Magnetische und optische Encoder-Technologien im Vergleich

Abstract:
Mixed-Signal Sub-µm CMOS Technologien erlauben System-on-Chip Realisierungen mit integrierten Sensoren zur Positionsbestimmung, z.B. Fotodioden und Hall-Elemente. Ergänzend entstehen applikationsspezifische magnetische Mikrosysteme auch durch eine individuelle Chip-Assemblierung von XMR-Sensoren zusammen mit Signal-Konditionier-ICs und Interpolatoren. Mit den neuesten Entwicklungen der Hall- bzw. XMR-Technologien ergeben sich Alternativen zu den etablierten optischen Lösungen zur Positionsbestimmung. In dem Beitrag werden im Vergleich die jeweiligen Vor- und Nachteile gegenübergestellt und die mikrosystemtechnisch erreichbaren Parameter aufgezeigt. Absolute optische Encoder nutzen eine präzise Maßverkörperung und profitieren von der System-on-Chip Integration bzgl. Auflösung und kleiner Bauform. Dabei werden neben mehrspuriger Abtastung digitaler Codes analoge Signale interpoliert, um Zwischenwerte zu generieren. Überträgt man die mit optischen Systemen erlernten Konzepte zur Signalkonditionierung und passt diese an die Besonderheiten der zudem weiterentwickelten Magnetfeldsensoren an, werden neue magnetische, ebenfalls hochpräzise Positionssensoren möglich mit Alleinstellungsmerkmalen, die sie nicht nur in rauer, staubiger und feuchter Umgebung auszeichnen. Der Beitrag zeigt die Konsequenzen aus der Sensorik für die Signalverarbeitung und die Chancen für die Applikationen im Vergleich. Dabei wird deutlich, warum magnetische Mikrosysteme durch die Fortschritte der magnetischen Mikro- und Nano-Technologien neue Bereiche u.a. in Automobil-, Industrie- und Medizintechnik erobern und einen Schwerpunkt für BMBF-Förderprojekte und für vielfältige Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten darstellen.