Measurement of magnetic fields for the testing of automotive sensors
| Autor: | Husstedt, Hendrik |
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| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2012 |
| Předmět: | |
| Popis: | Im modernen Auto werden mit Hilfe von Magnetfeldern und magnetischen Sensoren unterschiedliche MessgröÃen, wie Winkel, Position oder Drehzahl, berührungslos erfasst. Bevor ein Sensor in ein Auto eingebaut wird, muss dieser einen umfassenden Funktionstest durchlaufen. Bei magnetischen Sensoren bedeutet dies, dass neben elektrischen Stimuli auch magnetische Referenzfelder benötigt werden. Das Ziel der Arbeit ist es Konzepte zu entwerfen, um die für diese Tests verwendeten Magnetfelder genau untersuchen zu können. Dies bedeutet, dass alle drei Freiheitsgerade von Magnetfeldern an verschiedenen Positionen im Raum gemessen werden sollen. Die Amplitude der im Automobil eingesetzten Magnetfelder ist typischerweise im Bereich von 10myT - 200mT, und das zu untersuchende Volumen besitzt eine GröÃe von einigen Kubikzentimetern. Bei manchen Tests werden stark inhomogen Magnetfelder verwendet, welche beispielsweise einen Gradient von 1% pro 10mym besitzen. Deshalb muss für genaue Messungen eine hohe Positionsgenauigkeit erreicht werden. In der Arbeit werden zwei Messkonzepte entwickelt. Als erstes werden das Konzept und der Aufbau eines Messplatzes präsentiert, mit welchem die Geometrie und das Magnetfeld beliebiger Feldquellen genau vermessen werden können. Dieser Messaufbau wird als "Magnetfeld- und Koordinatenmessgerät"(MKMG) bezeichnet, und dieser besteht aus einem optischen und magnetischen Sensor, welche beide an einem Positioniersystem befestigt sind. Bevor eine Messung gestartet werden kann muss das MKMG genau kalibriert werden. Aus diesem Grund werden optische und magnetische Kalibriermethoden vorgestellt, und es wird eine ausführliche Fehlerabschätzung durchgeführt. SchlieÃlich werden das Messprinzip und die Funktionsweise des MKMG an zwei Messbeispielen veranschaulicht. Im zweiten Teil der Arbeit wird das Konzept und die Umsetzung eines dreidimensionalen magnetischen Ãberwachungssensor vorgestellt. Dieses Sensorsystem besteht aus drei eindimensionalen Hallsensoren, welche an einem gemeinsamen Aluminiumrahmen befestigt sind. Dieser Rahmen verfügt über Passlöcher, sodass in Kombination mit Passstiften eine genaue Positionierung ermöglicht wird. Darüber hinaus sind drei Luftspulen in den Rahmen verbaut, mit denen die Funktionalität der Hallsensoren in der Anwendung überprüft werden kann. Der gesamte Ãberwachungssensor ist für einen weiten Temperaturbereich ausgelegt, damit dieser im produktiven Umfeld von Automobilsensoren eingesetzt werden kann. Des Weiteren wird ein Messaufbau bestehend aus 12 Spulen präsentiert, mit dem wichtige geometrische Parameter des Ãberwachungssensors bestimmt werden können. In modern cars, magnetic fields are used in combination with magnetic sensors to contactlessly measure parameters such as angle, position, or angular velocity. Before a sensor is assembled in a car, it has to pass extensive tests where the full functionality is checked. For magnetic sensors, these tests include not only electric but also magnetic checks where an accurate reference field is needed. The focus of this thesis is to find concepts for the accurate measurement of magnetic reference fields used for the testing of automotive sensors. This means all three degrees of freedom of magnetic fields have to be measured at different positions in space. The fields, typically used in automotive applications, have amplitudes in the range of 10myT - 200mT, and the volume, where the field has to be measured, has a size of a few cubic centimeters. Moreover, the magnetic fields may be strongly inhomogeneous with a gradient in the range of 1% per 10 mym. In this thesis, two different measurement concepts are presented. First, the design and realization of a measurement station is shown which allows for scanning the geometry and the magnetic field of an arbitrary field source. This setup is denoted as "magnetic and coordinate measuring machine" (MCMM), and consists of an optical probe and a magnetic sensor which both are connected to moving axes. For accurate measurements, the MCMM has to be calibrated. Therefore, optical and magnetic calibration methods are discussed, and an extensive estimation of accuracy is performed. Finally, the functionality of the measurement station is demonstrated with two measurement examples. Second, the design and the realization of a monitoring sensor are depicted. This sensor consists of three one dimensional Hall sensors attached to a framework which provides reamed holes for an accurate positioning. In addition, three air coils are integrated into the framework so that a self-test and self-calibration is possible in the application. The complete monitoring sensor is designed for a wide temperature range so that it can be applied to the test environment of automotive magnetic sensors. Furthermore, a measurement setup, consisting of 12 air coils, is presented which allows one to analyze important geometrical parameters of the monitoring sensor. Hendrik Husstedt Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Klagenfurt, Alpen-Adria-Univ., Diss., 2012 |
| Databáze: | OpenAIRE |
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