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14. November 2002
Neigungssensor erhält Innovationspreis
(he) Ein neuartiger in Baden-Württemberg entwickelter Neigungssensor macht weltweit Karriere. Jetzt zeichnete das US-Technologiemagazin Research & Development (R&D Magazine) in Chicago den drei Millimeter großen Thermischen Neigungssensor als eine der weltweit wichtigsten Innovationen des letzten Jahres aus.
Mit der Entwicklung des Neigungssensors hatte das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft (HSG-IMIT) in Villingen-Schwenningen ein früheres Patent des Passauer Erfinders Dipl.-Ing. Heinz Plöchinger aufgegriffen und produktionsreif gemacht. Entwicklungspartner des HSG-IMIT bei diesem Projekt ist die Vogt electronic AG aus Erlau (Kreis Passau). Sie hat eine Lizenz für den Sensor erworben und bringt ihn derzeit auf den Markt. Der Neigungssensor basiert auf dem Prinzip der natürlichen Konvektion von Wärme in einem geschlossenen Gehäuse. Er besteht im wesentlichen aus einem Siliziumchip mit einem Heizelement in der Mitte und benachbarten Temperatursensoren in einer Kapsel. Wird der Sensor geneigt, so verändert der vom Heizelement aufsteigende, warme Luftstrom seine Lage relativ zum Gehäuse. Dies wird von den Temperatursensoren erkannt und ausgewertet. Im Unterschied zu vielen herkömmlichen Neigungssensoren werden keinerlei mechanische Teile mehr benötigt. Der neue Sensor reagiert im Medium Luft bereits nach 300 Millisekunden und kann Lageveränderungen schon ab 0,007 Grad erkennen. Seine Sensitivität wird mit 1,6 Millivolt/Grad angegeben. Der Messbereich erstreckt sich über eine volle Umdrehung (360°). Die Messgenauigkeit und hohe Auflösung des Neigungswinkels entsprechen derjenigen konventioneller Hochleistungssensoren. Das Herzstück des Sensors besteht aus einem nur drei Millimeter großen Siliziumrahmen. Beim Herstellungsprozess bleiben im Fenster dieses Rahmens parallele Stege wie Saiten einer Harfe stehen. Der mittlere Steg dient als Heizdraht, die seitlichen lassen sich als Thermometer nutzen. Aus dem Zusammenspiel des elektrischen Widerstands des Siliziums und der angeschlossenen Elektronik ergeben sich die notwendigen Signale für exakte Messungen. Der Winzling hat keinen mechanischen Verschleiß, verbraucht kaum Energie (~ 20 Milliwatt) und lässt sich einfach und preiswert in großen Stückzahlen aus Siliziumwafern fertigen. Es werden standardisierte SOI-Wafer verwendet, die bereits komplett mit tragender, isolierender und leitender Schicht ausgestattet sind (SOI = silicon on insulator).
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