Lenord, Bauer SensorLine MiniCoder GEL 2442 User manual

Irrtum und technische Änderungen vorbehalten. 2011-03
DS19-2442
Deutsch
MiniCoder
GEL 2442
Drehzahl- und Positionssensor
Betriebsanleitung
M i n i C o d e r

2GEL 2442
Deutsch
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Herausgeber:
Lenord, Bauer & Co. GmbH
Dohlenstraße 32
46145 Oberhausen ●Deutschland
Telefon: [phone] ●Telefax: [phone]
Internet: www.lenord.de ●E-Mail: in[email protected]
Dok.-Nr. DS19-2442

Lenord + Bauer Inhalt
GEL 2442 3
Deutsch
Inhalt
1 Sicherheitshinweise ........................................................................................ 5
2 Beschreibung ................................................................................................... 6
2.1 Einsatzbereich ......................................................................................... 6
2.2 Funktionsprinzip ....................................................................................... 6
3 Typenschlüssel ................................................................................................ 7
4 Handhabungshinweise .................................................................................... 8
4.1 Zahnrad ................................................................................................... 8
4.2 Montage ................................................................................................... 9
4.3 Geberjustage ......................................................................................... 10
4.4 Bohr- und Fräsbild ................................................................................. 12
4.5 Demontage des Gebers ......................................................................... 12
5 Elektrischer Anschluss ................................................................................. 13
5.1 EGB Hinweise ........................................................................................ 13
5.2 EMV Hinweise ....................................................................................... 13
5.3 Kabel/Stecker-Belegung ........................................................................ 14
6 Technische Daten .......................................................................................... 15

4GEL 2442
Deutsch

Lenord + Bauer 1 Sicherheitshinweise
GEL 2442 5
Deutsch
1 Sicherheitshinweise
●Obwohl der Sensor (MiniCoder) sehr robust ist, muss darauf geachtet werden, dass
die Messelemente unterhalb der Messfläche nicht beschädigt werden. Deshalb wird
der MiniCoder in einer Schaumstoffverpackung geliefert.
Den Sensor erst unmittelbar vor dem Einbau aus der Schaumstoffverpackung ent-
nehmen. Wenn der MiniCoder zu Inspektions- oder Ausbesserungszwecken aus-
gebaut werden muss, den Sensor in der Schaumstoffverpackung lagern.
●Der MiniCoder enthält Magnete. Bei der Annäherung an metallische Gegenstände
ist deshalb darauf zu achten, dass sich diese und der Sensor nicht gegenseitig
anziehen können: Eine Berührung mit dem Messzahnrad oder andere mechani-
sche Stöße auf die Sensorfläche können die Sensorelemente beschädigen.
●Zur Herstellung eines ordnungsgemäßen Betriebszustands muss der Minicoder
präzise eingebaut und justiert werden. Deshalb sollen Einbau-, Anschluss- und
Service-Arbeiten nur von qualifiziertem und geschultem Fachpersonal durchgeführt
werden, unter Berücksichtigung der einschlägigen Unfallverhütungs- und Sicher-
heitsvorschriften sowie der Angaben in dieser Betriebsanleitung.
●Halten Sie die in der Produktdokumentation angegeben Grenzwerte unbedingt ein.
●Verwenden Sie den MiniCoder nur bestimmungsgemäß:
Die MiniCoder sind ausschließlich für Messaufgaben im industriellen und gewerb-
lichen Bereich bestimmt. Mit ihnen können Positionen, Längen, Winkel oder Dreh-
zahlen gemessen werden.
Sie gelten als Bestandteil einer Anlage und erfordern den Anschluss an eine spe-
zielle Auswertelektronik wie sie eine Positioniersteuerung oder ein elektronischer
Zähler enthält
Eine andere oder darüber hinausgehende Verwendung gilt als nicht bestimmungs-
gemäß. Für hieraus entstehende Schäden haftet die Firma Lenord, Bauer & Co.
GmbH nicht.
Hinweis in eigener Sache
Die Betriebsanleitung wurde mit größter Sorgfalt erstellt. Es kann jedoch keine Gewähr
bezüglich Fehlerfreiheit übernommen werden.
Die Betriebsanleitung ist bestimmt für den Betreiber bzw. Anlagenbauer sowie dessen
Personal. Bitte bewahren Sie sie sorgfältig auf, so dass sie auch für einen möglichen
späteren Serviceeinsatz am MiniCoder zur Verfügung steht.

