Inkrementalgeber

Wissenswertes zu diesen Encodern

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Optische und magnetische Drehgeber mit Inkrementalausgang

Inkrementalgeber werden überall dort eingesetzt, wo mit hoher Präzision Winkel, Drehzahlen bzw. Winkelgeschwindigkeiten erfasst werden müssen. Dabei liefern Inkrementalgeber Ausgangssignale in Form von Impulsen, die von einer externen Auswerteeinheit gezählt werden. Die Sensorik selbst basiert bei den von MEGATRON eingesetzten hochwertigen Produkten auf berührungslosen Messprinzipien wie optoelektronischer und magnetischer (Halleffekt) Sensorik.

Grundsätzlich kann man festhalten, dass optische Inkrementalgeber unempfindlich gegen externe Störfelder sind und die höchste Präzision bei Positionier- oder Verstellvorgängen bieten. Magnetische Drehgeber sind extrem langlebig und sehr robust gegen Vibrationen. Dank der angebotenen großen Vielfalt an Designs und Ausgangsoptionen findet sich in unserem Portfolio für beinahe jede Applikation ein bestens geeigneter Inkrementalgeber.

Für spezielle Anwendungen bedarf es jedoch oftmals einer technischen Anpassung, die wir bei MEGATRON bereits bei relativ geringen Stückzahlen umsetzen. Dabei ist es unser Anspruch, jedem Kunden ganz individuell das funktionell und ökonomisch beste Produkt für die Applikation zu bieten. Von der Anfrage über die Serienreife bis hin zum Ende des Produktlebenszyklus unterstützen wir Sie mit hoher Liefertreue und Qualitätssicherung als verlässlicher Partner.


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Was ist ein Inkrementalgeber?

Inkrementalgeber sind Drehgeber, die ihr Ausgangssignal in Form von Impulsen ausgeben. Ein Impuls entspricht dabei einer Periodendauer, dem Inkrement, nachdem diese Art der Drehgeber benannt ist. Inkrementalgeber werden aufgrund ihrer Eigenschaften als Encoder für Drehbewegungen und ihrer Signalform auch Drehimpulsgeber genannt. Die Nutzung von Impulsen für die Messung ist ein grundlegend anderes Prinzip als beispielsweise bei Potentiometern und Absolutwertgebern.
Die wichtigste Eigenschaft zur Bestimmung der Winkelgenauigkeit eines Inkrementalgebers ist die Anzahl der Impulse, die pro voller Umdrehung der Welle am Ausgang erzeugt werden (Impulse pro Umdrehung, Imp./Udr.). Dieser Wert findet sich in jedem Datenblatt eines Inkrementalgebers.

Um die Signale von Inkrementalgebern auszuwerten, bedarf es immer einer externen Auswerteeinheit wie beispielsweise einen Zähler.

  • Soll der Winkel erfasst werden, dann müssen die Informationen aus den Inkrementen  ausgewertet werden. Liefert der Inkrementalgeber z.B. 360 Imp/Udr., dann entspricht 1° genau einem Impuls.
  • Für eine Messung der Winkelgeschwindigkeit (Winkeländerung pro Zeiteinheit) wird die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit berechnet.

Es gibt allgemein bei der Auswertung der Signale einiges zu beachten, siehe dazu Signalauswertung von Inkrementalsignalen.


Funktionsprinzipien

Es gibt verschiedene Sensorprinzipien, die dazu genutzt werden, um einen Inkrementalgeber technisch zu verwirklichen. Die am weitesten verbreitete Technologie ist wohl die optoelektronische Detektion, die bei optischen Drehgebern eingesetzt wird. Eine weitere Möglichkeit sind magnetische Messprinzipien. „Hall-Drehgeber“ werden ebenso mit inkrementellen Ausgängen angeboten. MEGATRON setzt hier ausschließlich auf moderne gradientenbasierte Hallsensoren.

Optische Inkrementalgeber

Die Abbildung zeigt stark vereinfacht das abbildende Messprinzip eines optischen Encoders. Die beiden Detektoren A und B werden während der Drehung des Kodierrades (schwarz) räumlich versetzt beleuchtet, wodurch Impulse entstehen.

Optische Sensortechnologie besitzt einige Vorteile, die optische Drehgeber zu den wichtigsten Inkrementalgebern machen. Zunächst zählt dazu die Tatsache, dass die Messmethode der integrierten Sensorelemente selbst schon Inkremente erzeugt und daher die Verwendung in Inkrementalgebern nahe liegt. Die Übersicht zu optischen Drehgebern finden Sie hier.

Das optische System eines modernen optischen Inkrementalencoders besteht mindestens aus folgenden Komponenten:

  • Einer Leuchtdiode (LED), welche Licht erzeugt
  • Einem Kollimator, welcher das Licht der LED parallel ausrichtet
  • Einem Kodierrad, welches abwechselnd durchlässige und nicht durchlässige (oder reflexive und absorbierende) Bereiche aufweist
  • Dem Photodetektor, der das auftreffende Licht der LED detektiert und in ein elektrisches Signal wandelt

Am Markt haben sich zwei Verfahren etabliert: Das transmissive (abbildende) und das reflektive (interferentielle) Verfahren. Beim transmissiven Verfahren wird das Kodierrad durchleuchtet, wohingegen beim reflektiven Verfahren der Lichtstrahl von der Oberfläche des Kodierrades zurückgeworfen (reflektiert) wird und Interferenzeffekte genutzt werden.

Kurze Erklärung des transmissiven Verfahrens:

Das Licht wird kollimiert (parallelisiert) und gelangt durch das Kodierrad. Das Rad stellt sicher, dass sich helle und dunkle Bereiche abwechseln auf den Detektoren periodisch treffen. Das Signal beider Photodetektoren ist meist um 90° phasenverschoben. Dadurch ist über die Abfolge der Signale bzw. deren Abstände im Ausgangssignal die Drehrichtung ermittelbar.
Der Aufbau variiert je nach Anforderung. Zusätzliche Elemente im Aufbau des Sensors erzeugen zum Beispiel einen Referenzimpuls, der nur einmal pro Umdrehung ein Signal auf einem dritten Kanal erzeugt. Mit dieser Referenz kann der absolute Winkel errechnet werden. D.h. ab der Referenz wird die Anzahl der Impulse gezählt. Geht der Zählerwert durch eine Unterbrechung der Stromversorgung verloren, so kann durch eine Referenzfahrt die Information über den Absolutwinkel wiederhergestellt werden.


Kodierräder für optische Encoder

Die Kodierräder werden aus verschiedenen Materialien gefertigt, in der Regel aus Metall, Glas oder Kunststoff. Bei preisgünstigen Encodern kommt vorwiegend Kunststoff zum Einsatz. Kodierräder aus Metall sind sehr robust. Vergleicht man Metall mit Glas oder Kunststoff, so lassen sich bei identischem Durchmesser aus Metall nicht so hohe optische Auflösungen im transmissiven Verfahren realisieren. Beim reflektiven Verfahren wird die Inkrementstruktur auf das Kodierrad gedruckt und es ist möglich feinere Strukturen zu realisieren.


Halleffekt-Inkrementalgeber

Halleffekt-Drehgeber sind ebenfalls mit inkrementellen Ausgängen verfügbar. Die Messtechnik ist wie bei optischen Drehgebern kontaktlos und daher kaum von Verschleiß betroffen (abgesehen von der Lagerung). Die Vorteile von Halleffekt-Inkrementalgebern finden sich vor allem in der praktisch uneingeschränkten Lebensdauer der Sensorik (keine Alterung von Leuchtdioden) und der hervorragenden Schockresistenz. Ein Nachteil kann die Empfindlichkeit auf äußere Störfelder sein und die Tatsache, dass die Signale etwas zeitverzögert übermittelt werden (Updaterate). Für eine Erklärung des Messprinzips von Halleffekt-Drehgebern siehe daher Ratgeber Absolutwertgeber. Für eine genauere Analyse der Vor- und Nachteile von verschiedenen Drehgeber-Technologien siehe Ratgeber Drehgeber.


