Positionssensoren

Positionen und Positionsänderungen hochgenau messen

Für kleine Messbereiche wie sie in Robotergreifern vorkommen, weisen klassische, gewickelte linear variable differentielle Transformatoren (LVDTs) typischerweise ein ungünstiges Verhältnis zwischen Baugröße und Messbereich auf. Unser neuer Ansatz verbindet die Leiterplattentechnologie für das Sensorelement mit einer neuen Auswerteelektronik. Dies liefert ein flexibel einsetzbares, offenes Sensorsystem.

Linear variable differentielle Transformatoren liefern ein Positionssignal, das von einer linearen Verschiebung des Kerns im Inneren des Sensors abhängig ist. Dazu ist der Kern des Sensors über ein Koppelelement mit der Anwendung verbunden. Hieraus resultiert, dass die Mechanik relativ groß im Vergleich zum eigentlichen Messbereich des Sensors ist. Abhilfe kann unser neuer Ansatz eines offenen Sensorsystems schaffen, das an Stelle von Transformatorwicklungen ein Sensorelement in Leiterplattentechnologie (FlexLVDT, PrintLVDT) verwendet. Dies erlaubt eine kostengünstige Fertigung und zugleich gute Reproduzierbarkeit der Induktivität des Sensors. Statt eines in den Sensor integrierten Kerns, der mit der Mechanik des Sensors gekoppelt ist, wird vielmehr ein ferromagnetisches Element aus der Anwendung selbst zum linear verschiebbaren Kern.

Unsere neue Auswerteelektronik verzichtet auf die Analyse der Amplitude, stattdessen kommt eine Phasenauswertung mittels hochgenauer Zeitmessung zum Einsatz. Dies ermöglicht, dass der Sensor auch in der Mittenstellung sensitiv ist. Zudem liegen die Positionsinformationen unmittelbar digital vor, sodass keine Analog-Digital-Umsetzern mehr erforderlich sind. Damit ist dieser neuartige Positionssensor robust gegenüber äußeren Störgrößen und erlaubt sehr hohe Messwiederholraten, dynamisch einstellbare Auflösungen sowie unkomplizierte und nachträgliche Adaption in kundenspezifische Anwendungen.

In einem gemeinsamen Projekt zusammen mit der Firma Continental wurde bereits untersucht, ob und wie der FlexLVDT als möglicher neuer Ansatz für einen Wegsensor in einem zukünftigen Bremssystem verwendet werden kann.

Kontakt


Dipl.-Ing. André Bülau
Hahn-Schickard,
Stuttgart
Tel.: + 49 711 685-83708
Andre.Buelau@Hahn-Schickard.de
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