antriebstechnik 12/2024

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK

SPECIAL: ANTRIEBSTECHNIK IN MEDIZIN UND LABORSICHERE KURVENFAHRTENWINKELSENSOREN ERLEICHTERNMOBILITÄTUnfall, Krankheit oder Krieg – eine Behinderung kann jeden treffen. Deshalb habenMenschen schon immer nach Lösungen gesucht, um Betroffenen das Leben zu erleichtern.Als Vorreiter gelten die Chinesen, die bereits um 1300 vor Christus eine Art „Sessel mitRollen“ genutzt haben sollen. Seither haben sich Rollstühle gewaltig weiterentwickelt undsind heute Hightech-Geräte. Ein Beispiel sind Aktivrollstühle, die wie ein „Sitz-Segway“funktionieren. Winkelsensoren spielen bei der Lenkung eine wichtige Rolle.Dipl.-Ing. Stefan Sester, Leiter technischer Vertrieb bei Novotechnik, Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro StutenseeMit dem Omeo hat das neuseeländische Unternehmen OmeoTechnology einen besonderen Rollstuhl für den anspruchsvollenIndoor- und Outdoor-Einsatz entwickelt. Er lässt sich sowohl freihändigals auch per Joystick steuern; Antrieb und Reifen sind fürden Einsatz auf Sand, Kies, Gras und glatten Oberflächen ausgelegt. Null-Grad-Kurven ermöglichen es dem Benutzer, sich auch in engen Räumen zu bewegen.STEUERN DURCH GEWICHTSVERLAGERUNGIm Freihand-Modus wird der Rollstuhl durch Gewichtsverlagerung gebremst,beschleunigt und gelenkt. Dazu nutzt er die Segway-Technologie, reagiert alsoauf jede Veränderung der Körperposition des Fahrers. Vor- und Rückwärtsfahrtwird durch Gewichtsverlagerung nach vorne und hinten gesteuert, bei senkrechtemKörperstand bleibt die Geschwindigkeit konstant bzw. der Roller bleibtim Stillstand. Für Kurvenfahrten genügt ein leichtes Kippen der Lenkstangenach rechts oder links. Das alles entspricht einer intuitiven und natürlichen Art,sich fortzubewegen, ist also für den Fahrer oder die Fahrerin auch ohne vielÜbung einfach zu bewältigen.Diese Bewegungssteuerung haben die Neuseeländer überarbeitet, um dieFunktionalität an sitzende Fahrer:innen anzupassen. Diese steuern die Bewegungdes Rollstuhls jetzt, indem sie das eigene Gewicht um einen zentralenDrehpunkt verlagern. Sensoren unter dem Sitz erkennen die Gewichtsverlagerungnach vorne, hinten, links oder rechts um diesen Punkt herum. Der Herstellernennt das Active Seat Control (ASC). Zusätzlich gibt es auch die Möglichkeitden Rollstuhl per Joystick zu bewegen. Zwischen beiden Varianten lässt sichjederzeit wechseln. Um die Sicherheit zu gewährleisten, kann der Rollstuhlauch nur im Joystickmodus mit ausgefahrenen Stabilisierungsbeinen gestartetwerden. Ist alles bereit, werden die Beine eingefahren und es kann in den ASC-Modus gewechselt werden.WINKELSENSOR IN SITZ UND JOYSTICKDie Winkelerfassung an der Drehachse und am Joystick, die fürs Lenken notwendigist, übernehmen zwei potentiometrische Winkelsensoren der BaureiheSP-2800 von Novotechnik. Die Sensoren sind redundant ausgelegt; in einemkompakten Gehäuse sind zwei komplette Systeme integriert, um die Bedienerkontrolleauch im unwahrscheinlichen Fall eines Ausfalls eines Sensorschaltkreisesaufrechtzuerhalten. Wenn ein Benutzer den Joystick in eine Richtung bewegt,wandelt der Winkelsensor diese Bewegung in ein elektrisches Signal um.Dieses Signal wird an einen Controller in der Basis des Omeo gesendet. Der Joystickist federgelagert, um eine neutrale Position beizubehalten, sofern der Fah-DIE IDEE„Die Regelungs- und Steuerungstechnikim Omeo ist anspruchsvoll.Zahlreiche Sensorsignale müssenverarbeitet und zueinander inBeziehung gesetzt werden,zum Beispiel beim Kurvenfahren:So müssen im ASC-Modus dieMess werte der Neigungssensoren,die die Stellung der Sitzplattformnach vorne und hinten erfassen,mit dem Winkel signal verglichenwerden, das Aufschluss über dieRechts-/Links-Stellung der Drehachsegibt. Nur dann kann dieSteuerungs elektronik unterscheiden,ob eine Kurvenfahrt beabsichtigt istoder der Fahrer sich in unebenemGelände bewegt. Die Unserezuverlässigen Winkelsensorenspielen hier eine wichtige Rolle.“Dipl.-Ing. Stefan Sester, Leitertechnischer Vertrieb bei Novotechnik32 antriebstechnik 2024/12 www.antriebstechnik.de