2 Beschreibung Lenord + BauerEinsatzbereich
6GEL 2442
Deutsch
2 Beschreibung
2.1 Einsatzbereich
Der Einbaugeber GEL 2442 ist eine platzsparende Lösung zur berührungslosen Mes-
sung von Rotationsbewegungen.
Er kann für die Drehzahl-, Winkel- und Positionsmessung an Getrieben, Maschinen,
Motoren und Hochgeschwindigkeitsspindeln eingesetzt werden.
Ausgangssignale sind zwei um 90° phasenversetzte sinusförmige Signale zur Rich-
tungserkennung (Spuren 1 und 2), wahlweise mit Referenzimpuls (Spur N). Die Aus-
gangsfrequenz der Signale reicht dabei von Stillstand (0 Hz) bis zu maximal 200 kHz.
2.2 Funktionsprinzip
Der GEL 2442 tastet eine Maßverkörperung (Mess-
zahnrad) aus ferromagnetischem Material ab. Das
Magnetfeld des Einbaugebers wird durch die sich
bewegende Maßverkörperung moduliert. Die Mag-
netfeldänderung wird vom Sensor erkannt und in
ein sinusförmiges Ausgangssignal umgesetzt.
1
1
2
2
N*
N
* Optional
Der angegebene Maximalabstand und andere mechanische Einbautoleranzen sind
unbedingt einzuhalten. Nur so kann die Funktion des Drehzahlsensors über dem ge-
samten Temperatur- und Frequenzbereich sichergestellt werden.
Eine separate Elektronik (als Option von Lenord+Bauer lieferbar) sorgt für die Speisung
des MiniCoders, die Auswertung der Impulszahlen und den Aufbau eines Regelkreises.
Sinusförmige Messsignale (hier für Spur 1):
3 V
2.5 V
U =
ref
U1
U1
2 V
ϕPhasenwinkel (ϕ = 2 πf t)
U
B
= 5 V DC
û = 250 mV
u
1
(t) = U
B
/2 + û sin(2 πf t)
ū
1
(t) = U
B
/2 – û sin(2 πf t)
u
2
(t) = U
B
/2 ∓û cos(2 πf t)*
ū
2
(t) = U
B
/2 ± û cos(2 πf t)*
*Vorzeichen je nach Drehrichtung
mit f: Frequenz; U
B
: Versorgungsspannung; û: Amplitude der Spannung

Lenord + Bauer 3 Typenschlüssel
GEL 2442 7
Deutsch
3 Typenschlüssel
Signalmuster
KSin/Cos-Signale 1 V
ss
Referenzmarke
-ohne
NFahne
MNut
ZFahne auf Zahn
Kabelabgang
Rradial
Gaxial
Modul
30,3
50,5
Anschlussausführung
KKabelende offen (feste Länge: 30, 150, 250, 600 cm)
A17-pol. Stecker (Stifte) gerade, Kabellänge in cm angeben
B17-pol. Stecker (Stifte) gewinkelt, Kabellänge in cm ange-
ben
Kabellänge (in cm)
--
Temperaturfühlerkabel (2 m)
Mmit
-ohne
Zusätzlicher Schirmanschluss am Sensorkopf
E- obligatorisch
GEL 2442 _ _ _ _ _ _ _ _ _

