DE102006007900B4

DE102006007900B4 - Ferrofluid tilt or acceleration sensor

Info

Publication number: DE102006007900B4
Application number: DE200610007900
Authority: DE
Inventors: Stefan Gräf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-18
Filing date: 2006-02-18
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-02-19
Also published as: DE102006007900A1

Abstract

Neigungs- oder Beschleunigungssensor mit einem Gehäuse (1), in dem eine ferromagnetische Flüssigkeit (2) enthalten ist, deren Schichtdicke oder Ausrichtung des Oberflächenspiegels (7) relativ zum Gehäuseboden unter dem Einfluß einer Neigung oder Beschleunigung des Gehäuses (1) veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektionsmittel für die relativen Änderungen der Schichtdicke oder Ausrichtung des Oberflächenspiegels einander gegenüber liegende oder nebeneinander liegende Hall-Sensoren (3, 4) oder MR-Sensoren mit zugeordneten Stützmagneten (5, 6; 9) am Gehäuse (1) angebracht sind.tilt or acceleration sensor with a housing (1) in which a ferromagnetic fluid (2), their layer thickness or orientation of the surface mirror (7) relative to the housing bottom under the influence of a Inclination or acceleration of the housing (1) changeable is, characterized in that as Detection means for the relative changes the layer thickness or orientation of the surface mirror opposite each other or adjacent Hall sensors (3, 4) or MR sensors with associated support magnets (5, 6, 9) on the housing (1) are attached.

Description

Die Erfindung betrifft einen Neigungs- oder Beschleunigungssensor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The The invention relates to a tilt or acceleration sensor with the features of the preamble of claim 1.

Ein solcher Sensor ist aus EP 0 590 830 A1 bekannt. Ein nicht metallisches, zylinderförmiges Gehäuse ist teilweise mit einer ferromagnetischen Flüssigkeit gefüllt. Um das Gehäuse herum sind nebeneinander liegend zwei identische Spulen gewickelt. Solange das Gehäuse waagerecht liegt, befinden sich in beiden Spulen gleiche ferromagnetische Flüssigkeitsanteile. Bei Neigung des Gehäuses verändert sich entsprechend das Verhältnis der Flüssigkeitsmengen, so daß sich auch die Induktivitäten der Spulen verändern. Die Veränderung der Induktivitäten wird mit einer geeigneten Auswerteschaltung gemessen. Eine solche Schaltung ist relativ aufwändig.Such a sensor is off EP 0 590 830 A1 known. A non-metallic, cylindrical housing is partially filled with a ferromagnetic fluid. Two identical coils are wound around the housing next to each other. As long as the housing is horizontal, the same ferromagnetic fluid components are located in both coils. If the housing inclines, the ratio of the quantities of liquid changes accordingly, so that the inductances of the coils also change. The change in the inductances is measured with a suitable evaluation circuit. Such a circuit is relatively expensive.

Auch aus DE 39 31 423 A1 ist ein solcher Lagesensor bekannt, bei dem eine ferromagnetische Flüssigkeit einen durch die Schwerkraft verschiebbaren ferromagnetischen Kern darstellt, der die Induktivität von zwei Spulen gegensinnig ändert. Bedingt durch den anwendungsgemäßen Einbau des Sensors und seine Lage im Erdmagnetfeld wird empfohlen, zur Kompensation bzw. Abschirmung des Magnetfeldes der Erde den Sensor mit einer geeigneten Schirmung aus Mu-Metall einzukapseln.Also from DE 39 31 423 A1 is such a position sensor is known in which a ferromagnetic fluid is a displaceable by gravity ferromagnetic core, which changes the inductance of two coils in opposite directions. Due to the installation of the sensor according to the application and its position in the earth's magnetic field, it is recommended to encapsulate the sensor with a suitable shielding made of mu-metal in order to compensate or shield the magnetic field of the earth.

