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Phasenanaloger Wegsensor – kostengünstig und induktiv, auch kontaktlos

Kurzfassung

Das auch kontaktlos funktionierende, induktive Sensorprinzip ermöglicht eine phasenanaloge und robuste Erfassung von Wegen oder Winkeln in allen Bereichen der Industrieautomation, Kraftfahrzeugtechnik, Verkehrstechnik oder Medizintechnik. Vorzugsweise können große Weglängen von einigen Zentimetern bis hinauf zu vielen Metern mit analoger Auflösung gemessen werden.

Hintergrund

Das neue Sensorprinzip ermöglicht eine phasenanaloge und robuste Erfassung von Wegen in allen Bereichen der Industrieautomation, Kraftfahrzeugtechnik, Verkehrstech­nik und Medizintechnik. Der Sensor kann in annä­hernd beliebigen Längen gebaut werden, von wenigen Zenti­metern bis hin zu mehreren zehn Metern oder noch länger, und misst mit analoger Auflösung. Außerdem kann die Wegstrecke auch gekrümmt sein und insbe­sondere auch als Winkelmesser fungieren.

Problemstellung

Bei derzeit üblichen, kontaktlosen Wegsensoren müssen die Aufnehmer mechanisch präzise entlang einer Geber­strecke geführt werden. Das gilt prinzipiell für alle bisher bekannten magnetischen, induktiven, optischen oder akustischen Verfahren. Viele dieser Sensoren sind anfäl­lig für Verschmutzungen und benötigen daher aufwändige Gehäuse. Einige dieser Sensorprinzipien können nur eine begrenzte digitale Auflösung erreichen. Zudem ist oft eine eigensichere Nullpunkteinstellung nicht möglich.

Lösung

Der neue phasenanaloge Wegsensor arbeitet mit einer Signalkette, die entlang der Strecke elektromagnetische Wechselfelder erzeugt. Die Wechselfelder zeigen entlang der Wegstrecke lineare Phasenverschiebungen gegen­über der speisenden Wechselquelle. Bei der zu erfas­senden Position wird an einem Empfänger eine Span­nung erzeugt, deren Phase ein Maß für die zu erfas­senden Position ist. Die Weitergabe der Spannung kann sowohl drahtgebunden als auch kontaktlos erfolgen, dann benötigt der Empfänger keine externe Verkabelung. Die Phase wird unter Anwendung eines störsicheren Korrela­tionsverfahrens auch in großen vertikalen Abständen von der Signalkette präzise ermittelt. Der Sensor erreicht in horizontaler Nutzrichtung eine beliebige Auflösung. Neben der robusten, induktiven Ausführung funktioniert das Verfahren auch in einer kapazitiven und einer op­tischen Variante. Der Sensor benötigt keine aufwändige Gehäusetechnik und lässt sich kostengünstig fertigen.

Skizze des Sensorprinzips.
Skizze des Sensorprinzips.
Leiternetzwerk und Sensorspule.

Vorteile

  • Sensorlängen von Zentimetern bis mehreren zehn Metern oder länger realisierbar
  • Großer Abstand Signalgeber zu Sensor möglich
  • Analoger linearer Wegsensor mit beliebiger Auflösung
  • Gesamtfehler unter 0,2 %
  • Kein Sensorabgleich notwendig
  • Hohe Störunempfindlichkeit
  • Ausführung ohne externe Verkabelung möglich

Anwendungsbereiche

Ein wesentliches Anwendungsgebiet ist der große Bereich der Automatisierungstechnik und hier insbesondere natürlich die Hydraulik.
Bei Kraftfahrzeugen sind Motorsteuerung und Getriebe sowie die Wegdetektion bei Türen, Fenstern und Sitzen als Beispiele zu nennen.
Viele spezielle Anwendungen können sich in kritischen Umweltbereichen mit einem hohen Feuchte- und Schmutzanteil ergeben.

Exposé
Kontakt
Dr.-Ing. Michael Ott
TLB GmbH
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
ott(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
Prototyp / TRL5
Patentsituation
DE 102006012952 B4 erteilt
EP 1996900 B1 erteilt,
DE, FR, GB validiert
Referenznummer
137/05TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist von der Hochschule Mannheim mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.