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Magnetoelastische Sensoren

Erstmals ist die Messung des Drehmomentes innerhalb eines Fahrzeuggetriebes nicht nur möglich, sondern auch wirtschaftlich realisierbar. Diese bahnbrechende Technologie wurde von der Methode Sensor Technology Group entwickelt, hat auch zur Realisierung elektrisch gestützter anpassbarer Lenksysteme beigetragen. Die patentierte magnetoelastische Technologie von Methode ermöglicht es, kundenspezifische Lösungen zu entwickeln, die alle Anforderungen des Kunden oder der Branche erfüllen.

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Kundenvorteile

  • Wartungsfrei während der vorgesehenen Produktlebensdauer
  • Verbesserte Produktleistung und einfache Konstruktion
  • Produktdifferenzierung
  • Verminderung von Garantiefällen und Totalausfällen
  • Erfüllung der sich ständig wandelnden branchenbedingten und gesetzlichen Anforderungen

Technische Vorteile

  • Kein Sensorenverschleiß und keine Neukalibrierung während der gesamten Lebensdauer
  • Kann vollständig in ätzenden Flüssigkeiten eingetaucht werden, hält hohen Temperaturen, Stößen und Erschütterungen stand
  • Einhaltung anspruchsvoller Ergonomie-, Umweltschutz- und Kostenziele

Technische Grundlagen

Die patentierte kontaktlose Sensortechnologie von Methode nutzt grundlegende mechanische und magnetische Eigenschaften des Materials, um verschiedene Prozessparameter zu messen. Dabei werden Eigenschaftsänderungen der verbliebenen Magnetfelder gemessen, die bei einer Änderung der mechanischen Eigenschaften auftreten, beispielsweise die Scherbeanspruchung bei Einwirkung externer Kräfte auf den Sensorhost. Die Technologie wird angewendet, indem ein mechanisches Element direkt magnetisiert wird, statt zusätzliche Elemente, wie zum Beispiel einen Ring, anzubringen. Hochempfindliche Fluxgate-Sensoren, die sich in unmittelbarer Nähe zum magnetisierten Element befinden, erkennen die Änderung der Magnetfeldeigenschaften, die proportional zur angewendeten Kraft sind. Diese Änderungen sind linear und innerhalb der elastischen Grenzen des Materials wiederholbar. Sie sind unter normalen und erweiterten Anwendungsbedingungen genau. Das zugrundeliegende Prinzip nutzt die Theorie der Magnetoelastizität. Methode unterstützt die Effizienz zusätzlich durch die Entwicklung und Patentierung magnetischer Profile, die bestimmte bekannte Defizite der Magnetoelastizität eliminieren und dadurch ihre Einsatzflexibilität und Verwendungsmöglichkeiten erhöhen.

Funktionen der Lösungen

Drehmomentmessung

Die Messung des Drehmoments wurde früher hauptsächlich über Dehnmessstreifen oder Phasenverschiebungen ermittelt. Diese Verfahren begrenzten die Anwendungsmöglichkeiten für Techniker und erforderten mathematische Lösungen zur Schätzung des Drehmoments. Methode bietet nun ein wirtschaftlich rentables Verfahren zur Drehmomentmessung in axialer oder radialer Richtung. Die magnetoelastische Technologie von Methode kann mit Trägern jeder Größe eingesetzt werden – unabhängig davon, ob sie mit hoher Drehzahl oder gar nicht rotieren. Durch patentierte Erweiterungen der grundlegenden magnetoelastischen Technologie kann Methode nun stabile Messungen durchführen, ohne bei elektromagnetischen Störungen auf kostenträchtige Abschirmungen angewiesen zu sein. Dabei wird eine sehr hohe Genauigkeit beibehalten. Normalerweise wird diese Messung als diskrete Eingabe oder als wichtiger Messwert für die Selbstregulierung innerhalb größerer Systeme verwendet.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: 0 bis +/- 1 Nm oder 0 bis +/- 50 kNm
Auflösung: 0,1 Nm bis 0,5 Nm
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Träger: 6,0 mm bis 600 mm
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

Linearwegmessung

Die magnetoelastische Technologie von Methode bietet einen neuen Ansatz, der es Ingenieuren ermöglicht, bisher ignorierte oder schwer überwindbare Herausforderungen bei Anwendungen zu bewältigen. Entscheidend für unseren patentierten Ansatz zur Linearwegmessung ist der Sensor, der die Welle mit einem flachen Profil magnetisiert. Anschließend erfolgt eine Messung mit einem sehr empfindlichen Fluxgate-Aggregat. Die Nutzung des vom Strom erzeugten Magnetfelds trägt dazu bei, dass unsere Sensoren besonders kosteneffizient arbeiten. Zudem ist diese Sensorkomponente mit einem Flachprofil ausgestattet, das die Integration erleichtert und oft dazu beiträgt, dass keine Nachbesserungen an den Stromgeräten vorgenommen werden müssen. Unsere Lösungen halten aufgrund des magnetischen Profils von Methode zudem ätzenden Flüssigkeiten stand, und der Sensor zieht kein eisenhaltiges Material an. Damit entfällt der zusätzliche technische Aufwand für eine Isolierung der Welle und/oder der Sensors gegen Flüssigkeiten.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: <1 mm bis 33 mm
Auflösung: 0,1 mm bis 0,5 mm
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Träger: 6,0 mm bis 600 mm
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