Ein gleicher Sensor ist aus DE 198 19 348 A1 bekannt. Das Gehäuse ist etwa zur Hälfte mit einem Ferrofluid gefüllt. Die Innenwandung des Gehäuses ist mit einem Isoliermaterial beschichtet. Das Restvolumen des Gehäuses ist mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt, die sich mit dem Ferrofluid nicht mischt. Eine verbleibende Luftblase dient dem Ausgleich von Expansionen der Füllflüssigkeiten. Um das Gehäuse sind vorzugsweise zwei Spulen gewickelt. Bei Kippbewegungen ändern sich durch Verlagerungen des Ferrofluids die Induktivitäten der Spulen.A same sensor is off DE 198 19 348 A1 known. The housing is about half filled with a ferrofluid. The inner wall of the housing is coated with an insulating material. The remaining volume of the housing is filled with an insulating liquid which does not mix with the ferrofluid. A remaining air bubble serves to compensate for expansions of the filling liquids. Two coils are preferably wound around the housing. With tilting movements, the inductances of the coils change as a result of displacements of the ferrofluid.

In einer anderen Ausführungsform ist in dem Ferrofluid ein Sensormagnet enthalten, dessen Position sich abhängig von Kippbewegungen oder Beschleunigungen des Gehäuses verändert. Der Sensormagnet kann an seinen Enden auch mit Ferrofluidringen versehen sein und im übrigen in dem Gehäuse von einer Isolierflüssigkeit umgeben sein. Der Sensormagnet bildet einen der Ferrofluidfüllung entsprechenden verschiebbaren Induktivitätskern innerhalb einer Spulenanordnung zur Messung.In another embodiment is contained in the ferrofluid a sensor magnet whose position dependent changed by tilting movements or accelerations of the housing. The sensor magnet can be provided at its ends with Ferrofluidringen and the rest in the housing from an insulating liquid be surrounded. The sensor magnet forms a ferrofluid filling corresponding movable inductor core within a coil assembly for measurement.

In einer anderen Ausführungsform kann die Position des Sensormagneten mit Hilfe von Hall-Effekt-Elementen gemessen werden, die in Neigungs- oder Beschleunigungsrichtung am Gehäuse angebracht sind und den Polen des Sensormagneten gegenüber liegen. Die Hall-Effekt-Elemente arbeiten in herkömmlicher Weise, um Änderungen in dem Magnetfeld festzustellen, die bei Verlagerung des Sensormagneten erzeugt werden und bestimmen damit die Position des Sensormagneten.In another embodiment can adjust the position of the sensor magnet using Hall effect elements measured in the direction of inclination or acceleration at the casing are attached and the poles of the sensor magnet are opposite. The Hall effect elements work in a conventional way to change to determine in the magnetic field, the displacement of the sensor magnet be generated and thus determine the position of the sensor magnet.

Eine gleiche Anordnung ist aus DE 698 16 680 T2 bekannt. Die ferromagnetische Flüssigkeit dient als dämpfungsarmes Gleitlager für einen Festmagneten. Die Anordnung ist anfällig gegen mechanische Stöße/Schocks.A similar arrangement is off DE 698 16 680 T2 known. The ferromagnetic fluid serves as a low-damping sliding bearing for a solid magnet. The arrangement is susceptible to mechanical shocks / shocks.

Aus H. Schaumburg „Werkstoffe und Bauelemente der Elektrotechnik, Sensoranwendungen", S 224-227, 236-240, B.G. Teubner Verlag Stuttgart 1995, ist es bekannt, einen Magnetfeldsensor mit einem aufgeklebten Stützmagneten zu versehen, um die magnetische Vorzugsrichtung des Sensors zu stabilisieren.Out H. Schaumburg "Materials and Components of Electrical Engineering, Sensor Applications ", S 224-227, 236-240, B. G. Teubner Verlag Stuttgart 1995, it is known, a magnetic field sensor with a glued-on support magnet provided to stabilize the magnetic preferred direction of the sensor.

