100 µm bis ±5 µm erhältlich. Eine Genauigkeit von ±5 µm ist für Messlängen bis zu 100 mm erhältlich. Eine Genauigkeit von ±10 µm ist für Messlängen bis 450 mm verfügbar. Das nachstehende LinACE Genauigkeitsdiagramm zeigt eine typische Genauigkeit für eine Messlänge von 300 mm und eine Genauigkeit von ±10 µm.

Allerdings müssen wir die Temperaturdrift aufgrund der thermischen Ausdehnung der codierten Welle und des Aluminiumgehäuses berücksichtigen.

LVDT Messwertaufnehmer weisen eine typische Nichtlinearität von 0,1% bis 0,5% auf. Genauigkeit und Auflösung sind daher bis zu einem Messbereich von 10 mm hervorragend (±5 µm bei ±5 mm Verfahrweg mit 0,1% Nichtlinearität). Bei einem 100 mm Verfahrweg ist jedoch eine Nichtlinearität von 100 µm oder mehr zu erwarten. Um eine bessere Linearität zu erreichen, kann kundenseitig eine zusätzliche Kalibrierung durchgeführt werden.

Das nachstehende Genauigkeitsdiagramm für den Vergleich zwischen LinACE und LVDT zeigt LVDTs mit einer Nichtlinearität von 0,1%, 0,15% und 0,2%. Wie zu sehen ist, ist LinACE in puncto Genauigkeit bei größeren Messlängen klar im Vorteil.

Genauigkeitsdiagramm – LinACE und LVDT im Vergleich

---

Keine Vor- oder Nachlaufunsicherheit

Das LinACE Messsystem hat keine Vor- oder Nachlaufunsicherheit. Der gesamte Hub vom Anfang bis zum Ende der codierten Welle kann ohne Einschränkungen genutzt werden.

LVDT Messwertaufnehmer weisen sehr lineare Ausgangssignale über den spezifizierten Bereich der Kernbewegung auf. In einem erweiterten Bereich ist der Sensor jedoch mit Ausgangssignalen geringerer Linearität verwendbar. Dieser Bereich liegt in der Regel innerhalb weniger Millimeter.

• Vorlauf: Die mechanische Bewegung von der vollständig ausgefahrenen Position des LVDT Messwertaufnehmer (in der das bewegliche Element an einem mechanischen Anschlag anliegt) bis zum Beginn des LVDT Messbereichs.
• Nachlauf: Die mechanische Bewegung vom Ende des LVDT Messbereichs (einwärts) bis zur vollständig einwärts gerichteten Position, in der das bewegliche Element an einem mechanischen Anschlag anliegt.

---

Spezifikationen im Vergleich

	LinACE	LVDT
Messlänge	Von 20 mm bis 450 mm	Von 0,254 mm bis 700 mm
Länge des Messsystems	Messlänge + 29 mm bis 40 mm	Ungefähre Messlänge x 2
Auflösung	Bis 0,5 µm (>15 Bit auf 20 mm Bereich)	<15 Bit
Genauigkeit	Bis ±5 µm
Nichtlinearität	< 0,01% auf 100 mm Bereich	0,1 / 0,2 / 0,25 / 0,5 (in % des gesamten Bereichs)
Wiederholgenauigkeit	1 µm	0,01% bis 0,1% (10 µm bis 100 µm auf 100 mm Bereich)
Ausgangsbandbreite	2000 Hz	15 Hz bis 500 Hz
Ausgang	Asynchron-seriell, PWM, SSI, BiSS	Analog, RS485
Versorgungsspannung	5 V	5 V bis 12 V oder 10 V bis 30 V
Stromverbrauch	Typischerweise 500 mW* Max. 600 mW*	300 mW bis 700 mW
IP-Schutz	IP40	IP40 bis IP68
Temperatur	Von -30 °C bis +105 °C	Von 0 °C bis +65 °C oder Von -40 °C bis +200 °C

* (ohne Ausgangslast)

LinACE™ konfigurieren White Paper herunterladen