Drehzahl

Die Magnetisierung der Welle, des Messziels oder Zahnradzahnes ermöglicht die Messung der Drehzahl, ohne dass ein Zielobjekt fest an der Welle angebracht werden muss. Der Sensor von Methode benötigt nur sehr wenig Platz und ist leicht zu installieren. Er ist in der Lage, durch eine nicht eisenhaltige Membran oder Wand – wie etwa ein Gehäuse – hindurch zu messen und kann in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Eine einfache Verbindung mit zwei Drähten stellt einen allgemein akzeptierten Signalausgang bereit. Noch effektiver ist es, den Drehzahlsensor als Bestandteil eines Sensors zur Messung des Drehmoments oder des absoluten Winkels zu verbauen. In diesem Fall wird nur ein magnetisches Profil und Gehäuse benötigt, so dass die Kosten niedriger sind als bei zwei oder drei getrennten Geräten. Zudem fallen auch Platzbedarf, Gewicht und Montageaufwand beim Kunden geringer aus.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: <1 U/min bis 25.000 U/min-
Auflösung: 0,1 U/min
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

Absoluter Winkel

Die Fähigkeit, den absoluten Winkel ohne fest angebrachtes mechanisches Ziel zu ermitteln, verbessert die Genauigkeit und reduziert die Anforderungen an die Ingenieure. Auf die rotierende Welle wird ein magnetisches Profil angewendet. Anschließend misst der Sensor die Änderungen des Profils. Da diese Messung analog durchgeführt wird, können die Reaktionszeiten sehr kurz sein, so dass sie bei hohen Drehzahlen einsetzbar ist. Auf Wunsch des Kunden ist jedoch auch die Umwandlung in ein digitales Signal möglich. Diese Technologie bietet eine bessere Messauflösung, Stabilität, schnelle Reaktion, einfache Integration und wirtschaftliche Rentabilität. Auch hier lässt sich der Konstruktionsvorteil maximieren, indem die Messungen des absoluten Winkels, des Drehmoments und der Drehzahl in einem Sensor vereint werden. So können Ingenieure Platz und Kosten sparen und die Leistung zusätzlich steigern.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: 0,1 Grad bis 360 Grad
Auflösung: 1 Grad bis 4 Grad
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

Last- und Kraftmessung

Der patentierte Ansatz von Methode ist als erste Technologie beständig genug, um extremen Temperaturschwankungen und kurzzeitigen Überlasten ohne Beschädigung des Sensors standzuhalten. Der Sensor produziert keine Zeitabweichung und benötigt keine Neukalibrierung. Er stellt während der gesamten Produktlebensdauer eine stabile Lösung dar. Die magnetoelastische Technologie von Methode kann auch in Spritzwasserumgebungen und Umgebungen verwendet werden, für die spezielle Zertifizierungen erforderlich sind – etwa für Explosionssicherheit oder Eintauchbarkeit in nichtleitende Flüssigkeiten. Unsere angepasste Konstruktionsweise ermöglicht die Installation in Bereichen, die für andere Technologien ein Hindernis darstellen.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: <1 lbs (453 g) bis 20 t
Auflösung: 0,25 lbs (113 g) bis 1 lbs (453 g)
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Träger: 6,0 mm bis 600 mm
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

Füllstandmessung

Die magnetoelastische Technologie von Methode bietet einen sicheren und zuverlässigen Ansatz bei Anwendungsbereichen mit brennbarem Material oder bei Materialien mit besonderen Handhabungsvorschriften. Die Messung kann durch eine Behälterwand oder ein nicht eisenhaltiges Rohr oder Gehäuse hindurch erfolgen. Deshalb können der Kontaktgeber und die Elektronik des Sensors außerhalb des Behälters verbleiben. Bei Anwendungen, bei denen es gewünscht ist, dass der Sensor in die Flüssigkeit eingetaucht wird, hält die magnetoelastische Technologie von Methode den meisten ätzenden Flüssigkeiten stand. Die grundlegenden Vorteile der Technologie ermöglichen kreative Ansätze.

ALLGEMEINE SPEZIFIKATIONEN

Bereich: anwendungsspezifisch
Auflösung: anwendungsspezifisch
Genauigkeit: 0,5 % bis 1,0 %
Wiederholgenauigkeit: 0,25 % bis 0,4 %
Reaktion auf Änderung: 1 kHz bis 20 kHz
Betriebstemperatur: -40 °C bis 180 °C
Strombedarf: <15 mA

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