rer ihn nicht bewegt. Der zweite Winkelsensor ist mit dem Sitzgekoppelt und wird vom ASC für die Neigungseingabe nach linksoder rechts verwendet. Der Sitz ist ebenfalls federgelagert, um eineneutrale Position beizubehalten, es sei denn, Fahrer oder Fahrerinverlagern ihr Gewicht und verändern damit die Neigungdes Sitzes. Außerdem wurde eine hydraulische Dämpfung in denSitz integriert, um die Sitzbewegung zu glätten und eine gleichmäßigeund äußerst kontrollierte Lenkung zu ermöglichen.ROBUST UND LANGLEBIGDie potentiometrischen Winkelsensoren liefern absolute, analoge,drehwinkelproportionale Ausgangssignale, die von der Steuerungselektronikdirekt weiterverarbeitet werden können. Dabeiarbeiten sie mit einer Auflösung von < 0,01 ° und einer Wiederholgenauigkeitvon 0,03 °. Die Linearität wird mit +/- 0,3 % angegeben.Mit nur 28 mm Durchmesser sind die Sensoren zudemsehr kompakt und die im mobilen Einsatz typischen rauen Umgebungsbedingungenbeeinträchtigen die Funktion nicht. Auchim harten Außeneinsatz erreichen sie ohne Weiteres eine Lebensdauervon mehr als 50 Millionen Bewegungen. Die unabhängigfedernden Mehrfingerschleifer aus Edelmetall, die denMesswert auf der Widerstandsbahn abgreifen, sorgen auch beistarken Vibrationen für einen sicheren Kontakt.Der zulässige Temperaturbereich liegt zwischen - 40 °C und+ 100 °C; bei sommerlicher Hitze funktioniert der Winkelsensoralso genauso zuverlässig wie bei arktischen Temperaturen. Auchbeim Gehäuse wurde auf Stabilität großer Wert gelegt: Es besteht– ebenso wie die integrierte Lagerung – aus hochwertigemund temperaturbeständigem Kunststoff. Die Anforderungen derSchutzart IP65 sind erfüllt. Der Winkelsensor ist also vollkommenstaubdicht und gegen Strahlwasser geschützt. Einer Ausfahrtbei Regenwetter steht somit nichts im Wege. Auch die geringeStromaufnahme der Winkelsensoren (0,25 mA bei Versorgung5 V) kommt den Anforderungen von batterieversorgtenAnwendungen entgegen und belastet die Akkus des Omeo dahernicht nennenswert.Bilder: Novotechnik Messwertaufnehmer OHG; Omeowww.novotechnik.deFür die Lenkung erfasst ein potentiometrischer Winkelsensordie Stellung des Joysticks, ein weiterer ist an der Drehachse desSitzes befestigtWIR LIEBEN HYDRAULIK!ERST RECHT, WENN SIE EDEL SEIN MUSS!Hydropa Stainless:bietet maßgeschneiderte Lösungen für Ihre Herausforderungen.Unsere Produkte erfüllen alle Anforderungen an Leistung,Sicherheit und Zuverlässigkeit. Sie sind speziell füranspruchsvolle Umgebungen, hygienische Anforderungen,Seewasserbeständigkeit und aggressive Medien entwickelt.Nutzen Sie Qualität und Vorteile unserer Hydraulikaggregateund verbessern Sie die Leistung Ihrer Anwendung!®www.antriebstechnik.de antriebstechnik 2024/12 33WIR LIEBEN HYDRAULIK! - ERST RECHT, WENN SIE EDEL SEIN MUSS!.indd 1 03.07.2023 13:44:38