Signalauswertung von Inkrementalsignalen

Kanäle, Auflösung und Drehsinn

Inkrementalgeber haben üblicherweise mehrere Signalausgänge. Gibt ein Inkrementalgeber mehrere Signalpakete aus, dann wird in diesem Zusammenhang der Begriff Kanal oder im Englischen Channel verwendet. Beispielsweise „Kanal A“ und „Kanal B“. In der Literatur wird auch anstatt des Begriffs „Kanal“ der Begriff „Spur“ oder im Englischen „Track“ verwendet.

Beispiel:
Wird im Datenblatt eines Inkrementalencoders der Wert 360 Imp./Udr. angegeben und der Encoder besitzt die elektrischen Signalausgänge „A“ und „B“ (“Kanal A“ und „Kanal B“), dann werden am Ausgang „A“ 360 Impulse pro einer Umdrehung der Welle (pro 360°) und ebenfalls am Ausgang „B“ weitere 360 Imp./Udr. 90° vor- oder nacheilend zu den Impulsen des Kanals A ausgegeben. Also in Summe erzeugt der Drehgeber für beide Kanäle A und B, 720 Imp./Udr. pro voller Wellenumdrehung (360°).   

Für die Anzahl der Impulse pro Umdrehung (Imp./Udr.) wird ebenfalls der Begriff Auflösung verwendet. Je höher dieser Wert ist (Imp./Udr.), desto höher ist auch die Winkelauflösung des Encoders.

Die Rechtecksignale des „Kanal B“ sind den Signalen des „Kanal A“ entweder um 90° voreilend oder um 90° nacheilend. Ob das Signal dem „Kanal A“ der „Kanal B“ um 90° voreilend oder um 90° nacheilend ist, hängt vom Produkt ab und wird im Datenblatt angegeben. Meist findet sich dort eine Illustration der Signalausgangsfunktion in Verbindung mit der Angabe des Drehsinns, in welcher die Signalfolge der Kanäle dargestellt ist.

Beispiel: In der nebenstehenden Abbildung ist als Drehsinn CW (CW=ClockWise) definiert.
Wird der Encoder von vorne betrachtet (das Wellenende des Winkelencoders ist dem Betrachter zugewandt) und die Welle des Encoders wird im Uhrzeigersinn gedreht, dann erfolgt die Signalausgabe des Signals des „Kanal B“ um 90° nacheilend zur Signalausgabe des „Kanal A“. Wird die Welle jedoch gegen den Uhrzeigersinn gedreht, dann ist das Signal des „Kanal B“ gegenüber dem Signal des „Kanal A“ um 90° voreilend.

Dieser Zusammenhang kann in einer Auswerteeinheit zur Drehrichtungserkennung genutzt werden. Die Anzahl der Impulse, die Impulslänge und die Periodendauer von Spur A und Spur B sind identisch. Beim Tausch eines Drehgebers durch ein anderes Modell sind diese Eigenschaften maßgeblich, da die Programmierung der Auswerteeinheit nicht verändert werden muss, wenn die Signalfolgen der zu tauschenden Produkte identisch sind.


Z-Spur / Index Signal

Oft ist als Option eine weitere Spur wählbar, die sogenannte Indexspur oder „Z-Spur“. Am Ausgang der Spur Z wird bei jeder vollen Wellenumdrehung (360°) ein Indexsignal in Form eines einzelnen Rechteckimpulses ausgegeben.

Das Indexsignal hat im Wesentlichen zwei Funktionen:

  • Als Nullpunktreferenz: Nach einer Spannungsfreiheit kann mit Hilfe des Indeximpulses ein definierter Nullpunkt angefahren werden.
  • Als Referenzimpuls: Insbesondere bei Drehgebern, welche mit sehr hohen Betätigungsgeschwindigkeiten betrieben werden, hat der Referenzimpuls eine Kontrollfunktion als separater Zählimpuls für eine volle Betätigung / Umdrehung.

