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Ausgewählte Ausgabe: S1-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Neuartige Winkel- und Drehzahlsensoren auf Basis des tunnelmagnetoresistiven Effekts

Der Bedarf an mechatronischen Antrieben steigt in mehreren Industriebereichen. Nicht nur bei der Industrieautomatisierung, sondern auch in der Fahrzeugtechnik und der Luftfahrt nimmt die Anzahl der eingesetzten Antriebe stetig zu. „Dezentralisierte Antriebstechnik“, „steer-by-wire“ oder „more electric aircraft“ sind nur einige der Begriffe, die diesen Trend in den verschiedenen technologischen Bereichen beschreiben. Diese Entwicklung stellt neue Anforderungen an die eingesetzte Sensortechnologie für die Messung von linearen und rotatorischen Bewegungen.


Bild 1 TMR-Sensortechnologie – flexibel, effizient und smart.

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TMR-Sensortechnologie – flexibel, effizient und smart.

Längen- und Winkelmesssysteme auf magnetischer Basis erleben in den letzten Jahren ein rasantes Wachstum. Allen voran finden Sensoren auf Basis des magnetoresistiven (MR) Effekts zunehmend Anwendung in der Antriebstechnik, sowohl im industriellen als auch im automobilen Bereich. MR-Sensoren werden nicht nur bei der Regelung von mechatronischen, sondern auch bei pneumatischen und hydraulischen Antrieben eingesetzt. Es können inkrementelle als auch absolute Messungen in einer Vielzahl von unterschiedlichen Konfigurationen durchgeführt werden.
Die Nutzung von magnetoresistiven (MR)-Efekten ist vor allem überall dort naheliegend, wo das technische Problem der Umwandlung von magnetischer Information in elektrische Signale zu lösen ist. Die MR-Effekte sind deshalb für weite Bereiche der heutigen Sensorik und der magnetischen Speichertechnik von Interesse. Mit ihrer Hilfe können Magnetfeldänderungen, die Indikatoren für magnetische, elektrische oder mechanische Parameter sein können, in elektrische Signale umgewandelt werden, welche dann mit herkömmlicher Elektronik weiterverarbeitet werden können. Interessant ist hierbei, dass die Magnetfeldänderungen berührungsfrei gemessen werden (Bild 1).
Die zurzeit größte kommerzielle Anwendung ist in den Leseköpfen von Festplatten zu finden. Hier bilden die MR-Effekte die Grundlage dafür, die stetig zunehmende Datenmenge technisch zu bewältigen. Die Sensorik bildet aber heute den Bereich, in dem die Anwendungen am schnellsten wachsen. So eröffnen sich stetig neue Anwendungen im Fahrzeug- und Maschinenbau, der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung oder der Medizintechnik. Seit etwa 1990 ist mit den sogenannten XMR-Technologien (X: any, MR: magnetoresistance) ein ganz neues Anwendungsgebiet des Magnetismus entstanden, das sich gegenwärtig weltweit sehr dynamisch entwickelt.

Grundlagen der magnetoresistiven Sensortechnologie

Bild 2 Vergleich der XMR-Technologien.

Bild 2
Vergleich der XMR-Technologien.

Der magnetische Tunnelwiderstand ist ein magnetoresistiver Effekt, der in magnetischen Tunnelkontakten auftritt. In seiner einfachsten Form handelt es sich um ein Bauelement bestehend aus zwei Ferromagneten (Free Layer und Pinned Layer dargestellt in Bild 2), die durch einen dünnen Isolator getrennt sind.

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Autoren

Dr. Rolf Slatter

Geschäftsführer Sensitec GmbH
 
Kontakt:
Sensitec GmbH
Georg-Ohm-Straße 11
35633 Lahnau
Tel.: 0 64 41/97 88-0
Fax: 0 64 41/97 88-17
E-Mail: rolf.slatter@sensitec.com
www.sensitec.com

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