Projekt INOSENS – Untersuchungen zu einem intelligenten optischen Drehwinkelsensor

Der Trend möglichst eine Vielzahl von verschiedenen Sensoren auf kleinem Raum zu integrieren und deren gewonnene Messwerte möglichst sensornah zu verarbeiten, ermöglicht auch bei optischen Drehwinkelsensoren neue Möglichkeiten und Einsatzgebiete. Neben der Drehwinkelbestimmung einer verbundenen Achse, welche zur Grundfunktion des optischen Drehgeber gehört, können noch weitere Umgebungsparameter erfasst werden. Darunter zählen die Betriebs- und Umgebungstemperatur sowie mögliche Schwingungen des Drehgebers. Die Motivation dabei ist, eine Zustandsüberwachung des Drehgebers zu erzeugen, welche z. B. frühzeitig vor Überschreiten von Maximalwerten oder einem Ausfall warnt.

IMS CHIPS entwickelt in Kooperation mit der Hahn-Schickard-Gesellschaft in Stuttgart einen intelligenten optischen Drehwinkelsensor, welcher mehrere Umgebungsparameter erfasst und verarbeitet. Das komplexe Sensorsystem wird durch eine Kombination aus einem neuartigen optischen Ansatz zur Bestimmung des Drehwinkels und einer miniaturisierten Sensorplattform erreicht. Das Gehäuse sowie alle optischen Komponenten wurden speziell für den miniaturisierten Aufbau entwickelt. Die zentrale Komponente des optischen Drehgebers ist dabei ein vom IMS CHIPS entwickelter Schaltkreis mit integrierten Fotodioden (Opto-ASIC, siehe Titelseite) zur Bestimmung des Drehwinkels und der Temperaturmessung. Die miniaturisierte Sensorplatine dient als Träger aller Sensorelemente und verbindet den optischen Schaltkreis, das Gyroskop und einen leistungsstarken Mikrocontroller untereinander. Mit Hilfe des Gyroskops können erhöhte Vibrationen der Welle erkannt und z. B. vor deren Beschädigung gewarnt werden. Alle Sensorinformationen des Drehgebers werden von einem Mikrocontroller analysiert und mit intelligenten Funktionen verknüpft, um eine Zustandsüberwachung zu erhalten.