Fallbeispiel:
Es erfolgt eine Überprüfung, ob zwischen zwei aufeinanderfolgenden Indeximpulsen die Anzahl der „normalen“ gezählten Impulse mit den zu erwartenden übereinstimmt. Ist beispielsweise ein Winkelencoder mit der Spezifikation 16000 Imp./Udr. im Einsatz und es werden von der Auswerteinheit pro voller Umdrehung weniger als 16000 Impulse gezählt, dann liegt ein Fehler vor.


Flankenauswertung / Quadratursignal

Der 90° Signalversatz der Rechtecksignale der Kanäle A und B hat einen Vorteil. Pro Spur und Signalperiode besitzt ein Rechtecksignal eine steigende und eine fallende Signalflanke.
Die Flankenfolge für die Spuren A und B einer Signalperiode sind wie folgt:

Spur A steigende Flanke (1) → nach einer ¼ Periode Spur B steigende Flanke (2) → nach einer ½ Periode Spur A fallende Flanke (3) → nach einer ¾ Periode Spur B fallende Flanke (4).

Wertet man in einer Auswerteeinheit nicht nur die steigende Flanke einer Spur, sondern die steigenden und fallenden Flanken beider Spuren A und B aus, dann lässt sich über dieses Verfahren die Anzahl der Impulse vervierfachen. Dies entspricht einer Erhöhung der Genauigkeit um Faktor vier, ohne etwas baulich am Encoder zu ändern.

Beispiel:
Ist im Datenblatt des Inkrementalgebers eine Auflösung von 1024 Imp./Udr. angegeben, dann wäre diese bei einer Flankenauswertung viermal so hoch, was 4096 Signale pro Umdrehung pro Kanal entspricht. Die gerade eben beschriebene Flankenauswertung wird auch als „Quadratursignal mit Richtungsinformation“ bezeichnet. Eine Flankenauswertung kann beispielsweise auf Basis der von MEGATRON angebotenen integrierten Schaltung LS7083 erfolgen.


Maximale Geschwindigkeit und Grenzfrequenz

Inkrementalgeber können nicht mit beliebig hoher Geschwindigkeit betrieben werden. Es gibt mechanische und/oder elektronische Limitierungen:

Die mechanischen Limitierungen lassen sich aus dem Datenblatt ermitteln und haben die folgenden Ursachen:

  • Max. Geschwindigkeit des Wellenlagers (gilt nur für Encoder mit eigenem Wellenlager, siehe Shaft Encoder). Hier befindet sich die maximal zulässige Betätigungsgeschwindigkeit oft unter 10000 Udr./min.
  • Der Exzentrizität (Unwucht) der Mechanik. Bei optischen Encodern wird diese insbesondere durch die Unwucht des Kodierrades hervorgerufen. Die maximale Betätigungsgeschwindigkeit kann hier aber durchaus bis zu 60.000 Udr./min. betragen. Bei magnetischen Kit-Encodern besteht diese Limitierung meist jedoch nicht.

Die elektronischen Limitierung lässt sich berechnen. Das Ergebnis der Berechnung ist die „theoretisch maximal mögliche Betätigungsgeschwindigkeit“.

  • Die Ursache liegt in der Grenzfrequenz der Elektronik. Eine höhere Frequenz als die Grenzfrequenz kann von der Elektronik nicht verarbeitet werden. Je höher die Grenzfrequenz und je niedriger die Auflösung des Encoders ist, desto höher ist die theoretisch mögliche Betätigungsgeschwindigkeit. Die folgende Formel kann verwendet werden, um aus der Grenzfrequenz die theoretische max. Betätigungsgeschwindigkeit zu berechnen:

\(max. rpm =\frac{\text {cut-off frequency} \frac {1} {s} * 60 }{ \text {number of pulses}}\)

Im Folgenden werden zwei Beispiele für die Berechnung der theoretischen maximalen Betätigungsgeschwindigkeit aufgeführt.

