Erforschung und Entwicklung eines hochauflösenden induktiven Messsystems

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans-Heinrich Gatzen
• Fachliche Zuordnung: Mikrosysteme
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5450502

Im ersten Abschnitt des Fördervorhabens erfolgte die Erforschung, Entwicklung und dünnfilmtechnische Fertigung eines miniaturisierten, hochauflösenden, induktiven Wegmesssystems auf Basis des Inductosyn®-Prinzips. Bei dem entwickelten Mikromesssystem wurde die Wegmessung wie beim herkömmlichen Inductosyn® mittels eines Mäanderspulenpaares realisiert. Zur Vergrößerung der Kopplung zwischen den Mikrospulen wurden weichmagnetische Flussführungen integriert. Das Ziel bezüglich einer Systemteilung von kleiner 50 μm wurde erreicht, die prinzipielle Brauchbarkeit des Ansatzes wurde in ersten experimentellen Untersuchungen verifiziert. Im zweiten Abschnitt des Fördervorhabens stehen sowohl die Weiterentwicklung des Mikrosystems als auch der Ansteuerelektronik zu einem Gesamtsystem mit einer Interpolationsgenauigkeit von weniger als 0,1 μm im Vordergrund. Diese Interpolationsgenauigkeit macht das System zu einem Wegmesssensor, der in mikrotechnische Bauteile integriert zur Feinpositionierung sowie zur Positionsmessung von Mikrotischen, Mikroventilen und anderen Mikrobauteilen dienen soll. Der Schwerpunkt beim Mikromesssensor liegt in der Verbesserung des Sensors durch Maßnahmen zur Minimierung der Variation des Luftspalts zwischen Ständer und Läufer. Die erfolgt einerseits durch eine Änderung in der Zuordnung der zwei Sekundärspulen, andererseits durch Entwicklung eines Kugelführungssystems. Im Bereich der Messelektronik erfolgt eine Weiterführung der Arbeiten zur Entwicklung eines höchstauflösenden elektronischen Interpolators zur Auswertung der Maßstabssignale. Diese Aufgabe übernimmt wie im ersten Antragszeitraum im Rahmen eines Unterauftrags die Technisch-Physikalische Bundesanstalt (PTB). Zur Charakterisierung der Leistungsfähigkeit werden laterale Auflösung, Einfluss von Temperaturänderungen sowie Zuverlässigkeit der Messelektronik bei hoher Verfahrgeschwindigkeit untersucht. Ferner soll betrachtet werden, ob die zu entwickelnde Mikrokugelführung den Einfluss von Kippung und Abstandsänderung minimiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen