Neues Messprinzip bei induktiven Weg-Sensoren
Induktive Weg-Sensoren werden im Großserienbereich beim Automobilbau oder bei Zählern in der Energieversorgung genutzt. Hierbei ist eine Messgenauigkeit von 1 % vom Skalen-Endwert gefordert. Die Kennwerte dieser Bauteile lassen sich mit einer Reihe von Maßnahmen kostenneutral...
Induktive Weg-Sensoren werden im Großserienbereich beim Automobilbau oder bei Zählern in der Energieversorgung genutzt. Hierbei ist eine Messgenauigkeit von 1 % vom Skalen-Endwert gefordert. Die Kennwerte dieser Bauteile lassen sich mit einer Reihe von Maßnahmen kostenneutral deutlich verbessern, so dass damit anwendungsspezifische Entwicklungen wirtschaftlich werden.
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Die herkömmlichen Sensoren zur Positionsbestimmung, die auf dem induktiven Messprinzip basieren, können als linearer variabler Differentialtransformator (LVDT – Linear Variable Differential Transformer) oder als variabler Drehdifferentialtransformator (RVDT – Rotary Variable Differential Transformer) aufgebaut sein. Ein LVDT besteht aus der Erregerspule (Primärspule), an die eine Wechselspannung angelegt wird, und den zwei äußeren Spulen (Sekundärspulen), in die ein Teil der Energie eingekoppelt wird. Die beiden Sekundärspulen sind so geschaltet, dass die induzierten Ströme voneinander subtrahiert werden (daher auch die Bezeichnung „Differential“) und das Ausgangssignal Null beträgt. Führt man nun einen beweglichen magnetischen Positionsgeber (Target) – meist ein Ferritkern – zwischen die Spulen, ändert dies die Kopplung zwischen der Primär- und den Sekundärspulen. Das Ausgangssignal ist dabei linear proportional zur Position des Positionsgebers. Mit der Bewegung des Positionsgebers durch die Primärspule ändert sich die Phasenlage des Ausgangssignals.
Neuere Systeme verwenden planare Sensor-Spulen. Zu Beginn einer Sensor-Neuentwicklung bei Sagentia [1] wurde eine spezielle planare Spulengeometrie aus drei Spulen untersucht. Diese bestand aus der äußeren, rechteckigen Primärspule und zwei innen angeordneten Sekundärspulen mit einer Sinusbzw. Cosinus-Geometrie. Zwischen dieser Bauweise und einem LVDT bestehen zwei grundlegende Unterschiede:
- Ist kein Positionsgeber vorhanden, dann erzeugen beide Sekundärspulen kein Ausgangssignal.
- Bei der Berechnung des Sensor-Ausgangssignals wird das Verhältnis zwischen den Ausgängen der Sekundärspulen herangezogen und nicht die Differenz.
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