Beispiel 1:
Gewünscht ist eine Auflösung von 512 Imp./Udr. Die Grenzfrequenz des Encoders ist mit 100 kHz angegeben. Man erhält

\({100000 \cdot 1/s\cdot 60 \text{ s} \over 512} = 11718 \text { rpm} \)

Ergebnis: Die theoretische, maximal zulässige Betätigungsgeschwindigkeit ist 11718 Udr./min.

Beispiel 2:
Gewünscht ist eine Auflösung von 10000 Imp./Udr. Die Grenzfrequenz des Encoders ist mit 100 kHz angegeben. Ergebnis: Die theoretische, maximale Betätigungsgeschwindigkeit beträgt 600 Udr./min.

\({100000 \cdot 1/s \cdot 60 \text{ s} \over 10000} = 600 \text { rpm} \)

Ein Vergleich zwischen maximaler theoretischer und mechanisch zulässiger Betätigungsgeschwindigkeit zeigt, welche für die Applikation zählt: Der niedrigere der beiden Werte ist relevant!


Toleranzen und Abweichungen optischer Inkrementalgeber

Kein Inkrementalgeber liefert perfekte Signale. Für optische Inkrementalgeber wird im Folgenden beschrieben, welche Unsicherheiten bzw. Toleranzen für die Signale von diesen Drehgebern zu beachten sind. Zum optischen System gehören das Kodierrad selbst sowie der Encoderbaustein oder die Baugruppe, welche die LED und den Fotodetektor enthält. Alle Elemente erzeugen im Zusammenspiel eine gewisse Abweichung von der idealen, rechteckigen Signalform und der idealen Position der Flanken. Diese Toleranzbeziehungen sind im Datenblatt eines optischen Inkrementalencoders beschrieben und helfen dem Anwender, eine genauere Analyse der Messdaten vorzunehmen.
Meist erfolgt eine Darstellung als Abbildung der Signale der Kanäle A, B und ggf. Z. Unter Zuhilfenahme der nebenstehenden Abbildung werden die Beziehungen anschließend anhand von Beispielen erklärt.

Die Symbole haben die folgende Bedeutung:

C entspricht einer Signalperiode
P steht für einer ½ Signalperiode
S für ¼ Signalperiode
Ф ist der Phasenbezug zwischen den Kanälen A und B

Im Idealfall gilt also C = 2 * P = 4 * S = S1 + S2 + S3 + S4.


Beispiel für Beschreibung des Toleranzfeldes einer viertel Periodendauer

Ein Inkrement und damit eine Periodendauer besteht im Idealfall aus vier äquidistanten Signalanteilen (C/4). Da eine Signalperiode sich in der Praxis nicht in vier gleiche Anteile unterteilt, wird das mögliche Verhältnis und damit das Toleranzband der vier Anteile einer Signalperiode (T) zueinander beschrieben. Der folgende Term beschreibt, dass ein Viertel der Signalperiode, um ein Zwölftel der Signalperiode variieren kann:

\(S1,S2,S3,S4 = \frac {C} {4} \pm \frac {C} {12}\)


Beispiel für Beschreibung des Toleranzfeldes einer halben Periodendauer

Ein Inkrement und damit eine Signalperiode bestehen im Idealfall aus zwei äquidistanten Signalanteilen (C/2). Da eine Signalperiode nicht immer exakt aus zwei gleichlangen Wellenpaaren besteht, wird das mögliche Verhältnis beider Wellenpaare einer Signalperiode (T) zueinander beschrieben. Der folgende Term beschreibt, dass eine halbe Periodendauer, bzw. eine halbe Signalperiode, bzw. eine halbe Wellenlänge um plusminus einem Zwölftel vom Ideal variieren kann.

