NOVOPAD

Aufgrund wachsender Einsatzfelder u. a. in extrem rauen Umgebungsbedingungen mit hoch dynamischen Messbewegungen sowie einem hohen Verschmutzungsgrad entsteht zunehmend der Bedarf für kontakt- bzw. berührungslose Sensoren.

 

Die Anforderungen an einen kontaktlosen Weg- bzw. Winkelsensor sind wie folgt zu spezifizieren:

     

• Hohe Lebensdauer auch bei großen Verfahrgeschwindigkeiten und Verfahr- frequenzen. Beispielsweise wäre eine potentiometrische Ventilhubmessung in einem Verbrennungsmotor verschleiß- bedingt nicht machbar.
• Hohe Lebensdauer unter rauen Um- weltbedingungen wie extremer Ver- schmutzungsgrad und mechanischer Beanspruchung, wie sie beispielsweise in der mobilern Landmaschinentechnik vorherrschen.
• Bereitstellung einer standardisierten elektrischen Schnittstelle.
• Geringer Stromverbrauch (typ.: <100mA).

     

Einen neuartigen Ansatz zur Erfüllung der Anforderungen an kontaktlose Sen- soren stellt ein induktives Messprinzip dar, welches von der Fa. SAGENTIA LTD. (UK) entwickelt wurde und ohne magnetische Werkstoffe auskommt. Zudem bietet es den Vorteil, dass die Signalverarbeitung auf einer Phasen- messung beruht und nicht auf einer Vermessung von Amplituden, die in der Regel aufwändige Messschaltungen (Gleichrichter, hochwertige, teure Operationsverstärker) erfordert.

 

Funktionsweise:

Auf einer Signalleiterplatte befinden sich über den Messweg x je eine sinus- und eine cosinusförmige Leiterschleife (sin(x), cos(x) - Sendeschleife). Diese werden jeweils mit einer zeitlich um 90° phasen-verschobenen Wechselspannung

(u∙sin(ω t), u∙cos(ωt)) versorgt. Dadurch entstehen senkrecht zur Leiterplatte magnetische Wechselfelder, deren Stärke H(ωt) über den Messweg x ebenfalls sinus- bzw. cosinusförmig ausgeprägt sind. Es entsteht also ein Signal, dessen Phasenverschiebung bezogen auf das Sendesignal direkt zum Weg x proportional ist.

Als Summations-Element der beiden Sendesignale dient der Positionsgeber, welcher als Schwingkreis ausgebildet ist. Dieser „schwebt“ über der Signalleiterplatte. Seine Resonanzfrequenz ist auf die Sendefrequenz der beiden eingespeisten Signale abgestimmt. Er wird von ihnen angeregt (TX) und sendet seinerseits sein magnetisches Feld an die Leiterplatte zurück (RX).

 

Die ebenfalls in der Signalleiterplatte integrierte rechteckige Empfangsspule empfängt dieses Signal und leitet es an die Auswerteelektronik weiter. Hier wird das Empfangssignal mit einem der beiden Sendesignale verglichen. Die daraus resultierende Phaseninformation verarbeitet die Auswerteelektronik zu einem über den Messweg linearen analogen Spannungssignal als Weginformation.