Magnetoresistive Sensoren

Für wen?

Forscher, Entwickler, Fertigungsingenieure, Vertriebsingenieure und Technische Einkäufer, insbesondere in den Bereichen Mechatronik, Automatisierung, Automobiltechnik und Motorenbau sowie Positioniertechnik.
Hersteller und Anwender von Sensorelementen und Messsystemen, die magnetische Sensorlösungen bereits einsetzen oder einführen wollen.
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Die Seminar-Inhalte:

Begrüßung, Einführung und Motivation

Der anistotrope magnetoresistive Effekt (AMR)

• Physikalische Grundlagen
• Realisierung von Sensorelementen
• Barberpole Strukturen zur Kennlinienverbesserung
• Kennlinienanpassung mit Stützmagneten
• Vergleich mit Hall-Effekt und Hall-Sensoren

Der GMR- und TMR-Effekt

• Giant Magnetoresistance: Physikalische Grundlagen
• Mehrlagensysteme und Spin-Valves
• Fertigungsbedingte Herausforderungen

Strommessung mit MR-Sensoren

• Potenzialfreie Strommessung mit Hilfe von Magnetfeldern
• Kompensationsprinzip zur Unterdrückung von Temperatureffekten
• Gradienten-Sensor zur Unterdrückung von Störfeldern
• Flip-Prinzip zur Offset-Korrektur

Winkelmessung mit MR-Sensoren

• Messprinzip der absoluten Messung
• Starkfeldbedingung
• Doppelbrückenanordnung zur Messbereichserweiterung und Störunterdrückung
• Genauigkeitserhöhung durch Optimierung der Sensor-Struktur

Sensor-Ansteuerung mit Hilfe von Permanentmagneten

• Winkelmessung statt Feldmessung
• Auswahl der Werkstoffe
• Serienprüfung

Messbereichserweiterung für Winkelsensoren

• 360° Absolutwinkelmessung mit Zusatzstrukturen
• 360° Absolutdrehgeber für Hohlwellenanwendungen, basierend auf Spiralgeometrien
• Multi-Turn Lösungen

Ansteuerung von Winkelsensoren mit Permanentmagneten

• Winkelmessung statt Feldmessung
• Magnetisierungsarten, Auswahl der Werkstoffe
• Magnetcharakterisierung und Winkelhomogenität
• Serienprüfung

Wegmessung mit MR-Sensoren

• Wegmessung über große Strecken mit inkrementalen Sensoren
• Absolute Wegmessung: Mehrspur- und Einspurlösungen
• Reduzierte Parametersteuerung durch Layout-Optimierung
• Höchstauflösende Winkelmessung mit Polrädern

Anwendungsbeispiele

• Applikationen mit AMR-, GMR-, und TMR-Sensoren
• Anpassungsflexibilität und Integrierbarkeit

Ausblick und zukünftige Anwendungen

• Vergleich, Vor- und Nachteile von XMR-Sensoren
• Neuere Entwicklungen in der Hall-Sensorik
• Weitere Magnetsensorprinzipien
• Zukünftige Massenmärkte

Abschlussdiskussion

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Was lernen Sie?

Sie lernen die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen magnetoresistiven Verfahren zu bewerten und eine Auswahl für Ihren Anwendungsfall zu treffen. Das Seminar schult insbesondere das Verständnis für den Einsatz dieser Sensoren sowohl in der Strom-, Winkel- oder Wegmessung als auch in speziellen Anwendungen.
 

Die Dozenten geben außerdem Anregungen für innovative Eigenentwicklungen von MR-Sensorlösungen, wobei ein intensiver Gedanken- und Erfahrungsaustausch angestrebt wird.

Das Seminar "Hall-Sensoren" ist eine gute Ergänzung zu diesem Seminar.
 

Worum geht es?

Das Seminar behandelt die physikalischen Grundlagen des AMR- und GMR-Effektes und leitet daraus die Einsatzmöglichkeiten von MR-Sensoren in der Mechatronik, insbesondere für die Automatisierungs- und Messtechnik, ab. Die Dozenten stellen den Aufbau der Sensoren, die erforderliche Schaltungstechnik sowie die Signalauswertung anhand grundlegender Prinzipien dar und diskutieren diese.
 

Das Seminar stellt neben Anwendungen aus der Automobiltechnik (ABS- und Lenkwinkel-Sensor) vor allem Beispiele aus der Automatisierungstechnik (potenzialfreie, temperatur- und offset-kompensierte Strommessung, Drehwinkelmessung in Hochgeschwindigkeitsmotoren, robuste, berührungsfreie Weg- und Winkelmessung) vor und bespricht diese.
 

Die Dozenten stellen die Realisierung sowohl relativ als auch absolut messender Sensorsysteme im Detail dar. Dabei arbeiten sie die Möglichkeiten zur Erzielung großer Messbereiche und hoher Aufl ösungen (z. B. bei der Wegmessung mit sub-μm Aufl ösung, Positionsmessungen auf Mikroskoptischen) besonders heraus. Die Vor- und Nachteile im Vergleich mit anderen Sensorlösungen werden diskutiert.
 

Das Seminar endet mit einem Ausblick auf weitere Sensorprinzipien sowie neue Anwendungsfelder. Die Abschlussdiskussion vergleicht MR-Sensoren mit Neuentwicklungen in der Hall-Sensorik im Hinblick auf Vorteile und Nachteile in bestimmten Anwendungen.
 

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