\(P = \frac {C} {2} \pm \frac {C} {12}\)


Beschreibung des möglichen Phasenversatzes zwischen Kanal A und B

Im Idealfall ist der Phasenversatz zwischen Kanal A und B exakt 90° (neunzig Grad). Die 90° sind in der Beziehung C/4 dargestellt. Also ein Viertel einer Signalperiode entspricht 90°. Der Fehler kann in diesem Fall ± C/24 sein, also plusminus einem Vierundzwanzigstel. Ein Vierundzwanzigstel entsprechen 360°/24, was einem möglichen Phasenfehler von plusminus 15° entspricht. Somit kann sich die Beziehung der Inkremente zwischen Kanal A und B in einem Bereich von 90° ±15° befinden und der Phasenbezug zwischen den Kanälen A und B kann in einem Bereich zwischen 75°...105° liegen.

\(Ф = \frac {C} {4} \pm \frac {C} {24}\)


Beschreibung des Toleranzbandes der Pulslänge des Index-Impulses (Kanal Z)

Der Indeximpuls wird bei kontinuierlicher Betätigung der Welle in eine Richtung alle 360° einmal ausgegeben. Eine Periodendauer entspricht C. Die Darstellung C/4 bedeutet, dass der Indeximpuls im Idealfall ¼ der Länge einer Signalperiode entspricht. Die Pulsbreite des Indeximpulses kann vom Ideal, also der Länge einer viertel Signalperiode (=C/4), um plusminus ein Zwölftel einer Signalperiode abweichen.

Das bedeutet, dass die Pulsbreite des Indeximpulses zwischen 1/3 (=C/3) und 1/6 (=C/6) einer Signalperiode variieren kann.

\(Po = \frac {C} {4} \pm \frac {C} {12}\)


Sinus-Cosinus-Interpolation

Je mehr Impulse pro Umdrehung bei einem optischen Drehgeber realisiert werden, desto geringer ist die Strichbreite der Inkremente auf dem Kodierrad. Das optische System eines Winkelencoders ist jedoch nur in der Lage Inkremente bis zu einer gewissen Strichbreite zu erfassen. Beispielsweise können auf einem Kodierrad mit 10 mm Durchmesser aufgrund der geringen Größe keine 10000 Striche aufgebracht werden. Sollen Inkrementalgeber mit geringem Gehäusedurchmesser und hoher Auflösung realisiert werden, dann erfolgt dies häufig auf Basis einer Sinus-/Cosinus- Interpolation.

In diesem Verfahren wird das optische System des Encoders nicht wie bei einem konventionellen optischen Inkrementalencoder genutzt, so dass es zu abrupten Zustandsänderungen zwischen Transmission und einer Transmissionsunterbrechung, respektive Reflexion, Reflexionsunterbrechung kommt. Stattdessen wird ein möglichst nahtloser Übergang zwischen keiner und maximaler Transmission oder Reflexion realisiert. Der stufenlose Übergang führt zu einer sinusförmigen Funktion des Signals. Um einen zweiten Kanal zu realisieren, welcher ein Cosinus Signal erzeugt, wird eine weitere LED und ein Fototransistor benötigt. Die Sinus- und Cosinus-Signale werden anschließend digitalisiert. In der Regel wird hier eine kontinuierliche Abtastrate verwendet.

Beispiel:
Bei Verwendung eines Kodierrades, aus welchem 8 Sinusperioden gewonnen werden, entspricht dies einer Auflösung von 3 Bit. Tastet man dieses sinusförmige Signal jedoch mit 10 Bit ab, dann ergibt sich eine (Digitalisierungs-)Auflösung von 213 Bit, was einer Auflösung von 8192 Imp./Udr. entspricht. Der Vorteil des Prinzips liegt also auf der Hand.

Verfügbar sind ebenfalls optische und magnetische Encoder mit Analogausgang, welche sinus- und cosinusförmige Analogsingale bereitstellen. Mit Hilfe eines derartigen Encoders ist eine nachgelagerte Interpolation möglich.