4 Handhabungshinweise Lenord + BauerZahnrad
8GEL 2442
Deutsch
4 Handhabungshinweise
Mechanische Schläge auf die Messfläche oder sonstige Eingriffe können zum
Totalausfall des Sensors führen!
Bedingt durch den schmalen Luftspalt zwischen der Sensorfläche und der Maß-
verkörperung (Zahnrad) können Verunreinigungen im Bereich der Messfläche zu
einer Zerstörung des MiniCoders führen oder das Messergebnis negativ beein-
flussen. Falls solche betriebsmäßig auftreten können, müssen entsprechende
Säuberungsmechanismen eingesetzt werden.
4.1 Zahnrad
Passende Zahnräder können nach Kundenangaben bei Lenord+Bauer gefertigt wer-
den. Bei eigener Anfertigung beachten Sie bitte folgende Punkte:
●Es können Stahlzahnräder mit Evolventenverzahnung und
Modul 0,3 oder Modul 0,5 verwendet werden.
●Mechanische Ungenauigkeiten in der Zahnperiode, der
Zahnform und der Rundheit beeinträchtigen die Messge-
nauigkeit.
●Eine angebrachte Referenzmarke (siehe nächsten Ab-
schnitt) darf nicht über den Kopfkreis herausragen.
●Weist das Zahnrad einen Höhenschlag auf, so muss der
MiniCoder so justiert werden, dass die Luftspalttoleranz ein-
gehalten wird (siehe nächsten Abschnitt).
Benutzen Sie das Zahnrad nur als Messrad und nicht zum Antrieb von anderen
Komponenten; die Zähne dürfen nicht abnutzen!
Referenzmarken (Fahne oder Nut, siehe Typenschlüssel →Seite 7)
h
b
N:h = 4 mm, b = 0,5 mm Z:alternative Variante
tb
M:h = 1 mm, b = 1,6 mm
Die Referenzfahne muss aus ferromagnetischem Material bestehen. Sie darf nicht über
den Kopfkreis herausragen!
Bei höheren Drehzahlen entstehen große Zentrifugalkräfte. Es wird daher empfohlen,
die Unwucht, die durch die Referenzfahne hervorgerufen wird, durch Einbringen von

Lenord + Bauer 4 HandhabungshinweiseMontage
GEL 2442 9
Deutsch
Wuchtbohrungen in das Zahnrad bzw. durch Anbringen von Wuchtgewichten auszu-
gleichen.
Die Position der Referenzfahne/-nut bestimmt die Phasenlage des Null- oder Refe-
renzsignals bezüglich der Spursignale. Bei Einsatz der Interpolationselektronik
GEL 214 von Lenord+Bauer muss sich die Referenzfahne bzw. Referenznut mittig
zwischen 2 Zähnen befinden. Werden andere Auswertelektroniken eingesetzt, sind die
Spezifikationen des Herstellers unbedingt zu beachten!
4.2 Montage
MiniCoder erst unmittelbar vor der Montage aus der Schaumstoff-Schutzver-
packung nehmen.
Mechanische Schläge auf die Messfläche des MiniCoders oder ein Verkratzen
der dünnen Schutzschicht können zum Totalausfall des Systems führen. Achten
Sie darauf, dass die lediglich 0,1 mm starke Schutzschicht über dem Abtastsys-
tem weder mit dem Zahnrad noch mit der Nullfahne oder irgendwelchen Werk-
zeugen in mechanischen Kontakt kommt, um Beschädigungen zu vermeiden
Die mitgelieferte Abstandslehre wird abhängig vom Modul
des Messzahnrads in verschiedenen Stärken ausgeliefert.
Auf der Abstandslehre ist die Stärke aufgedruckt.
für Modul 0,3 Stärke 0,15 mm
für Modul 0,5 Stärke 0,20 mm.
0.20
0.15
Notwendige Bohrungen im Sensor-Träger durchführen (siehe Bohr- und Fräsbild
→Seite 12)
Bei bestimmten Spindelkonstruktionen kann es erforderlich sein, das mitgelieferte
Gehäuseabschirmblech zu verwenden. Voraussetzung für dessen Wirksamkeit ist
eine fachgerechte Erdung des MiniCoders (siehe Fußnote →Seite 15).
1
22
Abschirmblech an den vorbereiteten
Falzkanten umbiegen.
Abschirmblech (1) mit Befestigungs-
schrauben M4 (2) und Federringen auf
den MiniCoder setzen.

