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Magnetic Sensors with No Remanence for Aircraft Application

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Neuartige Spannungs- und Stromsensoren für zukünftige Flugzeuge   

EU-Forscher verwendeten eine Technologie, mit der die Größe und das Gewicht von Sensoren an Bord von Flugzeugen deutlich reduziert werden soll. Innovative Sensortechnik ist eine wichtige Voraussetzung für Flugzeuge mit mehr Elektronik, die die Sicherheit verbessern und die Auswirkungen auf die Umwelt verringern soll. 

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Eine hochpräzise Strom- und Spannungsmessung ist von wesentlicher Bedeutung für die Optimierung von Bordnetzen, deren Stromverbrauch und Komplexität immer mehr zunimmt. Die Avionik-Industrie nutzt Strom- und Spannungssensoren in Form von Shunt- oder Widerstandsteilergeräten, Hall-Effekt-Geräten oder Transformatoren. Ein Schwachpunkt dieser herkömmlichen Magnetsensoren ist allerdings die Remanenz, die einen Offset-Drift erzeugt. Die Forscher des Projekts NEELEFFECTINTHESKY (Magnetic sensors with no remanence for aircraft application) nutzten eine innovative magnetische Nanotechnologie, entwickelt von einem in Frankreich ansässigen Unternehmen. Die Grundlagen der Sensortechnik liegen in der Grundlagenphysik und die Basis bildet die Verwendung eines nanostrukturierten, superparamagnetischen Komposits mit einzigartigen magnetischen und mechanischen Eigenschaften. Dieses flexible Material aus Teilchen, deren Größe weniger als 10 nm beträgt, eliminiert die magnetische Remanenz vollständig. Mit hoher Genauigkeit sowohl für schwache als auch für starke Ströme kann diese Sensortechnologie sowohl AC- als auch DC-Ströme messen, selbst in schwierigen Umgebungen etwa bei Vibrationen, hohen Temperaturen oder elektromagnetischen Störungen. Die Projektmitglieder konzentrierten sich auf die Validierung diese Technologie für Avionik-Sensoren und dann auf die Entwicklung von Prototypen für fünf Stromsensoren und fünf Spannungssensoren. Mit dem Anstieg der Verwendung von Strom an Bord verwalten die Netzwerke Ströme mit sehr hohen Intensitäten und Spannungen. Sensoren schützen nicht nur Ausrüstung und Personal gegen Fehlerströme, sie stellen auch gleichzeitige die genaue Energiemessung in restriktiven elektromagnetischen Umgebungsbedingungen und bei extremen Temperaturen sicher. Das Team arbeitete den der Konstruktion von vielseitigen Sensoren, die sowohl in kalten Zonen (Umgebungstemperaturen von weniger als -60 °C) als auch in heißen Zonen (Umgebungstemperaturen von mehr als 115 °C) genau arbeiten könnten. Der angestrebte Gesamtstromverbrauch für die Closed-Loop-Stromsensoren betrug weniger als 1 W. Diese Sensoren sollten außerdem gegen elektrische Störungen immun sein. Darüber hinaus untersuchten die Forscher die Möglichkeit, die gleiche elektronische Schaltung für die Spannungs- und Stromsensoren zu verwenden. Doch die Vielseitigkeit, reduzierte Größe und das geringere Gewicht der Sensor-Prototypen können diese in einem kompakten anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis integriert werden, um das Gewicht der nächsten Generation von Flugzeugen zu reduzieren.  

Schlüsselbegriffe

Spannung, Stromsensoren, Flugzeuge, magnetische Sensoren, Remanenz, NEELEFFECTINTHESKY 

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