Ausgangsschnittstellen

Inkrementelle Signale sind aufgrund ihrer Eigenschaften (High-Low, An-Aus, Bool‘sche Logik) besonders gut geeignet um mit digitalen Schaltungen zusammenzuarbeiten. Viele Inkrementalgeberserien bieten daher Schnittstellen an, die die Integration in solchen Schaltungsnetzwerken einfach ermöglichen:

  • OC (Open Collector)
  • Standard-Spannungsausgang bzw. TTL (Transistor-Transistor-Logik)
  • PP (Push Pull)

Open Collector (OC) Ausgang

Die Open Collector-Schaltung ist ein naheliegender Standard für Ausgangsschaltungen für inkrementelle Signale. Als großen Vorteil erlaubt sie den Anschluss des Ausgangs an ein anderes, durch die Applikation definiertes Spannungsniveau. Dies ist möglich, weil kein Pull-Up-Widerstand im Drehgeber integriert ist und der Kollektor ohne weitere Beschaltung (Open Collector) aus dem Gehäuse geführt wird. Der Transistor fungiert somit als Schalter.

Folgendes Beispiel ist für einen bipolaren Si-NPN Transistor anwendbar:

High Pegel am Signalausgang:

  • Bei Low Pegel (<0,7 V) an der Basis des Transistors sperrt dieser und es liegt die Versorgungsspannung (VSUP) am Collector an.

Low Pegel am Signalausgang:

  • Bei High Pegel (>0,7 V) an der Basis des Transistors wird die Spannung am Kollektor (VSUP) gegen Masse gezogen.

Bei der Open Collector-Schaltung ist es in der Regel erforderlich, jeweils einen Pull-Up-Widerstand zwischen der Versorgungsspannung und den Signalausgängen A, B und Z des Drehgebers (Collector) zu platzieren. Dies stellt sicher, dass die Pegel von der Auswerteeinheit als Low- und High-Pegel detektiert werden können. Ein typischer Wert für einen Pull-up-Widerstand kann 4,7 kOhm sein. Die maximale Kollektorspannung ist abhängig vom verwendeten Transistor und wird in der Regel im Datenblatt des Drehgebers angegeben. Da sie in manchen Fällen über 50 V liegt, können inkrementelle Signale mit sehr hohem Signalpegel über weite Leitungsdistanzen übertragen werden. Durch die Variabilität der Höhe der Kollektorspannung ist auch eine Pegelwandlung möglich.


TTL-Ausgang

Der TTL-Ausgang wird oft auch einfach als Spannungsausgang (in engl. "voltage output") bezeichnet. Der Unterschied gegenüber dem Open Collector Ausgang ist, dass die erforderlichen Pull-Up Widerstände bereits im Drehgebergehäuse integriert und die Pegel damit fixiert sind. Eine variable Pegelwandlung wie bei der Open Collector Schaltung ist daher nicht möglich.

Diese Pegel für Standard-TTL-Logik sind:
< 0,4 V für den Low-Pegel
> 2,4 V für den High-Pegel


Push / Pull Ausgang

Die Push / Pull Ausgangsschaltung basiert auf einem komplementären Transistorpaar (n-Kanal und p-Kanal). Es sperrt wechselnd einer der beiden Transistoren. 

Während des High-Pegels des Ausgangssignals befindet sich dieser auf dem Niveau von VSUP und im Low-Zustand befindet sich dieser annähernd auf Masse. Die Vorteile einer Push / Pull Schaltung liegen darin, dass keine zusätzlichen Pull-Up oder Pull-Down Widerstände benötigt werden. Wenn keine Pegelwandlung erforderlich ist, dann können Drehgeber mit Push / Pull Ausgangsbeschaltung als universeller Ersatz von Open Collector sowie TTL- / Spannungsausgängen verwendet werden.

Low-Pegel an den Transistoreingängen: NPN sperrt und PNP öffnet
High-Pegel ist VSUP

Pegel High an den Transistoreingängen: NPN öffnet und PNP sperrt
Pegel Low annähernd auf Masse

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