Berührungsfreie Sensortechniken arbeiten völlig verschleißfrei als Geber bei der Positionierung mechanisch beweglicher Teile, u.a. in sicherheitskritischen Anwendungen. Unter ihnen gelten magnetoresistive (MR-) Sensoren als hoch präzise, besonders robust und kosteneffektiv. Dabei kommt ein Magnet zum Einsatz, dessen Feld eine Widerstandsänderung im Sensorelement hervorruft. Das sensitive Element ist in der Regel eine Wheastone-Brücke, in der die Widerstandsänderung auf dem anisotropen magnetoresistiven (AMR-) Effekt beruht. Wenn nicht der Betrag des Magnetfeldes sensorisch erfasst wird, sondern dessen Richtung, spricht man von einem Winkelsensor. Zur Winkelmessung können AMRWinkelsensoren entweder als Absolutgeber am Wellenende oder am Wellenumfang in Kombination mit einem Polring als Inkrementalgeber eingesetzt werden. Die Wegmessung erfolgt analog für kurze Verfahrwege absolut, während weite Verfahrwege inkrementell gemessen werden. Der Winkelfehler des Sensors limitiert in der praktischen Anwendung die Genauigkeit Messung. Präsentiert wird eine neue Generation von hochpräzisen und robusten AMR-Winkelsensoren. Durch Weiterentwicklung des Sensordesigns und eine state-of-the-art Wafertechnologie lässt sich der Winkelfehler auf 0.05° minimieren. In der Automobilkonstruktion kommen berührungslos arbeitende magnetempfindliche Winkelsensoren vielfältig zum Einsatz. Die Einsatzbedingungen variieren stark je nach Anwendung im Innenraum, Motorraum nahe der Bremse. Der Bedarf an hochpräzisen robusten Gebern im Automobil steigt kontinuierlich. An ausgewählten Beispielen werden Funktionsweise und Vorteile der MR-Technologie erläutert. Messaufgaben ergeben sich z.B. in der elektrischen Lenkkraftverstärkung. Als Raddrehzahlsensoren werden AMR-Sensoren zur Regelung des Antiblockiersystems eingesetzt. In Motortestständen kommen MR-Sensoren heute in der Ventilsteuerung zum Einsatz.
Today, contactless operating sensors work in numerous positioning systems. Especially in security-relevant applications, wear-free operating encoders are employed. Among these, magnetoresistive (MR) sensors are known as highly precise, extremely robust and cost efficient. The sensing MR element reacts with a change in resistivity on the external magnetic field generated by a permanent magnet. In most cases, the sensor consists of a Wheatstone bridge made of four MR sub resistors based on the anisotropic magnetoresistive (AMR) effect. If the sensor reacts on the direction of the external magnetic field rather than detecting its field strength, the AMR element is called an angle sensor. Such devices are installed directly behind a shaft performing an absolute measurement of the rotation of a magnet attached to the shaft. Alternatively, in the configuration for incremental measurement the sensor reacts to the magnetic stray field of a magnetized pole ring on the circumference of the shaft. Short linear translation can be measured absolutely in the same way, whereas greater distances are measured via an incremental configuration. In practice, the accuracy of die encoder is limited by the angular error of the angle sensor. A new generation of highly precise and robust AMR angle sensors is presented. Combining advanced sensor layout techniques with a state-of-the-art thin film wafer technology the angular error can be minimized to 0.05°. Today, contactless operating magnetoresistive sensors are used for manifold measurement tasks in automotive industry. The extreme operating conditions, which the sensor has to withstand, depend whether the application is in the interior, power train or chassis. The automotive industry sees a growing demand for robust encoders. Principles and advantages of the AMR technology are presented with the help of selected applications. Applications are e.g. electric power steering, wheel speed sensing to support anti-blocking systems or in test rigs to optimize valve timing.
Eine neue Generation magnetoresistiver Sensoren für das Automobil
2010
6 Seiten, 11 Bilder, 7 Quellen
Conference paper
Storage medium
German
Winkelsensor , elektrischer Widerstand (Bauelement) , Security-Anwendung , Permanentmagnet , Feldstärke , magnetisches Streufeld , Kreisumfang , Dünnfilmtechnik , Wheatstone-Brücke , magnetischer Pol , Zahlensystem , Automobilindustrie , Prüfstand , Kraftübertragung , magnetoresistiver Sensor , elektrische Leistung , Ventilsteuerung , Antiblockiersystem
Simulation und Applikation magnetoresistiver Winkelsensoren für Automobil-Anwendungen
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Gefuehlssache. Neue Sensoren und Elektroniksysteme im Automobil
Automotive engineering | 1998
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