Aus US 5 452 520 ist ein Ferrofluid-Neigungsmesser bekannt, bei dem ein Sensormagnet an seinen Enden von einem Ferrofluidring innerhalb eines Gehäuses getragen wird. Die axiale Ausgangslage des Sensormagneten wird von einem quer zur Verschieberichtung des Sensormagneten am Gehäuse angebrachten Hall-Element gemessen.Out US 5,452,520 For example, a ferrofluid inclinometer is known in which a sensor magnet is supported at its ends by a ferrofluid ring within a housing. The axial starting position of the sensor magnet is measured by a transverse to the direction of displacement of the sensor magnet mounted on the housing Hall element.

Zusätzlich am Gehäuse angebrachte Induktionsspulen dienen dazu, den Sensormagneten nach einer Neigung des Gehäuses wieder in seine Ausgangslage zu bringen. Der dazu aufzuwendende Strom ist proportional zu der Auslenkung des Sensormagneten (Servoprinzip).In addition to casing mounted induction coils are used to the sensor magnet after a Inclination of the housing bring back to its original position. The energy to be expended is proportional to the deflection of the sensor magnet (servo principle).

Die Einbringung von besonderen Sensormagneten in das Gehäuse ist konstruktiv aufwändig. Außerdem müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um Reibungen, Klemmungen und Verschleiß durch mechanischen Abrieb bei der Verschiebung des Sensormagneten in dem Gehäuse zu vermeiden.The Insertion of special sensor magnet in the housing is structurally complex. Furthermore have to Special precautions are taken to avoid friction, jamming and wear through mechanical abrasion during the displacement of the sensor magnet in the casing to avoid.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Sensors und der Meßmittel zu vereinfachen. Die Detektion der Lageänderungen sollte unempfindlich gegen Störungen durch äußere Felder sein und mit handelsüblichen Komponenten preiswert ausführbar sein. Die Funktionsfähigkeit des Sensors sollte mit einfachen Mitteln jederzeit überprüfbar sein, um die Anwendung in sicherheitsrelevanten Steuerkreisen zu vereinfachen.Of the The invention was therefore based on the object, the structure of the sensor and the measuring means to simplify. The detection of the position changes should be insensitive against disturbances through external fields be and with commercial Components inexpensive executable be. The functionality the sensor should always be verifiable with simple means, to simplify the application in safety-relevant control circuits.

Diese Aufgabe wird bei einem Sensor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.These Task is in accordance with the invention in a sensor of the type mentioned the characterizing features of claim 1 solved. Advantageous developments emerge from the features of the subclaims.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht in der Kombination eines nur flüssigkeitsgefüllten Gehäuses mit externen Hall-Sensoren oder MR-Sensoren mit aufgebrachten Stützmagneten als Detektionsmitteln. Das Gehäuse ist einfach aus Kunststoff oder nichtmagnetischem Metall herzustellen und die Detektionsmittel sind handelsübliche Komponenten mit bewährten Auswerteschaltungen. In überraschender Weise hat sich herausgestellt, daß ihre Meßempfindlichkeit bei einer von der Verlagerung der ferromagnetischen Flüssigkeit erzeugten Störung des detektoreigenen Magnetfeldes den Anforderungen einer Neigungs- oder Beschleunigungsmessung genügt. Eine Verstärkung des Magnetfeldes im Detektorbereich durch einen zusätzlichen, schwimmend gelagerten Sensormagneten im Gehäuse ist nicht erforderlich.The basic idea of the invention consists in the combination of a liquid-filled housing with external Hall sensors or MR sensors with applied support magnets as detection means. The housing is easily made of plastic or non-magnetic metal and the detection means are commercially available components with proven evaluation circuits. Surprisingly, it has been found that their sensitivity to measurement in a disturbance of the detector's own magnetic field generated by the displacement of the ferromagnetic fluid satisfies the requirements of a tilt or acceleration measurement. An amplification of the magnetic field in the detector area by an additional floating sensor magnet in the housing is not required.

