Het GMR-effect (Giant Magneto Resistance ofwel reuzenmagneetweerstand) werd op het eind van de jaren tachtig ontdekt. Nog vóór de eeuwwisseling werd de technologie toegepast in harde schijven. De nieuwe generatie hoeksensoren van Novotechnik maakt eveneens gebruik van het GMR-effect.
Het GMR-effect is een kwantummechanisch verschijnsel dat in dunne filmstructuren uit ferromagnetische (FM) en niet-ferromagnetische (NM) lagen wordt waargenomen. Worden twee magnetische lagen (sensorlaag en referentielaag) gescheiden door een niet-magnetische laag van slechts enkele atomen dik, dan oriënteren de magneetmomenten van de beide lagen zich tegenover elkaar zodra een extern magnetisch veld op wordt aangelegd. Omdat de oriëntatie van de referentielaag kan worden vastgehouden, kunnen de lagen parallel of antiparallel ten opzichte van elkaar worden gericht.
Wanneer de magnetische momenten in deze ‘sandwich’ omkeren, verandert de elektrische weerstand . Staan ze parallel aan elkaar, dan daalt de weerstand tot de minimale waarde; bij antiparallelle oriëntatie daarentegen bereikt de weerstand zijn maximale waarde.
Multiturn-sensoren
Novotechnik (in Nederland vertegenwoordigd door AR Sensors) heeft een multiturn-sensor ontwikkeld die gebruik maakt van het GMR-effect. Deze kan, boven op het hoeksignaal, in stroomloze toestand zonder bufferbatterij en zonder reductietrap tot zestien omwentelingen tellen en langdurig opslaan. Hij werkt contactloos dankzij het magnetische principe en verslijt daardoor nagenoeg niet. Daarbij levert hij absolute positiewaarden en stelt als echt ‘True power on’ systeem de meetwaarden direct na het inschakelen ter beschikking. In principe fungeert de multiturn-sensor daarbij als schuifregister.
Qua opbouw bestaat de sensor uit een zogenaamde domeingeneratoren een bepaald aantal spiraalarmen. Het aantal armen is bepalend voor het maximaal te detecteren aantal omwentelingen. Door combinatie van een sensor volgens dit principe met een andere 360°-sensor – die de draaihoek in het singleturn-gebied bepaalt – kan men nu ook bij meerdere omwentelingen hoek en toerental stroomloos en zonder slijtage bepalen.
De multiturn-sensor met GMR-technologie kan worden beschouwd als vervanger van de tienslags en vijfslags potentiometer. Dit geldt qua maatvoering en in zekere zin ook voor de prijs: de GMR-sensor is goedkoper dan een absolute encoder. De multiturn-sensor kan bij de meest uiteenlopende lineaire en roterende positioneeraandrijvingen worden gebruikt om de positie van de aandrijfspindel over meerdere omwentelingen te bepalen. In veel industriële sectoren kan men hierdoor compacte en betaalbare aandrijvingen realiseren voor appendages. Ook in de transporttechniek ontstaan nieuwe mogelijkheden.
Een volledige beschrijving van deze sensor vindt u in Aandrijftechniek van juni 2008. U kunt hier een proefnummer aanvragen.