4 Handhabungshinweise Lenord + BauerGeberjustage
10 GEL 2442
Deutsch
Sensor-Montagefläche und Schirmanschlussfläche gründlich reinigen. Auf elektri-
sche Leitfähigkeit achten, auch bei den verwendeten Montageschrauben!
MiniCoder mit Abstandslehre vorsichtig in die Maschine einsetzen
MiniCoder symmetrisch zum Zahnrad ausrichten.
Bohr- und Fräsbild beachten! (siehe →Seite 12)
Unsymmetrien führen zu Messfehlern!
MiniCoder mit 2 Befestigungsschrauben M4 mit Federring und - wenn möglich - mit
Unterlegscheibe leicht anschrauben
Messabstand justieren (siehe Abschnitt „Geberjustage“ weiter unten)
Schrauben mit einem Anzugsmoment von max. 60 Ncm festziehen
Abstandslehre nach erfolgter Montage abziehen und für eine spätere Demontage
oder Nachjustage des Gebers aufbewahren
Kabel sicher verlegen und fixieren
4.3 Geberjustage
Der Abstand zwischen MiniCoder-Messfläche und Zahnrad bzw. Referenzmarke (Luft-
spalt d) muss sich innerhalb der festgelegten Toleranzen befinden (möglichen Höhen-
schlag des Zahnrades beachten).
Modul Luftspalt d Einstellmaß Abstandstoleranz
0,3 0,15 mm ± 0,02 mm
0,5 0,20 mm ± 0,03 mm
Beachten Sie in diesem Zusammenhang, dass bei großen Temperaturschwankungen
und unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Zahnrad und Trä-
gerplatte des Gebers kritische Abstandsänderungen auftreten können:
⇒Zu große Abstände wirken sich negativ auf die Messgenauigkeit aus (evtl. zu kleine
Signalamplituden).
⇒Zu kleine Abstände führen zu Übersteuerungen und damit zu möglichen Impuls-
verlusten.
Nachfolgend ist dargestellt, wie mit handelsüblichen Messgeräten überprüft werden
kann, ob der Geber korrekt justiert ist. (Speziell für derartige Messungen wird von Le-
nord+Bauer auch ein Testgerät angeboten: GEL 210K.)

Lenord + Bauer 4 HandhabungshinweiseGeberjustage
GEL 2442 11
Deutsch
Einfluss der Geberlage auf die Messsignale
Luftspalt
U
1
U
1
A C 3 5 3 m V Amplitude Spur 1:
290 … 400 mV (AC)
Offset
A C U 1
A C U 2
U
1
U
1
D C 1 0 m V
D C - 1 2 m V
U
2
U
2
Offset Spur 1:
-20 … +20 mV (DC)
Offset Spur 2:
-20 … +20 mV (DC)
Amplitudenverhältnis:
U
1
/ U
2
= 0,9 … 1,1
Phase
Lissajous-Figur:
Idealer Kreis
Amplitudengleichlauf
U
1
U
1
A C U 1
A C U 2
U
2
U
2
Amplitudenverhältnis:
U
1
/ U
2
= 0,9 … 1,1

4 Handhabungshinweise Lenord + BauerBohr- und Fräsbild
12 GEL 2442
Deutsch
4.4 Bohr- und Fräsbild
ra = da/2 (da = Kopfkreisdurchmesser des Zahnrades)
4.5 Demontage des Gebers
MiniCoder mit eingeführter Abstandslehre ausbauen.
Ohne Abstandslehre zieht der im MiniCoder eingebaute Permanentmagnet das
Messsystem gegen das Zahnprofil, dies könnte das Messsystem beschädigen.
Mechanische Schläge auf die Messfläche des MiniCoders oder ein Verkratzen
der dünnen Schutzschicht können zum Totalausfall des Systems führen.
Abstandslehre zwischen MiniCoder und Messzahnrad einschieben
M4 Befestigungsschrauben lösen
MiniCoder ausbauen
Mechanischen Kontakt der Messfläche des MiniCoders mit dem Zahnprofil un-
bedingt vermeiden!

