Warum haben es magnetisch induktive Kraftsensoren erst in den letzten Jahren geschafft ihre volle Stärke zu entfalten? Die ersten Entdeckungen zu Induktionssensoren und die damit verbundenen Patente gehen auf die sechziger Jahre zurück. Die Firma ABB war damals sehr aktiv, um mit dieser Technologie Drehmomentsensoren für Schiffsantriebe zu entwickeln. Zu dieser Zeit ist auch ein erstes Produkt entstanden, welches bis heute eingesetzt wird - der Torqueduktor von ABB. Das sollte aber für einige Jahrzehnte die einzige Innovation in diesem Bereich sein, die es von der Technologie zum Produkt geschafft hat. Jahrzehnte lang haben sich verschiedene große OEM im Bereich Automobil und Maschinenbau in der
Technologie versucht. Es sind zahlreiche Patente entstanden und neue Ideen kreiert worden, wie der Sensoraufbau seine maximale Performance entfalten kann. Es sind jedoch keine wirklichen Produkte entstanden. Erst seit einigen Jahren gibt es punktuell Produkte von verschiedenen Herstellern in diesem Bereich. Wenn man sich den Drehmomentsensor der Firma Magnetic Sense genauer anschaut, werden die Gründe dafür auch ersichtlich.
Die Kompetenzen bei der Entwicklung eines magnetisch induktiven Kraftsensors oder Drehmomentsensors, beschränken sich nicht alleine auf
die Elektronik und die Signalauswertung, sondern auch auf das notwendige Wissen über die Interaktion von Magnetfeldern und Materie. Die
Signale, die ein magnetisch induktiver
Drehmomentsensor aufnimmt, hängen
in erster Linie von der Permeabilität
der Messwelle und deren Änderung
unter Last ab. Diese Änderung ist sehr
materialspezifisch und muss für jede
Anwendung speziell charakterisiert
werden.
Das vorhandene Wissen über
den Magnetismus von Metallen hat
sich aber erst in den letzten Jahren
durch die Weiterentwicklungen von
Elektromotoren aufgebaut. Dies war
mit Sicherheit einer der wichtigsten
Gründe. Ein weiterer Grund ist die
notwendige Rechenleistung der
Elektronik, um aus den hochfrequenten
angeregten Induktivitäten die wichtigen
Signale in das Digitale zu wandeln und
die zur Linearisierung notwendiger
Rechnungen durchzuführen.
Induktivitäten haben ihre Eigenheiten
bzgl. dem Verhalten unter Temperatur
und Änderung der Umgebungsbedingungen.
Diese Änderungen müssen
in komplexen Kompensationsalgorithmen
mit einer hohen Messbandbreite
verarbeitet und ausgegeben werden.
Diese notwendige Rechenleistung
war vor einigen Jahren noch gar
nicht vorhanden. D.h. es war fast
unmöglich vor ca. 15 Jahren mit den
vorhandenen Mitteln die notwendige
Signalverarbeitung zu betreiben, um
ein stabiles Sensorsignal zu erzeugen.
Die Firma Magnetic Sense hat es
durch Kombination der wichtigsten
Kernelemente geschafft für einen
magnetisch induktiven Kraftsensor
ein hoch integriertes Produkt für Serienanwendungen
herzustellen. Das Herzstück jeder Sensorik, die nur
sehr kleine Messsignale liefert, ist es eine
Anordnung zu finden, die es erlaubt, den
Sensor in einer differentiellen Messung zu
betreiben. Dieses ist die Basis für möglichst
kleine Messfehler, aufgrund der oben
beschriebenen Einflüsse auf den Sensor.
Die Wheatstonebrücke hat sich als
optimale Einsatzmöglichkeit sowohl für
die Differentielle Messung als auch für
die Messung bei Dehnungsmessstreifen
etabliert. Dies bedeutet, dass Sensoren
die Potentiell den Dehnungsmessstreifen
ersetzen können, in der Lage sein müssen,
mit einer ähnlichen Signalgüte d.h. einer differentiellen
Messung betrieben zu werden.
Wenn sich eine Technologie in einer
Anwendung durchgesetzt hat, d.h.
absolut etabliert und akzeptiert ist,
dann fällt es jeder neuen Technologie
schwer, sich gegen diese zu behaupten.
Warum haben es magnetisch induktive Kraftsensoren erst in den letzten Jahren geschafft ihre volle Stärke zu entfalten? Die ersten Entdeckungen zu Induktionssensoren und die damit verbundenen Patente gehen auf die sechziger Jahre zurück.