Fachartikel aus MECHATRONIK 1-2/2011, S. 42 bis 43
ECT-Sensoren vertragen 350 °C
Elektromagnetische Sensoren für höchste Ansprüche
ECT-Sensoren betten eine zweidimensionale Spulen in anorganisches Trägermaterial ein, sind deshalb flexibel kundenspezifisch aufzubauen und für Einsätze bis 350°C geeignet. Wenn der Standard-Sensor den gesetzten Anforderungen nicht genügt, greifen Anwender häufig zu kundenspezifischen Lösungen. Nur was ist zu tun, wenn die Anforderungen die physikalischen Möglichkeiten der Sensoren übersteigen? In diesen Fällen hilft die neue ECT (Embedded Coil Technology) für kapazitive Sensoren und Wirbelstromsensoren von Micro-Epsilon. Damit werden die Einsatzgrenzen der Sensoren deutlich nach oben verschoben.
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| eddyNCDT-ECT-sensoren können bis 350 °C verwendet werden |
Wer meint die klassische Wegmessung mit elektromagnetischen Verfahren spielt heute im Vergleich zu den optischen Sensoren eine eher untergeordnete Rolle der irrt sich gewaltig. Zahlreiche Anwendungen belegen, dass Wirbelstromsensoren und kapazitive Sensoren in vielen Einsätzen unersetzbar sind. Insbesondere die neu entwickelte „Embedded Coil Technology“, kurz ECT, von Micro-Epsilon beweist die Vielfältigkeit der Sensoren durch neueste Fertigungsverfahren und bisher ungeahnte Einsatzmöglichkeiten.
Spulentechnik neu erfunden
Klassische Wirbelstromsensoren arbeiten mit einer Luftspule als Kern, dadurch werden sie durch umliegende elektromagnetische Felder nicht beeinflusst und können höhere Grenzfrequenzen leisten, als Sensoren mit einem ferromagnetischen Kern. Sie sind erste Wahl, wenn sehr schnelle und dynamische Messungen nötig sind. Wirbelstromsensoren arbeiten mit Trägerfrequenzen von 100 kHz bis 5 MHz. Bei Grenzfrequenzen von über 100 kHz sind sie damit ideal für die Erfassung von schnellen Bewegungen. Die neuen ECT- Sensoren eddyNCDT verzichten gänzlich eine herkömmlich gewickelte Spule. Stattdessen wird eine zweidimensionale Spule in ein anorganisches Material form- und temperaturstabil eingebettet. Dadurch können mit diesen Sensoren völlig neue Geometrien und Größen erreicht werden. Diese neuen Sensoren weisen stets eine sehr besondere Bauform auf, da sie immer für einen bestimmten Anwendungsfall konstruiert wurden. Erkennbar sind die Sensoren immer durch ihre blaue Sensorfläche in der sich die Spule befindet.
Die neue Technologie mutet zwar sehr unscheinbar an, besitzt aber einige entscheidende Vorteile in der Anwendung. So sind ECT- Sensoren aufgrund des anorganischen Trägermaterials äußerst Temperaturstabil und sind für Einsätze bis 350°C geeignet. Einsätze in Ultra-Hochvakuum und starken elektromagnetischen Feldern wurden bereits bei höchster Präzision erfolgreich umgesetzt. Mit gewöhnlichem Sensoraufbau wäre eine optimale Lösung der Aufgabe undenkbar gewesen. Eine der ersten Anwendungen beschäftigte sich mit dem Ausrichten der Spiegelsegmente im größten chinesischen Spiegelteleskop LAMOST. 70 Spiegelsegmente werden hier mit 600 ECT-Sensoren eddyNCDT zueinander submikrometergenau ausgerichtet. Entscheidend hierfür ist die hohe Temperaturstabilität, die beim Öffnen des Dachs des Observatoriums bei freiem Sternenhimmel nötig ist. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist der erfolgreiche Serieneinsatz in der mit Nanometerauflösung. Ein weiterer signifikanter Vorteil ist die hohe mechanische Stabilität, da die Spule und die elektronischen Bauelemente direkt in das Trägermaterial eingebettet sind. So wurde zum Beispiel bei der Messung von Mahlspalten bei Refinern in der Papierindustrie ein Sensor entwickelt der die hohen Vibrationen während des Betriebs langfristig übersteht. Äußerst flexibel ist auch die geometrische Ausprägung der Sensoren. Je nach Kundenanforderung kann der Sensor entsprechend angepasst werden. Dabei kann er mit der Elektronik zusammen eingebettet oder auch abgesetzt gefertigt werden. Bislang wurde die Technologie ausschließlich bei besonderen Projekten für Kunden angewendet. Künftig soll das Verfahren auch auf die Standardsensoren übertragen werden und hier die entsprechenden technologischen Vorteile mitbringen.
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