Folienpotentiometer So gut wie ein Standard-Potentiometer

Sensoren auf Potentiometerbasis sind in vielen automotiven, mobilen und industriellen Anwendungsbereichen für die Weg- und Winkelmessung erste Wahl. Die neuen Folienpotentiometer von Novotechnik könnten das Einsatzspektrum potentiometrischer Lösungen zusätzlich erweitern.

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Der Sensorikspezialist Novotechnik hat gemeinsam mit einem Partner Folientechnik auf die Weg- und Winkelsensorik übertragen. Die daraus resultierenden Lösungen kommen bzgl. Linearität und Lebensdauer dem bekannten Standard herkömmlicher Potentiometer sehr nahe.

So funktionieren die linearen Folienpotentiometer der Serie LFP: Sie bestehen aus einem FR4-Substrat (eine mit Epoxidharz getränkte Glasfasermatte) und einer Kollektorfolie, die durch einen Abstandhalter, dem Spacer, getrennt sind. Auf dem FR4-Substrat wird die Widerstandsbahn im Siebdruckverfahren aufgebracht. Auf der gegenüberliegenden Folie, der Kollektorfolie, ist eine niederohmige Kollektorbahn aufgedruckt. Die Kollektorfolie besteht aus einem FR4-Prepreg, das mechanisch sehr belastbar ist. Ein mechanischer Druck, meist durch ein einfaches Druckstück, bringt die Kollektorfolie mit der Widerstandsfolie in Kontakt. Damit ersetzen Kollektorfolie und Druckstück das klassische Schleifersystem; auch die Folienlösung liefert ein wegproportionales Ausgangssignal.

Der beschriebene Aufbau der Folienpotentiometer bringt in der Praxis mehrere Vorteile: Aufgrund des Aufbaus mit FR4-Substraten können Standardverfahren der Potentiometertechnik eingesetzt werden. Durch bewährte Siebdruckmischungen lassen sich hohe Lebensdauerdaten von mehr als 25 Mio. Zyklen realisieren – mehr als doppelt so viel, wie bisher von Folienpotentiometern gewohnt.

Die dem Druckverfahren mit entsprechenden Schichtdicken nachfolgende Linearisierung sorgt außerdem für Linearitätswerte von typischerweise +/- 0,4 % bei z.B. 50 mm Nutzlänge, bzw. +/- 0,3 % bei 500 mm. Damit müssen sich die neuen Folienpotentiometer hinsichtlich ihrer Genauigkeit nicht hinter Standard-Potentiometer-Lösungen verstecken.

Die Folienpotentiometer sind hermetisch dicht verklebt: Schmutz, Staub, oder Feuchtigkeit können nicht eindringen. Die Anforderungen der Schutzart IP67 werden mit Ausnahme des Steckers erfüllt. Da die Kollektorfolie aus einem sehr widerstandsfähigen FR4 Prepreg besteht und wie eine Schutzfolie über der Widerstandsschicht angebracht ist, muss man z. B. bei der Montage nicht befürchten, das Sensorsystem zu beschädigen. Gleichzeitig eignet sich das Folienpotentiometer für den Einsatz unter Umgebungstemperaturen bis +125 °C.

Kleine Unebenheiten beeinflussen das Messergebnis nicht

Der Aufbau des Messsystems mit einem rigiden Substrat aus FR4 hat zudem den Vorteil, dass kleinere Unebenheiten des Untergrundes oder z. B. Staubteilchen das Messergebnis nicht beeinflussen. Anders bei aktuellen, preisgünstigen Ausführungen mit einem Aufbau Folie auf Folie: Hier können selbst kleinste Staubteilchen auf dem Untergrund zu Verwerfungen in der Folie und dadurch zu Linearitätsfehlern oder gar Kurzschlüssen führen.

Die neuen Folienpotentiometer werden in Standardlängen zwischen 50 und 500 mm angeboten. Neben linearen Ausführungen sind rotative Systeme herstellbar. Dementsprechend breit gefächert ist das Anwendungsspektrum: Vergleichbar Schleifer-Potentiometern eignen sie sich z. B. für Stellsysteme in PKW- und LKW-Sitzen, Fensterhebern, Cabrioverdecken und Spiegelsystemen, sowie zum Positionieren von Solarpanels, Robotersystemen, Stellantrieben oder für Anwendungen in der Medizin- und Weltraumtechnik. Dass sie problemlos auch im Ex-Bereich arbeiten, dürfte ebenfalls für viele Applikationen interessant sein. (jv)

Zur Produktübersicht von Novotechnik.

Zum Datenblatt der Baureihe LFP.

* Dr. Tobias Eckert ist Leiter Technologiezentrum Potentiometer bei Novotechnik; Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee.

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