Aktuální vydání

celé číslo

11

2021

Monitorování stavu zařízení, diagnostika, řízení údržby

Snímače a systémy řízení polohy a pohybu (motion control)

celé číslo

Bezkontaktní magnetorezistivní snímače polohy pro hromadné použití

Snímače polohy s elektrickým výstupem jsou malou, nicméně nezbytnou součástí mnoha strojů a strojních zařízení. Například v moderním automobilu je v průměru více než 60 různých snímačů k indikaci polohy klikové hřídele, škrticí klapky, spojky, závěsů kol a desítek dalších pohyblivých součástí. Vhodné snímače musí být levné (0,5 až 5 eur) a současně velmi odolné a spolehlivé. Klasické kontaktní mechanické spínače a potenciometrické snímače polohy i současné bezkontaktní konstrukce s magnety, mechanické indukční i využívající Hallův jev, mají mnohé nedostatky. Proto EU financuje v rámci svého programu vědeckotechnického rozvoje projekt Mundis. Cílem je realizovat citlivější, odolnější a současně levnější bezkontaktní snímač natočení (úhlové polohy) s využitím techniky magnetorezistivních nanokontaktů (Multiple Nanocontact Device – MUND) na principu jevu balistické magnetické rezonance (ballistic magnetoresistance – BMR).
 
Magnetorezistivita, závislost elektrického odporu některých materiálů na intenzitě magnetického pole, je známa od devatenáctého století, donedávna však neměla průmyslové využití. Jev GMR (giant magnetoresistance), objevený v roce 1998 a nyní využívaný v diskových pamětech počítačů, může být spolu s tzv. magnetorezistencí tenkých vrstev (thin-film magnetoresistance – TMR) použit i za základ snímačů polohy. Jde ovšem o metody vyžadující značné investice do výrobních zařízení typu obvyklého v polovodičovém průmyslu, a tudíž zajímavé jen pro velké firmy. Jev BMR má profesor Ricardo Ibarra, Universidad de Zaragoza, Španělsko, koordinátor projektu Mundis, za mnohem slibnější. Spočívá v tom, že elektrony jsou pro svůj magnetický moment (spin) při svém pohybu od jedné nanočástice ke druhé (odtud balistická) citlivé na magnetické pole. V daném případě jde o nanočástice oxidu železa deponované na substrátu z plastu.
 
Prvním reálným výsledkem projektu, dosaženým v lednu 2008, tři měsíce před plánovaným termínem, je vyzkoušený prototyp čtyřpolohového spínače ano/ne polohy řadicí páky automobilu s cílovou cenou 5 eur, při hromadné výrobě až 4 eura. Senzor vydrží 10 milionů pracovních cyklů a odolává vibracím, vlhkosti i tepelnému namáhání. Metoda je patentována a licenci k jejímu využívání mají španělské firmy Aragonesa de Componentes Pasivos (ACP), výrobce elektronických komponent, a Ficosa International, výrobce komponent a systémů pro automobily. Sériová výroba senzorů by měla začít během několika měsíců. Vývoj senzorů pro použití ve strojírenství dále pokračuje. Jinou velmi slibnou oblastí využití jevu BMR jsou biosenzory.
[IET Network News, 5. března 2008.]
(sk)