DREHWINKEL MESSEN 16.05.2014, 11:27 Uhr

Sensoren arbeiten mit polarisiertem Licht präziser

Optische Sensoren messen genau, sind aber störanfällig. Bei magnetischen ist es umgekehrt. Jetzt gibt es ein Gerät, das beide Ansprüche weitgehend erfüllt. 

Auf der Testplatine befindet sich der Polarisationssensor, der den Drehwinkel misst. Links im Bild: Eine Welle mit integrierter Polarisationsfolie. 

Auf der Testplatine befindet sich der Polarisationssensor, der den Drehwinkel misst. Links im Bild: Eine Welle mit integrierter Polarisationsfolie. 

Foto: Fraunhofer IIS

Navigationsgeräte in Autos erfassen, anders als mobile, neben den Signalen des GPS-Satellitensystems jede Richtungsänderung eines Fahrzeugs. Die Daten ergänzen sich und sorgen für noch genauere Positionsangaben. Selbst in langen Tunneln, in denen es keinen Satellitenkontakt gibt, verlieren Navis dieser Art nicht ihre Lotsenfunktion.

Die Richtungsänderung ermitteln Drehwinkelsensoren, in diesem Fall auf magnetischer Basis. In Smartphones sorgen sie dafür, dass sich das Bild auf dem Display anpasst, wenn es um 90 Grad gedreht wird. Drehwinkelsensoren dieser Art sind unempfindlich und schmutzresistent. Deshalb lassen sie sich in rauen Umgebungen einsetzen, etwa in Produktionsstätten. Sie haben nur einen Nachteil: Sie sind nicht sonderlich präzise. Für Navi und Smartphone reicht es jedoch.

Licht schwingt in einer einzigen Ebene

Besser schneiden in diesem Punkt optische Drehwinkelsensoren ab. Deren Messergebnisse lassen allerdings zu wünschen übrig, sobald die optische Messstrecke verunreinigt ist, was in Fabriken ständig passiert. In Produktionsstraßen sorgen sie beispielsweise dafür, dass Bauteile, die auf Laufbändern durchgeschleust werden, an Weichen und Kreuzungspunkten so übergeben werden, dass sie weiterbearbeitet werden können, ohne neu positioniert zu werden. Die Sensoren ermitteln den Drehwinkel der Rollen, auf denen die Bänder laufen und steuern sie so, dass die Übergabe millimetergenau passt.

Bisher müssen die Fertigungstechniker Kompromisse machen: Entweder die Ungenauigkeit der magnetischen Sensoren akzeptieren oder häufige Störungen durch optische Sensoren. Damit ist künftig Schluss. Neue Sensoren, entwickelt am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen bieten hohe Präzision und geringe Störanfälligkeit. Sie arbeiten nach dem optischen Prinzip, aber mit polarisiertem statt normalem Licht, das in einer einzigen Ebene schwingt – völlig synchron, ähnlich wie Tänzerinnen in einer Revue.

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
EMSCHERGENOSSENSCHAFT und LIPPEVERBAND-Firmenlogo
Gruppenleiter*in Elektrotechnik (m/w/d) EMSCHERGENOSSENSCHAFT und LIPPEVERBAND
Evos Hamburg GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur EMSR (m/w/d) Evos Hamburg GmbH
Hamburg Zum Job 
Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH-Firmenlogo
Netzplaner (m/w/d) Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH
Schneverdingen-Neuenkirchen Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Tebis ProLeiS GmbH-Firmenlogo
MES Consultant (m/w/d) Tebis ProLeiS GmbH
Martinsried/Planegg, Erndtebrück, Aachen, Home-Office Zum Job 
Heraeus Electronics GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Head (m/f/d) of Global Quality Heraeus Electronics GmbH & Co. KG
Possehl Electronics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Advanced Engineer (w/m/d) Possehl Electronics Deutschland GmbH
Niefern-Öschelbronn Zum Job 
BEC Robotics-Firmenlogo
Application Engineer (m/w/d) BEC Robotics
Pfullingen Zum Job 
BEC Robotics-Firmenlogo
Konstrukteur (m/w/d) BEC Robotics
Pfullingen Zum Job 
Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur (W2) für das Lehr- und Forschungsgebiet "Automatisierungstechnik mit Schwerpunkt Antriebstechnik" Hochschule Esslingen - University of Applied Sciences
Esslingen am Neckar Zum Job 
Birkenstock Productions Hessen GmbH-Firmenlogo
Verantwortliche Elektrofachkraft (m/w/d) Birkenstock Productions Hessen GmbH
Steinau-Uerzell Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur für die Planung und Sicherstellung der europäischen Stromversorgung (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Netzgesellschaft Potsdam GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Strategische Netzplanung Strom Netzgesellschaft Potsdam GmbH
Potsdam Zum Job 
Narda Safety Test Solutions GmbH'-Firmenlogo
Einkäufer für den Bereich Elektrotechnik (m/w/d) mit der Möglichkeit zur Teamleitung Narda Safety Test Solutions GmbH'
Pfullingen Zum Job 
Evonik Operations GmbH-Firmenlogo
EMR-Anlageningenieur (m/w/d) Evonik Operations GmbH
Rheinfelden (Baden) Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Bachelor of Science / Bachelor of Engineering / Diplom / FH) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
Braunschweig Zum Job 
Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen-Firmenlogo
Ingenieur / Naturwissenschaftler (m/w/d) für den Einsatz im Arbeitsschutz / Umweltschutz / Verbraucherschutz (Master, Diplom Uni) Staatliche Gewerbeaufsicht Niedersachsen
verschiedene Standorte Zum Job 
Thyssengas GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Projektleiter Leitungsbau (m/w/d) Thyssengas GmbH
Dortmund Zum Job 
BG ETEM-Firmenlogo
Ingenieur/-in (m/w/d) für den Außendienst als Aufsichtsperson BG ETEM
Südschwarzwald, Freiburg, Donaueschingen Zum Job 
RHEINMETALL AG-Firmenlogo
Verstärkung für unsere technischen Projekte im Bereich Engineering und IT (m/w/d) RHEINMETALL AG
deutschlandweit Zum Job 
EMSCHERGENOSSENSCHAFT und LIPPEVERBAND-Firmenlogo
Gruppenleiter*in Elektrotechnik (m/w/d) EMSCHERGENOSSENSCHAFT und LIPPEVERBAND
Evos Hamburg GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur EMSR (m/w/d) Evos Hamburg GmbH
Hamburg Zum Job 
Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH-Firmenlogo
Netzplaner (m/w/d) Stadtwerke Schneverdingen-Neuenkirchen GmbH
Schneverdingen-Neuenkirchen Zum Job 

Ein bisschen Licht kommt immer durch

Die IIS-Forscher befestigen einen Polarisationsfilter auf dem Objekt, dessen Drehwinkel sie erfassen wollen, etwa auf einer rotierenden Welle, und richten einen Lichtstrahl darauf. Er fällt hindurch und landet in polarisierter Form auf der Welle, die es reflektiert. Das reflektierte Licht fällt auf mehrere optische Gitter und wird, weil es polarisiert ist, jeweils charakteristisch abgelenkt. Daraus lässt sich der Drehwinkel bestimmen. Normales Licht würde in alle Richtungen davonstieben.

Die ISS-Methode ist zwar nicht so genau wie die normale optische, aber besser als die magnetische, sagen die ISS-Forscher. Weil das Licht als breites Band auf den Polarisationsfilter fällt und nicht als feiner Strahl wie bei der rein optischen Methode kommt auch bei Teilverschmutzungen immer noch ein bisschen durch.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.