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Weg, Winkel, Positionsmessung Michael Stocker Bernhard ...

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Weg, Winkel, Positionsmessung IE Abb. 1.2.1.1: Prinzip des linear variablen Differential-Transformators Induktive Wegaufnehmer dieser Bauart werden beispielsweise von der Firma Micro- Epsilon hergestellt. Neben der induktiven Messung dieser Art gibt es noch zwei andere Arten, welche aber seltener für Sensoren verwendet werden. Bei diesen Messarten handelt es sich um die Messungen mittels Tauchankern (Abbildung 1.2.1.2) und Differentialdrosseln (Abbildung 1.2.1.3). Bei diesen beiden Messverfahren wird jeweils die Impedanz der Spule(n) gemessen. Beim Tauchanker ändert sich die Impedanz der Spule je nach Position des Kerns. Bei der Differentialdrossel haben beide Spulen zum Zeitpunkt, da sich der Kern in Nullposition befindet, dieselbe Impedanz. Wird der Kern in die eine oder andere Richtung verschoben, so wird die Impedanz der eine Spule jeweils größer und die der anderen jeweils kleiner. Auf diese Art lässt sich ebenfalls die Position des Kerns feststellen. Abb. 1.2.1.2: Tauchanker Abb. 1.2.1.3: Differentialdrossel 1.2.2 Magnetostriktive Wegaufnehmer Magnetostriktive Wegaufnehmer bedienen sich dem Prinzip der Magnetostriktion. Wie in Abbildung 1.2.2.1 ersichtlich ist, besteht der Aufbau eines magnetostriktiven Wegaufnehmers aus einem fixen Messstab mit bestimmten magnetischen Eigenschaften, einem Sensor der kleinste mechanische Veränderungen detektieren Michael Stocker Bernhard Wintersperger 4

Weg, Winkel, Positionsmessung IE kann und den Schwimmermagneten, welche üblicherweise mit dem zu Objekt verbunden sind, dessen Abstand bzw. Weg bestimmt werden soll. Abb. 1.2.2.1: Prinzip eines magnetostriktiven Wegaufnehmers Bei der magnetostriktiven Messung werden Stromimpulse durch einen magnetostriktiven Draht im Inneren des Messstabes gesendet, welches aufgrund der speziellen magnetischen Eigenschaften des Messstabes ein gebündeltes Magnetfeld im Stab erzeugt. Die Magnetfelder der Schwimmermagneten überlagern nun an der jeweiligen Stelle das Magnetfeld des Stabes und es entsteht aufgrund der Magnetostriktion eine mechanische Welle in beide Richtungen, welche vom Sensor ausgewertet werden kann. Das Prinzip der Magnetostriktion besagt, dass wenn man einen ferromagnetischen Leiter in ein Magnetfeld legt, sich dessen Weisssche Bezirke ausrichten und sich so die Länge des Leiters um ca. 10-30 µm ändert. 1.2.3 Wirbelstromsensoren Abb. 1.2.2.2: Magnetostriktiver Wegaufnehmer Bei Wirbelstromsensoren wird das Wirbelstrommessprinzip ausgenutzt. Dabei wird eine sich im Sensor befindende Spule von einem hochfrequenten Wechselstrom durchflossen, wodurch sich ein ebenso hochfrequentes Magnetfeld bildet. Dieses Magnetfeld erzeugt nun auf dem leitfähigen „Target“ Wirbelströme, welche die Impedanz der Spule beeinflussen und ein elektrisches Signal bewirken, das dem Abstand des Messobjekts zur Spule proportional ist. Diese Messmethode ist nur bei sehr geringen Entfernungen bis etwa 1,5 cm einsetzbar und benötigt ein leitfähiges Messobjekt. Michael Stocker Bernhard Wintersperger 5

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