Lenord + Bauer 5 Elektrischer AnschlussEGB Hinweise
GEL 2442 13
Deutsch
5 Elektrischer Anschluss
5.1 EGB Hinweise
(Elektrostatisch gefährdete Bauelemente)
Wie bei jedem elektronischen Gerät sind auch beim An-
schluss des MiniCoders EGB-Vorsichtsmaßnahmen zu tref-
fen. Grundsätzlich gilt, dass elektronische Baugruppen -
insbesondere Steckerstifte und Anschlussdrähte - nur dann
berührt werden sollen, wenn dies wegen daran vorzunehm-
ender Arbeiten unvermeidbar ist. Der genaue Umfang der
Schutzmaßnahmen richtet sich nach den örtlichen Gege-
benheiten. Detaillierte Auskunft gibt die EN 100 015-1
(CECC 00015-1).
Im Allgemeinen ist eine leitfähige, fachkundig geerdete Ar-
beitsunterlage in Verbindung mit einem EGB-Armband aus-
reichend.
Die Schutzmaßnahmen müssen in regelmäßigen Abstän-
den auf ihre Wirksamkeit überprüft werden.
5.2 EMV Hinweise
Elektromagnetische Verträglichkeit
Zur Verbesserung des elektromagnetischen Umfelds bitte folgende Einbauhinweise
beachten:
Möglichst nur Stecker mit Metallgehäuse oder einem Gehäuse aus metallisiertem
Kunststoff und abgeschirmte Kabel verwenden; den Schirm am Steckergehäuse
auflegen
Schirme möglichst großflächig auflegen
Alle ungeschirmten Leitungen möglichst kurz halten
Erdungsverbindungen möglichst kurz und mit großem Querschnitt ausführen (z.B.
induktionsarmes Masseband, Flachbandleiter)
Schirmanschlusskabel am MiniCoder so kurz wie möglich halten
Sollten zwischen den Maschinen- und Elektronik-Erdanschlüssen Potentialdiffe-
renzen bestehen oder auftreten, so ist durch geeignete Maßnahmen dafür zu sor-
gen, dass über den Kabelschirm keine Ausgleichsströme fließen können; z. B. Po-
tentialausgleichsleitung mit großem Querschnitt verlegen (siehe Grafik) oder Kabel
mit getrennter 2fach-Schirmung verwenden, wobei die Schirme nur auf jeweils einer
Seite aufgelegt werden
Letztendlich muss vom Maschinenhersteller ein Gesamtkonzept unter Berücksich-
tigung aller eingesetzter Komponenten entwickelt werden.

5 Elektrischer Anschluss Lenord + BauerKabel/Stecker-Belegung
14 GEL 2442
Deutsch
GEL
214
Interpolationselektronik
Option
Auswert-
elektronik
Maschine
Mini-
Coder
Steuerleitungen
Potential-
ausgleichsleitung
Nur bei ungünstigen Bedin-
gungen wie sehr langen Kabeln
oder extremen Störpegeln
Kontakt Gehäuse/
Montageplatte über
Zahnscheibe
Signal- und Steuerleitungen räumlich von den Leistungskabeln getrennt verlegen;
ist dies nicht möglich, paarig verseilte und geschirmte Leitungen (twisted pair) ver-
wenden und/oder die Geberleitung in einem Eisenrohr verlegen
Bei isoliert aufgebautem Spindelrotor eine Möglichkeit zum Ladungsausgleich mit
dem Stator vorsehen, z. B. Antistatikbürsten verwenden
Sicher stellen, dass extern Schutzmaßnahmen gegen Stoßspannungen (“Surge”)
durchgeführt wurden (EN 61000–4–5)
5.3 Kabel/Stecker-Belegung
Aderfarbe Stecker-
pin Signal/ Funktion
weiß 1 U
1+
Spur 1
braun 2 U
1–
/Spur 1
grau 3 U
N+
Referenzspur
blau 7 0 V GND
– 8 + Temperatur + (braun)
– 9 – Temperatur – (blau)
rot 10 U
B
+ 5 V
rosa 11 U
2+
Spur 2
schwarz 12 U
2-
/Spur 2
gelb 13 U
N-
Referenzspur
–150VGND
Brücke Pin
7
grün 16 U
Sense
5 V Sense
Ansicht auf die Anschluss-
seite (Löt-/Crimpseite des
Gegensteckers)
Abschirmung im
MiniCoder nicht aufgelegt

