Im Labor Sensor Systeme an der Fakultät Elektro- und Informationstechnik der Ostbayerischen Technischen Hochschule Regensburg (OTH Regensburg) wurde unter Betreuung von Prof. Dr. Robert Sattler im Wintersemester 2018/2019 ein Gerät zur Visualisierung und Vermessung von Magnetfeldern entwickelt. Verantwortlich für das mit dem Innovationspreis der Josef-Stanglmeier-Stiftung prämierte Projekt war der Mechatronikstudent Moritz Ehrensberger, der im Rahmen seiner Bachelorarbeit sämtliche Aspekte von der Konzeptionierung über die Hardwareentwicklung bis zur Softwareentwicklung erarbeitete.
Mit dem Sensorfeld aus 100 winzigen Magnetfeldsensoren können bereits kleine Änderungen oder Verzerrungen des vorherrschenden Magnetfelds detektiert und visualisiert werden. Dabei messen die Sensoren nicht nur den Betrag des Magnetfelds, sondern auch die dreidimensionale Ausrichtung der Feldvektoren.
Durch die Verwendung günstiger Sensoren konnten die Materialkosten des Aufbaus gering gehalten werden, allerdings weichen diese in einigen Belangen vom idealen Magnetfeldsensor ab. Um diese Fehler der Sensoren bei Messungen kompensieren zu können, wurde zusätzlich ein einfach durchzuführendes Kalibrierungsverfahren entwickelt, das die einzelnen Sensoren charakterisiert und ihre Empfindlichkeiten aufeinander abgleicht.
Weitere Anwendungsbereiche eines Sensorfelds
Über die ursprüngliche Intention hinaus, nämlich der Darstellung von Magnetfeldern zu Demonstrations- und Lehrzwecken, ergaben sich im Laufe des Projekts noch weitere Anwendungsbereiche für ein solches Sensorfeld. So kann beispielsweise durch eine mathematisch aufwändige Weiterverarbeitung der Messdaten die Position und Orientierung magnetischer Materialien im Umfeld der Sensormatrix millimetergenau bestimmt werden. Als möglicher Anwendungsbereich hierfür wird aktuell die Nutzung im medizinischen Bereich zur Lokalisierung von Endoskopen untersucht.
Neben der Position des Magnets kann anhand dieses Verfahrens auch auf dessen Magnetisierungsstärke geschlossen werden. Im Vergleich zu gängigen Messverfahren ist die hier umgesetzte Methode deutlich schneller und weniger fehleranfällig. Anwendung fand diese Messmethode bereits bei der Untersuchung von Magneten, die für das „Ingenieure ohne Grenzen“-Projekt „Water is Light“ verwendet werden sollten. Das Ergebnis der Messung konnte jedoch aufzeigen, dass ihre Magnetisierung deutlich geringer war, als im Datenblatt angegeben, und sie somit für den Einsatz in der entwickelten Turbine nicht geeignet sind.