Die einander gegenüber liegenden Detektionsmittel werden zweckmäßigerweise an den Stirnflächen des Gehäuses in gleicher Höhe in der Nähe des Oberflächenspiegels der ferromagnetischen Flüssigkeit angebracht. Bei einer Neigung des Gehäuses wird das Magnetfeld z.B. eines Hall-Effekt-Sensors durch Auswandern der ferromagnetischen Flüssigkeitsschicht oder Eintauchen in diese Schicht mit schneller Reaktionszeit deutlich meßbar verändert.The opposite each other lying detection means are expediently at the end faces of the housing at the same height in the vicinity of the surface level the ferromagnetic fluid appropriate. With an inclination of the housing, the magnetic field is e.g. of a Hall effect sensor by emigration of the ferromagnetic liquid layer or immersion in this layer with fast reaction time significantly measurably changed.

Bei Anordnung der Detektionsmittel nebeneinander werden diese zweckmäßigerweise seitlich oder am Boden des Gehäuses angebracht. Die Messung ist dann von einer Änderung der Schichtdicke der ferromagnetischen Flüssigkeit abhängig. Durch eine Differenzmessung können auch kleine Schichtdickenunterschiede über den beiden Detektoren gemessen werden. Vorteilhaft ist dabei die Verwendung eines gemeinsamen Stützmagneten für beide Detektoren.at Arrangement of the detection means side by side these are expediently laterally or at the bottom of the housing appropriate. The measurement is then of a change in the layer thickness of ferromagnetic fluid dependent. By a difference measurement can also measured small layer thickness differences over the two detectors become. The advantage here is the use of a common support magnet for both Detectors.

Senkrecht zur Neigungs- oder Beschleunigungsrichtung kann an dem Gehäuse eine Reflex- oder Durchlicht-Lichtschrankenanordnung vorgesehen sein, mit der der Füllstand der ferromagnetischen Flüssigkeit überwacht werden kann. Die Feststellung von Verlusten der optisch nicht transparenten ferromagnetischen Flüssigkeit ist für sicherheitsrelevante Anwendungen der erfindungsgemäßen Neigungs- oder Beschleunigungssensoren wichtig.Perpendicular for inclination or acceleration direction can on the housing a Reflex or transmitted-light barrier arrangement be provided with the level the ferromagnetic fluid monitored can be. The detection of losses of optically non-transparent ferromagnetic fluid is for safety-relevant applications of the inclination or acceleration sensors according to the invention important.

Bei Anordnung der Detektionsmittel nebeneinander seitlich oder am Boden des Gehäuses kann den Stirnseiten des Gehäuses eine Vorrichtung zur Erzeugung eines auf die ferromagnetische Flüssigkeit einwirkenden externen Magnetfeldes (Stimulus) zugeordnet werden. Mit einem ausreichend starken externen Magnetfeld kann im Ruhezustand eine Verlagerung des Flüssigkeitsspiegels durch Neigung oder Beschleunigung des Gehäuses simuliert werden. Aus der Reaktion der Detektionsmittel nach Abschalten des Stimulus kann ihre Funktionsfähigkeit jederzeit überprüft werden. Bei Verwendung eines steuerbaren Elektromagneten oder eines verschiebbar gelagerten Permanentmagneten zur Erzeugung des externen Magnetfeldes kann nach entsprechender Eichung auch eine vorbestimmte Neigung simuliert werden, so daß auch eine Überprüfung der Meßgenauigkeit möglich ist. Zur elektronischen Verarbeitung und Auswertung der Meß- und/oder Kontrollsignale kann ein Mikroprozessor in den Neigungs- oder Beschleunigungssensor integriert sein.at Arrangement of the detection means side by side or at the bottom of the housing can be the front sides of the case a device for generating a ferromagnetic fluid associated external magnetic field (stimulus). With a sufficiently strong external magnetic field can be at rest a shift of the liquid level be simulated by inclination or acceleration of the housing. Out the reaction of the detection means after switching off the stimulus can their functioning are checked at any time. When using a controllable electromagnet or a displaceable mounted permanent magnets for generating the external magnetic field can also be a predetermined slope after appropriate calibration be simulated, so that too a review of measurement accuracy possible is. For electronic processing and evaluation of the measuring and / or control signals a microprocessor can be integrated into the tilt or acceleration sensor be.

