Low-Cost-Regelelektronik für Antriebe

Innovative Motorenkonzepte und maßgeschneiderte Kundenlösungen sind der Normalfall beim Bremerhavener Kleinmotorenhersteller Rotek. Zunehmend fordert der Markt, dass Anlagen und Maschinen vernetzt arbeiten. Dafür gibt es bei Rotek seit 2014 den dreiphasigen bürstenlosen Gleichstromantrieb Romotion. In zwei Ausführungen und standardmäßig mit integrierter Regelelektronik deckt der Romotion einen Drehzahlbereich von 400 bis 4.000 1/min ab. Dabei liefern die Motoren dauerhafte Abgabeleistungen von 80 bis 130 W. In der Spitze erreicht der Romotion 200 W.

Rotek bietet den Romotion standardmäßig mit integrierter Regelelektronik an. Der Antrieb kann mittels analoger beziehungsweise digitaler Spannungssignale angesprochen werden. Mit einem Windows-Programm lässt er sich einfach parametrieren, in Betrieb nehmen und seinen Zustand überwachen. Seine Elektronik bietet neben den Eingängen für die Freigabe, Drehrichtung und Drehzahleinstellung eine serielle Modbus-Schnittstelle und optional Canbus. Sie ist modular aufgebaut und kann leicht um zusätzliche Funktionen erweitert werden.

Seine Stärken zeigt der Romotion dort, wo es auf eine variable, aber vom Drehmoment weitgehend unabhängige Drehzahl, geringen Stromverbrauch und lange Lebensdauer ankommt. Er regelt komplexe Prozessabläufe und kommuniziert mit übergeordneten Steuerungen oder macht sie sogar überflüssig. Ein ganz wichtiger Vorteil: Bisher übliche Antriebslösungen benötigen auch im Motor eingebaute Sensoren.

Der Romotion ist so intelligent, dass er sensorlos arbeiten kann. Dass macht ihn kompakter und preiswerter. Bei Bedarf können aber auch Sensoren für einen erweiterten Drehzahlbereich integriert werden. Diese bieten neben den Kommutierungssignalen auch eine hochauflösende Inkrementalgeberfunktion, um präzise Positionsmeldungen zu ermöglichen. Optional kann die Sicherheitsfunktion STO (Safe Torque off) direkt in den Antrieb integriert werden und so Servicepersonal bei einer Anlagenwartung zuverlässig schützen. Seine Anpassungsfähigkeit lässt den Romotion auch komplexe Antriebsaufgaben bewältigen. Besonders geeignet ist er deshalb für den Einsatz in fahrerlosen Transportsystemen, wie sie immer häufiger in der Lager- und Fertigungslogistik vorkommen.

Nun werden aber nicht bei jeder Anwendung so komplexe Steuerungsmöglichkeiten gebraucht. Häufig benötigt man nur eine relativ einfache Drehzahlregelung und Drehrichtungswechsel. Dafür bietet Rotek eine vom Partnerunternehmen Ebetec aus Österreich für den Romotion entwickelte Low-Cost-Regelelektronik an. Der Motorregler für 24 V DC arbeitet sensorlos und wertet die sogenannte Gegen-EMK (elektromotorische Kraft) für die Kommutierung auf. Deshalb kann auch hier auf die Hallsensoren im Motor verzichtet werden, was den Antrieb preiswert macht.

Die Regelelektronik wird im sogenannten Hot-melt-Verfahren direkt im Gehäuse vergossen und versiegelt. Dieses ist im Anschlusskabel der Motoren integriert. Daher werden kein weiterer Steckplatz, Bauraum, Gehäuse oder ein Schaltschrank benötigt. Der Platzbedarf und Verdrahtungsaufwand ist damit deutlich reduziert und man bleibt flexibel und kostengünstig. Sie ist so auch gegen Umwelteinflüsse geschützt. Da keine alternden Bauteile – wie zum Beispiel Elektrolytkondensatoren – eingesetzt werden, ist die Regelelektronik sehr langlebig.

Die Drehzahl-Sollwertvorgabe erfolgt über einen Spannungseingang von 0 bis 10 V. Daneben gibt es einen 10V-Digitaleingang für die Drehrichtung. Schließlich gibt es einen Open-Collector-Ausgang zur Drehzahlüberwachung mit zwei Pulsen pro Umdrehung. Bis zu 100W / 4A Leistungsabgabe sind möglich.

Mögliche Operationsmodi sind entweder Drehzahlsteller oder Drehzahlregler. Das muss im Vorfeld definiert werden. Beim Drehzahlsteller wird die Drehzahl bei Lastschwankungen nicht nachgeregelt und wird bei Bedarf vom übergeordneten System überwacht. Dagegen regelt der Drehzahlregler der BLSC24-4 die Drehzahl im technisch möglichen Bereich nach und hält sie stabil. Auch ein Betrieb als 4Q-Regler ist möglich. Dabei kann die Regelelektronik sowohl beschleunigen als auch bremsen. Außerdem ist eine Kurzschlussbremse möglich.

Insbesondere bei Anwendungen mit einfachen Antriebsaufgaben, wie zum Beispiel Lüftern, Pumpen oder zum Drehen der Trommel in Rotationswärmetauschern sind Romotion-Antriebe mit der BLSC24-4-Low-Cost-Regelelektronik eine sinnvolle Lösung. Jl