Entwurf eines absolut messenden Positionssensors für Weltraumrobotikapplikationen auf Basis eines digital codierten magnetoresistiven Messprinzips

Abstract

Diese Arbeit zeigt ein Konzept zur Verwirklichung eines absolut messenden Drehgebers für die Verwendung in Deep-Space Robotikapplikationen. Beim Gebrauch von digitalen Elektronikkomponenten wird die K.I.S.S.-Methode (Keep It Simple and Stupid) verfolgt, um ein möglichst robustes und strahlentolerantes Messsystem zu entwerfen. Herkömmliche Positionsmessprinzipien stützen sich meist auf die Verwendung digitaler Elektronikbauteile, welche entweder gar nicht oder nur schwer für Deep-Space Missionen einsetzbar sind. Der für diese Arbeit entwickelte Drehgeber besteht aus einem Ferritring, der mit einem digitalen Pseudo-Random Code (PRC) magnetisiert ist und durch ein Sensorarray ausgelesen wird. Das Array ist aus mehreren GMR-Sensoren (Giant Magnetoresistance) aufgebaut und wird radial am Ferritring positioniert. Aus dem gelesenen Teilcode kann durch entsprechende Interpretation die Absolutposition bestimmt werden. Neben dem PRC ist als zweite Spur eine Inkrementalspur aufmagnetisiert, die der Erhöhung der Auflösung dient und nach der Auswertung der Absolutposition für die weitere Positionsbestimmung genutzt wird. Nach der Signalverarbeitung in einer entsprechend strahlentoleranten Triggerelektronik können die ausgegebenen Logikpegel direkt in einem digitalen Baustein, wie z.B. FPGA (Field Programmable Gate Array), verarbeitet werden.