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Magnescale Maßstab

eddylab GmbH ist Spezialist auf dem Gebiet hochpräziser Messtechnik für die lineare Wegmessung und bietet Ihnen ausführliche Informationen rund um die Sensortechnik.

Diese Seite erklärt die Funktionsweise digitaler Maßstäbe nach dem Magnescale-Prinzip. Die Sensoren werden vorwiegend in Werkzeugmaschinen und in industriellen Applikationen mit höchster Anforderung an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit eingesetzt. Gleichzeitig müssen sie widerstandsfähig gegenüber Maschinenvibrationen, Kühl- und Schmiermittel sowie Verschmutzung durch Späne sein. Die Geräte sind Garant für höchste Genauigkeiten unbeeinflusst von Temperaturschwankungen und sind äußerst resistent gegenüber externen Störfeldern verursacht von Servoantrieben.

Funktionsweise digitaler Massstäbe


Magnescale-Prinzip

Digitale Maßstäbe nach dem Magnescale-Prinzip besitzen MR-Elemente, die nach dem GMR-Effekt (engl. "giant magnetoresistance", dt. „Riesenmagnetowiderstand“) arbeiten. Die MR-Elemente ändern ihren elektrischen Widerstand abhängig von der Stärke und Richtung der magnetischen Feldstärke (Flussdichte) eines externen Magnetfeldes.

 

Das externe Magnetfeld wird durch einen permanent magnetisierten Neodym-Eisen-Bor-Maßstab mit wechselnder Nord-Süd-Polteilung gebildet, der durch die äußere Bewegung des Messtasters an den MR-Elementen vorbei geführt wird.

Die Widerstandsänderung im MR-Element basiert auf der Ablenkung des direkten Stromweges durch die magnetische Feldstärke (Flussdichte) aufgrund der Lorentzkraft. Durch die magnetische Feldstärke fließt der Strom nicht auf kürzestem Weg geradlinig durch das Element, vielmehr verläuft er in Zickzacklinien, die einen vergrößerten Weg und damit höheren Widerstand aufweisen. Um eine hohe Widerstandsänderung und damit hohe Empfindlichkeiten der MR-Elemente zu erzeugen, bestehen die einzelnen MR-Elemente der Magnescale-Sensoren aus Bismut. Hierbei handelt es sich um ein höchst diamagnetisches Metall mit der größten Widerstandsänderung (über 100 %) aufgrund externer Magnetfelder verglichen mit allen Elementen. Damit lassen sich Flussdichten im Bereich von 0,0001...5 mT hochgenau messen. Bismut MR-Elemente sind dadurch für die Sensortechnik besonders gut geeignet.

Die drei MR-Elemente werden so angeordnet, dass durch die geführte Bewegung des Maßstabs an den MR-Elementen drei um 120° versetzte Sinussignale entstehen. Durch die gleichzeitige Auswertung der Sinussignale kann die Bewegungsrichtung detektiert werden und eine besonders effektive Fehlerkorrektur (Amplituden-, Phasen- und Offsetfehler) durchgeführt werden. Dies ist Garant für höchste Genauigkeit im Submikrometerbereich und bietet deutliche Vorteile im Vergleich zu konventionellen Systemen mit nur zwei um 90° versetzten Sinussignalen.

Eine Auswerteeinheit interpoliert die Sinussignale zu einem inkrementellen TTL-Ausgangssignal mit spezifizierter Auflösung (Transistor-Transistor-Logik).

Ausführungen der digitalen Maßstäbe


SJ700A

Eine kostengünstige, einfache und robuste Lösung. Sie bietet eine Auflösung von 5 µm und eine Linearität von 10 µm. Das SJ700A kann direkt an digitale Multifunktionsanzeigen angeschlossen werden.


Abb.: Digitaler Maßstab SJ700A


GB-ER

Dieser robuste Maßstab bietet eine sehr hohe Auflösung von 0,5 µm. Der GB-ER liefert Ihnen unabhängig von der Einbausituation ein TTL-Signal mit einer guten Linearität von ±5 µm.


Abb.: Digitaler Maßstab GB-ER


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