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antriebstechnik 12/2015

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SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK 7 Milliarden Lichtjahre Sensoren erfassen Position im weltgrößten Radioteleskop Robert Luong Die natürlich vorkommenden Radiowellen aus dem Weltall sind bereits extrem schwach, wenn sie die Erde erreichen. Deshalb sind bei den Radioteleskopen Präzision und Empfindlichkeit extrem wichtig. Erfahren Sie, wie Positionssensoren hier helfen. Radioteleskope werden in einer Vielzahl von Formen und Größen gebaut, je nachdem welche Frequenzen empfangen werden sollen. Nun steht ein Gerät kurz vor der Fertigstellung, dass auch aufgrund seiner Größe weltweit einmalig sein wird: Das 100 Millionen Euro teure Teleskop FAST (Five hundred Metre Aperture Spherical Radio Telescope) mit seinem Durchmesser von 500 m gilt bereits jetzt schon als wissenschaftliches Wunder und wird in einem abgelegenen Tal im Südwesten Chinas, in der Provinz Guizghou errichtet. Bislang ist ein Radioteleskop mit einem Durchmesser Robert Luong ist Technischer Marketing Manager Industrie bei der MTS Sensor Technologie GmbH & Co. KG in Lüdenscheid von 305 m im Arecibo Observatorium in Puerto Rico der Rekordhalter. Dieses wird FAST jedoch nach der Fertigstellung im nächsten Jahr bei weitem übertreffen. Es wird dreimal empfindlicher sein und auch Radio signale empfangen, die sieben Milliarden Lichtjahre entfernt sind. Alternativer Mechanismus Elementarer Bestandteil eines Radioteleskops ist eine reflektierende Schüssel, die alle empfangenen Radiowellen konzentriert gebündelt an einen RF-Empfänger schickt, der über dem Zentrum befestigt ist. Beim FAST-Teleskop hingegen fährt der Empfänger an Seilen über die Reflektorfläche, sodass sich die Fokussierung entsprechend einstellen lässt. Die Ausmaße des FAST-Teleskops sind riesig: Die reflektierende Fläche von knapp 1 km 2 würde in einer freistehenden Trägerstruktur atemberaubende 11 000 t wiegen. Die Ingenieure beschlossen, auch aufgrund des Gewichts, das Teleskop in einem 800 m breiten, abgelegenen Talkessel zu bauen. Wegen der riesigen Abmessungen kann der Spiegel des Teleskops nicht wie traditionelle Teleskope geschwenkt werden. Ein alternativer Mechanismus muss deshalb gewährleisten, dass das Reflektorelement variabel gedreht werden kann. Nur mit dieser Flexibilität können unterschiedliche Bereiche des Nachthimmels erforscht werden. Die reflektierende Oberfläche ist deshalb keine einzige, feststehende Fläche. Sie besteht vielmehr aus einem Zusammenschluss von 4450 dreieckigen Aluminiumplatten, von denen jede einzelne durch ein eigenes, separates Antriebssystem bewegt und damit schräg gestellt werden kann. Die richtige Positionierung jeder einzelnen Reflektorplatte ist einer der kritischen Aufgaben im Betrieb. Denn jede auch noch so geringe Ungenauigkeit kann sich gravierend auf die Qualität der erfassten Daten auswirken. Überdies muss die langfristige Effektivität des Positionierungssystems sichergestellt sein, insbesondere wegen der Vielzahl der reflektierenden Platten und der weit abgelegenen Lage, wo Reparaturen nur schwierig und mit erheblichen Kosten durchgeführt werden können. Positionssensoren für jeden Zylinder Zur Steuerung der Schwenkbewegung der Reflektorfläche werden unterhalb der FAST- 01 In jedem Zylinder steckt ein Positionssensor der E-Serie von MTS Sensors 36 antriebstechnik 12/2015

SENSORIK UND MESSTECHNIK Reflektorplatten Hydraulikzylinder eingebaut. Diese werden durch elektrohydraulisch betriebene Stellglieder ergänzt, welche für die Bewegung der Platten zuständig sind. In allen Zylindern sind magnetostriktive Positionssensoren der E-Serie von MTS Sensors integriert, die auf die proprietären Temposonics-Technologie basieren. Die von den Projektingenieuren ausgewählten Sensoren bieten eine Kombination aus Robustheit, Kosteneffizienz und kompakter Bauweise. Die Langzeitgenauigkeit ist mit einer Linearitätsabweichung von < 0,02 % (vom Messbereichsende) und Mess wiederholgenauigkeit von 0,005 % (vom Messbereichsende) branchenführend. Die Sensoren haben ein digitales SSI-Ausgangs signal, welches die Systeminte gration erleich tert und eine hohe Signalqualität gewährleistet. Die Sensorgehäuse bieten die Schutzart IP69K und sind damit vor eindringenden Flüssigkeiten, hohen Temperaturen und Drücken geschützt. Auch dank ihrer Edelstahlkonstruktion eignen sie sich für den Einbau in Hydraulikzylinder. Die Messlängen der Sensoren der E-Serie reichen von 50 mm bis zu 2 500 mm. Sie sind schockfest bis 100 g und vibrationsfest bis 15 g bei Frequenzen von 10 Hz bis 2 000 Hz. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen -40 °C bis 75 °C, die maximale relative Luftfeuchtigkeit beträgt 90 %. Das magnetostriktive Messverfahren ist eine hochgenaue und zuverlässige Methode, mit der eine Position bestimmt werden kann. Sensoren, die diese Technologie verwenden, sind effektiv verschleißfrei, arbeiten zuverlässig und sind damit für den Einsatz in extrem anspruchsvollen Umgebungen 02 Das magnet o- striktive Prinzip der Positionssensoren geeignet. Temposonics-Sensoren sind unempfindlich gegenüber Vibrationen, starken Stößen oder hohen Drücken. Eine Neukalibrierung ist nicht notwendig, da die Ausgangssignale einer absoluten Position entsprechen und nicht einen relativen Wert ausgeben. Alles im Blick Dank der beweglichen und reflektierenden Platten, in denen die Technologie von MTS Sensors integriert sind, wird FAST die Erforschung unterschiedlicher Bereiche des Nachthimmels ermöglichen. Das neue Radio- teleskop unterstützt eine Ablenkung von 40° von seinem Zenit, wohingegen das Arecibo- Teleskop mit seiner vollständig unbeweglichen Reflektorfläche nur eine Ablenkung von 20 ° bewältigen kann. Infolgedessen wird FAST Radiofrequenzen gleichzeitig aus 19 verschiedenen Himmelsbereichen auffangen. Es wird das Arecibo-Teleskop mit nur sieben Arealen in den Schatten stellen und einen unübertroffen umfassenden Zugang in das die Erde umgebende Universum bieten. Foto: Aufmacherbild: Fotolia www.mtssensors.com Folgen Sie uns auch online! www.antriebstechnik.de www.facebook.com/antriebstech www.twitter.com/antriebstech google.com/+AntriebstechnikDe hält Sie stets auf dem Laufenden EA_QR-Online_185x90_2015_07.indd 5 antriebstechnik 01.07.2015 12/2015 15:13:10 37

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