Der Mikroprozessor kann mit Vorteil auch dafür genutzt werden, um die mechanische Sollwertverstellung eines Neigetisches für die Kalibrierung und/oder Überprüfung der Meßgenauigkeit des Neigungs- oder Beschleunigungssensors zu steuern. Durch die Eingabe aller individuellen Prüf-, Kalibrierwerte und Fahrbefehle in den Mikroprozessor erübrigen sich eine Vielzahl externer Steuerprogramme für die Prüfeinrichtung. Insbesondere werden Fehler durch Verwechslung unterschiedlicher Steuerprogramme für unterschiedliche Neigungs- oder Beschleunigungssensoren ausgeschlossen. Die Integration eines sensorspezifischen Steuerprogramms für die Kalibrierung oder Überprüfung kann ersichtlich auch bei anderen Lagesensoren als den erfindungsgemäßen durchgeführt werden.Of the Microprocessor can be used with advantage also for the mechanical Setpoint adjustment of a tilting table for the calibration and / or checking of the measurement accuracy of pitch or To control acceleration sensor. By entering all individual testing, Calibration values and movement commands in the microprocessor are unnecessary a variety of external control programs for the testing device. Especially errors are caused by confusion between different control programs for different Inclination or acceleration sensors excluded. The integration a sensor-specific control program for calibration or verification can also be performed on other position sensors than the invention.

Die erfindungsgemäßen und auch andere Lagesensoren besitzen aufgrund ihrer Dimensionierung und der verwendeten Materialien üblicherweise ein unterschiedliches dynamisches Verhalten, das z.B. bei Flüssigkeitssensoren durch die Viskosität der Flüssigkeit, bei Pendelsensoren durch die Pendelmasse oder bei mikromechanischen Sensoren durch ihre Federkonstanten beeinflußt wird. Zum Ausgleich einer unterschiedlichen Ansprechdynamik ist es daher vorteilhaft, zwei baugleiche Neigungs- oder Beschleunigungssensoren unterschiedlicher Ansprechdynamik auf einem gemeinsamen Substrat in Meßrichtung hintereinander anzuordnen und eine gemeinsame Auswerteschaltung zur gewichteten Verknüpfung der beiden Meßsignale zu einem einzigen Meßsignal vorzusehen.The according to the invention and Other position sensors have due to their dimensions and the materials used different dynamic behavior, e.g. with liquid sensors by the viscosity the liquid, with pendulum sensors by the pendulum mass or with micromechanical sensors is affected by their spring constants. To compensate for a different response dynamics, it is therefore advantageous to two identical inclination or acceleration sensors of different types Response dynamics on a common substrate in the direction of measurement to arrange one behind the other and a common evaluation circuit for weighted linking the two measuring signals to a single measuring signal provided.

Durch die Auswertung der beiden Meßsignale z.B. hinsichtlich ihrer AC-Anteile oder frequenzabhängigen Anteile kann eine programmgesteuerte Gewichtung der Anteile in dem Mikroprozessor erfolgen. Die Messung kann dadurch dem dynamischen Verhalten des zu überwachenden Meßobjektes, wie einer Maschine oder eines Fahrzeugs angepaßt werden. Das dynamische Verhalten ist z.B. von der Temperatur oder der Zuladung am Meßobjekt abhängig. Ebenso können Resonanzen durch Antriebe oder Motoren im Meßsignal unterdrückt werden.By the evaluation of the two measuring signals e.g. in terms of their AC shares or frequency-dependent Shares may have a programmatic weighting of the shares in the Microprocessor done. The measurement can therefore be dynamic Behavior of the monitored measured object, adapted to a machine or a vehicle. The dynamic behavior is e.g. from the temperature or the load on the DUT dependent. As well can Resonances are suppressed by drives or motors in the measuring signal.

Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Dabei zeigen:embodiments are shown schematically in the drawing. Showing:

1 einen Neigungs- oder Beschleunigungssensor mit einander gegenüber liegenden Magnetfeldsensoren, 1 a tilt or acceleration sensor having magnetic field sensors opposed to each other,

2 eine gleiche Anordnung mit seitlich nebeneinander liegenden Magnetfeldsensoren, 2 a similar arrangement with side by side magnetic field sensors,

3 eine gleiche Anordnung mit am Boden nebeneinander liegenden Magnetfeldsensoren, 3 a similar arrangement with ground-level magnetic field sensors,

4 die Anordnung einer Lichtschranke, 4 the arrangement of a light barrier,

5 die Anordnung eines externen Elektromagneten als Stimulus, 5 the arrangement of an external electromagnet as a stimulus,

6 die Anordnung eines verschiebbaren Permanentmagneten als Stimulus, 6 the arrangement of a displaceable permanent magnet as a stimulus,

7 eine Kalibrier- und/oder Prüfeinrichtung und 7 a calibration and / or testing device and

8 eine Anordnung mit gewichteter Meßsignalauswertung. 8th an arrangement with weighted Meßsignalauswertung.

1a) zeigt ein Gehäuse 1 aus Kunststoff oder einem nichtmagnetischen Metall, das etwa zur Hälfte mit einer ferromagnetischen Flüssigkeit 2 gefüllt ist. Stirnseitig sind einander gegenüber liegend zwei MR-Sensoren oder Hall-Sensoren 3, 4 angeordnet, die mit permanentmagnetischen Stützmagneten 5, 6 versehen sind. Die Hall-Sensoren 3, 4 sind symmetrisch zum Oberflächenspiegel 7 der ferromagnetischen Flüssigkeit 2 ausgerichtet. Das Magnetfeld der Stützmagnete 5, 6 verläuft durch die Hall-Sensoren 3, 4 und wird innerhalb des Gehäuses 1 durch die ferromagnetische Flüssigkeit 2 beeinflußt. Jede Veränderung des benachbarten Oberflächenspiegels 7 aus der waagerechten Ruhelage heraus durch Neigung- oder Beschleunigung des Gehäuses 1 führt zu einer Störung des Stütz-Magnetfeldes, die von den Hall-Sensoren 3, 4 detektiert wird. Die Anordnung symmetrisch zum Oberflächenspiegel 7 führt schon bei kleinen Neigungen zu einem großen Signalhub. 1a) shows a housing 1 made of plastic or a non-magnetic metal, about half of it with a ferromagnetic fluid 2 is filled. The front side are two MR sensors or Hall sensors lying opposite each other 3 . 4 arranged with permanent magnetic support magnets 5 . 6 are provided. The Hall sensors 3 . 4 are symmetrical to the surface mirror 7 the ferromagnetic fluid 2 aligned. The magnetic field of the supporting magnets 5 . 6 passes through the Hall sensors 3 . 4 and will be inside the case 1 through the ferromagnetic fluid 2 affected. Any change in the adjacent surface mirror 7 from the horizontal rest position out by inclination or acceleration of the housing 1 leads to a disturbance of the supporting magnetic field, that of the Hall sensors 3 . 4 is detected. The arrangement symmetrical to the surface mirror 7 leads even with small inclinations to a large signal swing.

1b) zeigt eine Aufsicht auf eine der Stirnseiten des Gehäuses 1 mit der Stützmagnet-/Hall-Sensor-Anordnung 5, 3. 1b) shows a plan view of one of the end sides of the housing 1 with the support magnet / Hall sensor assembly 5 . 3 ,

2a), b) zeigt in Aufsicht auf einen Träger 8 eine gleiche Anordnung wie 1a), b) mit seitlich nebeneinander liegenden Hall-Sensoren 3, 4 und Stützmagneten 5, 6. 2a) , b) shows a top view of a carrier 8th a same arrangement as 1a) , b) with side-by-side Hall sensors 3 . 4 and support magnets 5 . 6 ,

