DE102004045810A1 - Magnetsensoranordnung - Google Patents
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- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
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Abstract
Es wird eine Magnetsensoranordnung zur Auswertung der Signale von magnetfeldempfindlichen Sensorelementen (2, 3) vorgeschlagen, bei dem die durch bewegte Geberelemente (4, 5) verursachten Magnetfeldänderungen auswertbar sind. Zur Auswertung der Bewegung von zwei Geberelementen (4, 5) ist ein einziger Permanentmagnet (1) vorhanden, wobei jeweils ein Pol des Permanentmagneten (1) einem Geberelement (4, 5) und einem Sensorelement (2, 3) zur Erfassung der Bewegung des jeweiligen Geberelements (4, 5) zugeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Magnetsensoranordnung, insbesondere zur magnetischen Erfassung und Auswertung der Bewegung eines Geberrades oder eines linear bewegten Geberelements, nach der Gattung des Hauptanspruchs.
- Bekannt sind hierbei sogenannte aktive Weg-, Drehzahl- oder Positionssensoren, wie sie zum Beispiel zur Steuerung von Motoren oder auch in Getriebe- oder Fahrdynamiksteuerungen bei Kraftfahrzeugen zu Messzwecken eingesetzt werden. Mittels eines magnetfeldempfindlichen Elementes wird die Amplitude des durch ein Geberelement veränderten Magnetfeldes bestimmt und abhängig von diesem Magnetfeld beispielsweise ein Komparator geschaltet, der zu einer Änderung des elektrischen Ausgangssignals führt.
- Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der
DE 100 09 173 A1 (WO 2001 63213 A1) bekannt, bei der ein Permanentmagnet darüber hinaus noch mit einem zusätzlichen weichmagnetischen Bauteil versehen ist und die Bewegung eines ferromagnetischen Geberelements mit einem zwischen dem Permanentmagneten und dem Geberelement angeordneten magnetfeldempfindlichen Element erfasst wird. Das magnetfeldempfindliche Element kann ein einfacher oder ein differenzieller Sensor sein und auf einer Hall- oder einer anderen Magnetfeldsensor-Technologie, wie zum Beispiel AMR oder GMR, beruhen. - Bei diesen Anordnungen kommt es in der Regel darauf an, dass die Anordnung der Magneten so gestaltet ist, dass mit möglichst wenig Bauelementen auf kleinstem Bauraum eine effektive Magnetsensoranordnung geschaffen werden kann.
- Vorteile der Erfindung
- Bei einer Magnetsensoranordnung zur Auswertung der Signale eines magnetfeldempfindlichen Sensorelements, bei dem in der eingangs erwähnten Art die durch ein bewegtes Geberelement verursachten Magnetfeldänderungen und die dadurch bewirkten Schaltflanken auswertbar sind, wird erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise zur Auswertung der Bewegung von zwei Geberelementen ein einziger Permanentmagnet oder eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnet feldes vorgesehen. Jeweils ein Pol des Permanentmagneten ist hierbei einem Geberelement und einem Sensorelement zur Erfassung der Bewegung des jeweiligen Geberelements zugeordnet.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Geberelement jeweils ein Geberrad, wobei die Geberräder zur Bewirkung des Ausgangssignals im jeweiligen Sensorelement jeweils mit einer Zahn-/Lückengeometrie am Umfang versehen sein können, die eine gleiche oder eine ungleiche Zahn-/Lückenzahl aufweisen.
- Mit der Erfindung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, dass zwei Magnetkreise mit einem Magneten gebildet werden können, wobei dann beide Pole zur Erzeugung jeweils eines Magnetkreises genutzt werden. Somit können zwei voneinander unabhängige Sensorelemente einen gemeinsamen Magneten nutzen, wobei die Wechselwirkung dieser beiden Magnetkreise bei den hier in Betracht kommenden Anwendungen vernachlässigbar ist. Es wird hiermit ein kleinst möglicher Bauraum für einen Magnetfeldsensor mit zwei radialen Geberspuren ermöglicht.
- Weiterhin ist auch eine Optimierung der Magnetkreise durch sogenannte Homogenisierungsscheiben oder Flussleitstücke auf einfache Weise durchführbar. Bei dem erfindungsgemäßen Permanentmagneten ist die Geometrie nicht entscheidend, so dass mögliche Bauformen rund, eckig etc. sein können, bzw. aus sinter- und kunststoffgebundenen Magnetmaterialien bestehen können.