Lenord + Bauer 6 Technische Daten
GEL 2442 15
Deutsch
6 Technische Daten
Elektrische Daten
Ausgangspegel 1 V
SS
Differenzsignal
Ausgangssignal zwei um 90° versetzte Sinussignale und
deren inverse Signale, kurzschlussfest;
Option: Referenzimpuls
Ausgangsfrequenz 0... 200 kHz bei einer Leitungskapazität
von 5 nF
Offset (statisch) ± 20 mV
Amplitudentoleranz -20 % ... + 10 %
Amplitudengleichlauf U
Sp1
/U
Sp2
0,9 ... 1,1
Versorgungsspannung U
B
5 V DC ± 5 %
Leistungsaufnahme ohne Last ≤0,3 W
Mechanische Daten
zulässgier Luftspalt 0,15 mm ± 0,02 mm bei Modul 0,3
0,20 mm ± 0,03 mm bei Modul 0,5
Breite des Messzahnrads ≥4,0 mm
Material des Messzahnrads ferromagnetischer Stahl
Max. zulässige Kabellänge 100 m (Spannungsabfall über Versor-
gungsleitung beachten)
Arbeitstemperaturbereich -30 °C … +85 °C
Betriebs- und Lagertemperaturbereich -40 °C … +120 °C
Schutzart IP 68
Elektromagnetische Verträglichkeit EN 61000-6-1 bis 4
(1)
Isolationsfestigkeit 500 V, nach EN 60439-1
Vibrationsfestigkeit 200 m/s
2
nach DIN EN 60068–2–6
Schockfestigkeit 2000 m/s
2
, nach DIN EN 600068–2–27
Masse 30 g
Gehäusematerial Polyphenylensulfid (PPS), glasfaserver-
stärkt
Anschluss 9-adriges Kabel, Aderquerschnitt
0,15 mm
2
Außendurchmesser 5
–0,3 mm
,
min. Biegeradius 25 mm.
Zusätzlich herausgeführtes Schirmkabel
für eine sensornahe Erdung (z.B. über ei-
ne der Befestigungsschrauben)
(1)
Die normativen Grenzwerte werden bei fachgerechter Montage und fachgerechtem Anschluss erfüllt. Eine wei-
tere Verbesserung der Störfestigkeit wird erreicht, wenn das Anschlusskabel koaxial geerdet wird (z. B. am
offenen Kabelende).

6 Technische Daten Lenord + Bauer
16 GEL 2442
Deutsch
Maßbilder
Axialer Kabelabgang
4,5
11,6
15,5
7,75
3,75
37,5
21,4
17,5
Ø5-0,3
4-0,05
-0,1
27
1
5
Radialer Kabelabgang
4,5
15,5
7,75
3,75
37,5
21,4
17,5
Ø5-0,3
7,3
4-0,05
-0,1
27
1
5

Right to technical changes and errors reserved. 2011-03
DS19-2442
English
MiniCoder
GEL 2442
Speed and Position Sensor
Operating Instructions
M i n i C o d e r

18 GEL 2442
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Dohlenstraße 32
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Doc. no. DS19-2442

Lenord + Bauer Table of contents
GEL 2442 19
English
Table of contents
1 Safety instructions ......................................................................................... 21
2 Description ..................................................................................................... 22
2.1 Scope ..................................................................................................... 22
2.2 Functional principle ................................................................................ 22
3 Type code ....................................................................................................... 23
4 Handling notes ............................................................................................... 24
4.1 Target wheel .......................................................................................... 24
4.2 Mounting ................................................................................................ 25
4.3 Adjusting the sensor .............................................................................. 26
4.4 Drill and milling scheme ......................................................................... 28
4.5 Removal of the sensor ........................................................................... 28
5 Electrical Connection .................................................................................... 29
5.1 ESD Protection ...................................................................................... 29
5.2 Notes on electromagnetic compatibility (EMC) ...................................... 29
5.3 Lead/Connector pin assignment ............................................................ 30
6 Specifications ................................................................................................. 31

20 GEL 2442
English