Suchen

Sensorik Sensoren benötigen keine externe Stromquelle

| Redakteur: Gudrun Zehrer

Wiegand-Sensoren werden in vielen Anwendungen als Impulsgeber eingesetzt. Die Sensoren benötigen keine externe Stromquelle und haben keine beweglichen Teile. Stattdessen nutzt die von John Wiegand erfundene Technologie die Eigenschaften eines feinen Drahtes. Ändert sich der magnetische Zustand des Wiegand-Drahtes im Sensor durch ein Magnetfeld, wird ein substantieller Ausgangsimpuls erzeugt, der als Energiequelle für den autarken Umdrehungszähler verwendet werden kann.

Firmen zum Thema

Die kompakten Sensoren eignen sich überall dort, wo Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen gehören hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren.
Die kompakten Sensoren eignen sich überall dort, wo Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen gehören hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren.
(Bild: Posital)

Kompakte Wiegand-Sensoren von Posital, die auf eine Fingerkuppe passen, erlauben „Energy Harvesting“ auf engstem Raum. Über einen speziell behandelten Draht aus Vicalloy – dem besonderen Wiegand-Draht – nutzen sie magnetische Impulse aus Drehbewegungen zur komplett autarken Erzeugung von Spannung bzw. Energie.

Die dabei erzeugten 7 V bzw. 190 nJ genügen, um moderne Rotationszähler und die dazu gehörige Elektronik ständig zu aktivieren – und das ohne Batterien und wartungsfrei. Die kompakten Sensoren sollen sich überall dort eignen, wo Rotationen präzise erfasst und gezählt werden müssen. Neben leistungsstarken magnetischen Multiturn-Drehgebern und Motorfeedback-Systemen gehören hierzu auch Gas- oder Wasserzähler sowie Ventilatoren.

Der kleinste Wiegand-Sensor WST hat eine Länge von gerade mal 15 mm und kann daher auch auf sehr kleine Platinen aufgebracht werden. Sämtliche Wiegand-Sensoren des sind als SMD-bestückbare Komponenten für eine einfache Montage ausgelegt.

„Energy Harvesting“ auch bei sehr langsamen Bewegungen

Herzstück des „Energy Harvesting“-Sensors bildet der speziell konditionierte Wiegand-Draht, der in einem aufwändigen und komplizierten Verfahren gefertigt wird. Der kurze Draht, der sich entlang einer Richtung magnetisiert, ist eingebettet in eine Kupferspule und reagiert auf das Magnetfeld eines rotierenden Permanentmagnets. Kommt es hier zu Positions­ bzw. Richtungswechseln, erzeugt der Draht energiereiche Spannungsimpulse – und das unmittelbar und unabhängig von der Geschwindigkeit einer Drehbewegung. „Bei dem in den 70er Jahren von dem US-Amerikaner John Wiegand ausgetüftelten System handelt es sich um echtes ‚Energy Harvesting’“, so Jörg Paulus, Deutschland- und Europachef von Posital. „Die Energie kommt aus der Drehbewegung – und das, anders als etwa beim Dynamo, auch bei sehr langsamen Bewegungen.“

Wiegand-Sensoren als energieautarke Impulsgeber

Während der Wiegand-Effekt eine seit langem bekannte Größe ist, erfolgte der Durchbruch in Sachen ‚Energy Harvesting’ laut Posital erst später. Vor zehn Jahren startete Posital eine Serie magnetischer Multiturn-Drehgeber – als Alternative bzw. Gegenentwurf zu deutlich aufwändigeren und teureren optischen Abtastsystemen. Erstmals wurden dabei Wiegand-Sensoren als energieautarke Impulsgeber für die elektronischen Rotationszähler genutzt. „Mittlerweile sind weltweit mehr als 150.000 magnetische Multiturn-Drehgeber von uns im Einsatz – und das ohne Probleme“, so Paulus. „Kein Wunder, dass wir an das Wiegand-System glauben und hier gezielt investiert haben.“

Vor wenigen Jahren erfolgte, neben der Übernahme des Knowhow-Fundus aus dem John Wiegand-Nachlass, auch der Aufkauf der kompletten Fertigungsanlagen zur Herstellung und Konditionierung des speziellen Drahtes. Aktuell wird der eigentliche Wiegand Draht an Posital-Standorten in den USA und in Deutschland produziert. „Mit der parallelen Fertigung garantieren wir eine stabile und zuverlässige Lieferkette“, unterstreicht Paulus. Die eigentliche Montage der Wiegand-Sensoren erfolgt an den firmeneignen Fertigungsstandorten im polnischen Slubice – der digitalen Fabrik im weltweiten Firmenverbund – und in Malaysia.

„Entscheidend für den Durchbruch des Wiegand-Effekts beim ‚Energy Harvesting’ war, dass es heute Chips gibt, die mit ‚Low Power’ arbeiten – und nur wenig Energie brauchen“, so Paulus. „Das gab es früher nicht! Parallel sind auch die Messmethoden bei der aufwändigen Produktion des Drahtes deutlich verbessert worden, wobei wir auch hier künftig noch Luft nach oben sehen.“

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45052341)