- Ebenfalls sind bei der erfindungsgemäßen Magnetsensoran ordnung viele Maßnahmen zur Grundfeldreduzierung, wie beispielsweise durch die eingangs genannte
DE 100 09 173 A1 durchführbar. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Permanentmagneten zur Reduzierung der Grundmagnetisierung jeweils mit einer Kappe aus weichmagnetischen Material versehen sind. - Zeichnung
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Magnetfeldsensors mit zwei Geberrädern als Geberelemente, die jeweils den Polen eines einzigen Permanentmagneten zugeordnet sind und -
2 eine Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Magnetfeldsensors mit Kappen zur Reduzierung des Grundmagnetfeldes. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In
1 ist eine Magnetsensoranordnung mit einem Permanentmagneten1 und magnetfeldempfindlichen Sensorelementen2 und3 , beispielsweise Hallelemente, zur Erfassung der Drehbewegung von Geberrädern4 und5 gezeigt. Die Geberräder4 und5 können z.B. durch eine entsprechende Zahn-/Lückengeometrie bei einer Drehbewegung Impulse entsprechend dem jeweiligen Drehwinkel oder der Drehbewegung durch eine Modulierung des jeweils zugeordneten Magnetfeldes erzeugen. - Hierbei wird mit dem Geberrad
4 über den Magnetkreis am Nordpol des Permanentmagneten1 das Sensorelement2 und mit dem Geberrad5 über den Magnetkreis am Südpol des Permanentmagneten2 das Sensorelement3 angesprochen. - Aus
2 ist ein Ausführungsbeispiel zu entnehmen, bei dem mit jeweils einer Kappe6 , die sich über den jeweiligen Nord- und Südpol des Permanentmagneten1 erstreckt, der Einfluss des Grundmagnetfeldes auf die jeweilige Auswertung der Magnetfeldänderungen in den Sensorelementen2 und3 reduzieren lässt.
Claims (7)
- Magnetsensoranordnung, – zur Auswertung der Signale mindestens eines magnetfeldempfindlichen Sensorelements (
2 ,3 ) bei dem die durch ein bewegtes Geberelement (4 ,5 ) verursachten Magnetfeldänderungen auswertbar sind, mit – einem Permanentmagneten (1 ), dessen Feldverlauf bei einer Vorbeibewegung des Geberelements (4 ,5 ) im ortsfesten Sensorelement (2 ,3 ) ein Ausgangssignal bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Auswertung der Bewegung von zwei Geberelementen (4 ,5 ) ein einziger Permanentmagnet (1 ) vorhanden ist, wobei jeweils ein Pol des Permanentmagneten (1 ) einem Geberelement (4 ,5 ) und einem Sensorelement (2 ,3 ) zur Erfassung der Bewegung des jeweiligen Geberelements (4 ,5 ) zugeordnet ist. - Magnetsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass – der Permanentmagnet (
1 ) zur Reduzierung der Grundmagnetisierung jeweils mit einer Kappe pro Pol (6 ) aus weichmagnetischen Material versehen ist. - Magnetsensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Optimierung der beiden Magnetkreise des Permanentmagneten (
1 ) durch Homogenisierungsscheiben oder Flussleitstücke vorgenommen wird. - Magnetsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Geberelement jeweils ein Geberrad (
4 ,5 ) ist. - Magnetsensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Geberräder (
4 ,5 ) zur Bewirkung des Ausgangssignals im jeweiligen Sensorelement (2 ,3 ) jeweils mit einer Zahn-/Lückengeometrie am Umfang versehen sind, die eine gleichen Zahn-/Lücken Anordnung aufweist. - Magnetsensoranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Geberräder (
4 ,5 ) zur Bewirkung des Ausgangs signals im jeweiligen Sensorelement (2 ,3 ) jeweils mit einer Zahn-/Lückengeometrie am Umfang versehen sind, die eine ungleichen Zahn-Lücken Anordnung aufweist. - Magnetsensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Rad mit zwei Geberelementen zur Bewirkung des Ausgangssignals im jeweiligen Sensorelement (
2 ,3 ) jeweils mit einer Zahn-/Lückengeometrie am Umfang versehen ist, die eine ungleiche Zahn-Lücken Anordnung aufweist, welche zueinander eine Codierung der Position erlauben.
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