1 Überblick über die Sensorik

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300 5.6 Anwendungen von Magnetsensoren 5.6 Anwendungen von Magnetsensoren 301
Aufgrund dieser Eigenschaften können mit Hilfe von Magnetsensoren weitere Sensorfunktionen
für die Messung nichtmagnetischer Größen abgeleitet werden, wie z.B. eine
Druck- oder Beschleunigungsmessung über induktive Druckaufnehmer (Abschnitt 4.3)
und viele andere (Tab. 5.6-2).
Tab. 5.6-2 Messung nichtmagnetischer Umweltgrößen mit Magnetsensoren (nach [5.34]):
P (primärer Effekt) kennzeichnet eine direkte Messung magnetischer Größen,
S (sekundärer Effekt) eine abgeleitete.
Bild 5.6-1
Messung des Magnetfeldes im Luftspalt eines Eisenkerns (nach [5.9]): Durch
Verwendung kleiner Luftspaltbreiten δ kann die magnetische Induktionsflußdichte
im Luftspalt vergrößert werden. Die Anwendung des Durchflutungsgesetzes
(Band 1, Abschnitt 7.1.1 oder Band 11) ergibt für n Windungen, die von einem Strom
I durchflossen werden, die Beziehung
Dabei läuft die geschlossene Kurve C durch den Ringkern (Weglänge l Fe , dort hat die magnetische
Feldstärke den Wert H Fe ) und den Luftspalt (Feldstärke H L ). Die magnetische Induktionsflußdichte
ist im Kern und Luftspalt konstant (Abwesenheit magnetischer
Monopole nach (5.5.3-4)), d.h. es gilt mit den Ergebnissen aus Band 1, Abschnitt
7.1.5:
Aus der großen Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten für Magnetsensoren werden
im folgenden einige typische aus dem Bereich der Industrie- und Verbraucherelektronik
ausführlicher besprochen. Die meisten Anwendungen sind nicht sensorspezifisch, d.h.
es können z. B. ebenso Hallsensoren wie magnetoresistive Permalloy-Sensoren oder andere
eingesetzt werden, sofern deren Empfindlichkeit vergleichbar ist.
Magnetfeld- und Strommessung: Für die exakte Messung von hinreichend großen
Magnetfeldern werden wegen ihrer Linearität und Vorzeichenabhängigkeit überwiegend
Hallsensoren eingesetzt (Bild 5.6-1). Magnetfelder in hochpermeablen Eisenkernen
können sehr empfindlich gemessen werden, wenn sich die Hallsonde in einem Luftspalt
befindet, weil dort das Magnetfeld außerordentlich verstärkt wird (Gleichung 3).
Weiterhin ist eine sehr empfindliche Messung des Spulenstroms I möglich (Gleichung
4), bei welcher die Stromleitung nicht aufgetrennt zu werden braucht (kontaktfreie
Strommessung).
Eingesetzt in (1) ergibt sich nach Auflösung nach B L :