Induktive Weg-Sensoren
Neues Messprinzip ermöglicht maßgeschneiderte Entwicklungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Anwendungen
Luftfahrt
Derzeit entwickelt das Unternehmen Mu-Track-Sensoren für die Luftfahrt. Zur Bestimmung der Position der Landeklappen und Vorflügel sowie in der Triebwerkssteuerung werden hier bislang LVDT- und RVDT-Sensoren verwendet. Mit den Mu-Track-Sensoren lässt sich hier Gewicht einsparen. Da der Sensor durch Metallbarrieren »hindurch sieht«, lässt er sich gut in die zu messenden Strukturen integrieren und benötigt dadurch deutlich weniger »Verpackung«.
Automobilindustrie
2004 schlossen Sagentia und TT Electronics [3] eine exklusive Lizenzvereinbarung über die Anwendung der neuen induktiven Weg-Sensoren im Automobilbau. Nach der Entwicklung eines geeigneten ASICs ist dieses nun in Serie gegangen. Weitere Anwendungen im Automobilbau werden voraussichtlich folgende Sensoren sein:
- lineare magnetische Mu-Track-Langhub-Sensoren (10 bis 60 mm) und
- lineare und rotierende metallische Positionsgeber.
Der erste dieser Bereiche wird derzeit von PLCD-Sensoren (Permanent magnet Linear Contact-less Displacement) von Tyco Electronics [4] für Anwendungen wie Getriebe-Sensoren und die Positionsbestimmung bei Brems- und Kupplungszylinderkolben abgedeckt. Das Mu-Track-Verfahren weist hier einige Vorteile auf, diese sollen bei der anstehenden Entwicklung anwendungsspezifischer Sensoren zum Tragen kommen.
Der zweite Bereich wird hauptsächlich von CIPO-Sensoren (Contactless Inductive POsition) von Hella [5] abgedeckt, z.B. für Drehbewegungen wie beim Gaspedal und zur Bestimmung der Lenkradposition. In diesem Fall ist der metallische Positionsgeber noch Teil des Sensor-Entwicklung. Zielvorstellung ist ein linearer Sensor, bei dem ein bereits vorhandenes Metallteil als Positionsgeber verwendet wird.
Positionsbestimmung von Zylinderkolben
Pneumatik-Zylinder werden gewöhnlich aus (nichtmagnetischen) Aluminiumlegierungen gefertigt, so dass die Kolbenposition durch Anbringen eines Ringmagneten in Kombination mit einem externen Sensor zur Bestimmung der Endlage erfasst werden kann (z.B. mit einem Reed-Schalter oder einem Hall-ASIC). Für die Einstellung der Endlage muss hier der Sensor bewegt werden. Einige Sensor-Hersteller haben kurze, 40 bis 50 mm lange Linear- Sensoren entwickelt, die nach dem magnetisch- induktiven Prinzip arbeiten. Hierbei kann die Endlage des Kolbens innerhalb dieses Bereichs per Software geändert werden. Mu-Track-Sensoren lassen sich hier ebenfalls verwenden. Sie sind kostengünstiger und gegenüber äußeren Magnetfeldern weniger empfindlich.
Hydraulik-Zylinder sind dagegen deutlich höheren Drücken ausgesetzt. Sie werden daher in der Regel aus (magnetischen) Stählen gefertigt. In diesem Fall wird ein Ringmagnet an einem Hohlkolben angebracht, ein interner Sensor erfasst dessen Position. Das übliche Verfahren arbeitet hier nach dem magnetostriktiven Prinzip und bestimmt dabei die Dauer von Impulsen. Solche Sensoren werden von Unternehmen wie MTS [6] und Balluff [7] angeboten. Die Mu-Track-Sensoren können hier voraussichtlich zu einer deutlichen Kostenreduzierung beitragen, hauptsächlich wegen des vereinfachten mechanischen und elektronischen Aufbaus.
Fertigungsautomatisierung
Bei den Sensoren für die Fertigungsautomatisierung werden optische, magnetische, kapazitive, induktive Verfahren, zudem Ultraschall- und potentiometrische Systeme verwendet. Die hauptsächlichen Anwendungen sind Näherungsschalter, Dreh- und Lineargeber sowie die Bestimmung von Zylinderpositionen. Bei der Sensor-Entwicklung nutzt Sagentia die PSoCElektronik- Plattform, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung muss nicht eigens entwickelt werden.
Links
[1] Sagentia Ltd. – www.sagentia.com
[2] Cypress Semiconductor Corporation – www.cypress.com
[3] TT Electronics GmbH – www.tt-electronics.de
[4] Tyco Electronics – www.tycoelectronics.com
[5] Hella KGaA Hueck & Co. – www.hella.de
[6] MTS Sensor Technologie GmbH – www.mtssensor.de
[7] Balluff GmbH – www.balluff.de
Dr. John Golby studierte Physik an der Universität Cambridge, wo er 1988 promovierte. Anschließend arbeitete er als Projektleiter für PA Technology, wo er u.a. für IBM ein automatisiertes Inspektionssystem für Festplatten entwickelte. Von 1993 bis 1997 war er für Ciba Vision in Aschaffenburg für die Programmplanung, die Technologieauswahl und auch für die Entwicklung der Markteinstiegsstrategie und den Transfer in die Produktion verantwortlich. Hier brachte er u.a. die Ein-Tages-Kontaktlinsen (Focus Dailies) zur Marktreife. Danach war er bei Scipher, dem ehemaligen Forschungslabor von Thorn-EMI in Hayes, für die Geschäftsentwicklung der Signal- und Bildverarbeitungsgruppe zuständig. Seit 2000 ist er bei Sagentia, derzeit bekleidet er dort die Position eines Business Development Managers.
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