3 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Hall-Sensoren 3, 4 am Boden des Gehäuses 1 angeordnet sind. Beiden Hall-Sensoren 3, 4 ist ein gemeinsamer Stützmagnet 9 zugeordnet, der als Träger für die nebeneinander liegenden Hall-Sensoren 3, 4 dient. Die zu detektierende Neigungsachse des Gehäuses 1 liegt vorzugsweise senkrecht zu Zeichenebene. Die zu detektierende Beschleunigungsrichtung liegt in Richtung der in der Zeichenebene liegenden Gehäuselängsachse. In beiden Fällen verändert sich die über den Hall-Sensoren 3, 4 liegende Schichtdicke der ferromagnetischen Flüssigkeit 2, wodurch eine meßbare Störung in dem Magnetfeld des Stützmagneten 9 entsteht. 3 shows another embodiment in which the Hall sensors 3 . 4 at the bottom of the case 1 are arranged. Both Hall sensors 3 . 4 is a common support magnet 9 assigned as the support for the adjacent Hall sensors 3 . 4 serves. The tilt axis of the housing to be detected 1 is preferably perpendicular to drawing plane. The direction of acceleration to be detected lies in the direction of the housing longitudinal axis lying in the plane of the drawing. In both cases, the changes over the Hall sensors 3 . 4 lying layer thickness of the ferromagnetic liquid 2 causing a measurable disturbance in the magnetic field of the support magnet 9 arises.

4a), b) zeigt die Anordnung einer zur Füllstandskontrolle zusätzlich angebrachten Lichtschrankenanordnung 10, die z.B. aus einem Lichtsender 11 und einem Lichtempfänger 12 besteht. Eine solche Lichtschrankenanordnung 10 kann bei den Ausführungsformen nach 1 und 3 seitlich am Gehäuse 1 und bei der Ausführungsform nach 2 stirnseitig angebracht sein. Die Flächen des Lichtsenders 11 und Lichtempfängers 12 sind im waagerechten Ausgangszustand von der ferromagnetischen Flüssigkeit 2 verdeckt, damit auch bei einer maximalen Neigung bei einer normalen Füllung noch ein Meßsignal entsteht und keine Entleerung des Gehäuses 1 vorgetäuscht wird. 4a) , b) shows the arrangement of a level control additionally mounted light barrier arrangement 10 , for example, from a light transmitter 11 and a light receiver 12 consists. Such a light barrier arrangement 10 can according to the embodiments 1 and 3 on the side of the housing 1 and in the embodiment according to 2 be attached frontally. The surfaces of the light transmitter 11 and light receiver 12 are in the horizontal initial state of the ferromagnetic fluid 2 concealed, so that even with a maximum inclination in a normal filling still a measurement signal is produced and no emptying of the housing 1 is feigned.

In 5 ist unter Weglassen der Magnetfelddetektoren die zusätzliche Anordnung eines Elektromagneten 13 als Stimulus dargestellt. Da mit dem aufgeprägten Magnetfeld eine Neigung des Oberflächenspiegels 7 simuliert werden soll, wird der Elektromagnet 13 vorzugsweise in der Höhe des Oberflächenspiegels 7 angeordnet.In 5 is omitting the magnetic field detectors, the additional arrangement of an electromagnet 13 shown as a stimulus. Because with the impressed magnetic field an inclination of the surface level 7 is to be simulated, the electromagnet 13 preferably in the height of the surface mirror 7 arranged.

6 zeigt anstelle des Elektromagneten 13 einen verschiebbar gelagerten Permanentmagneten 14 als Stimulus. 6 shows in place of the electromagnet 13 a displaceably mounted permanent magnet 14 as a stimulus.

7 zeigt einen Neigungs- oder Beschleunigung-Sensor als Prüfling NP auf einem mit einem Motorantrieb MA ausgestatteten Neigetisch NT. In den Prüfling NP ist ein nicht weiter dargestellter Mikroprozessor zur Auswertung von Meß- oder Kontrollsignalen integriert. In dem Mikroprozessor sind auch die Fahrbefehlsdaten FD zur mechanischen Sollwertverstellung des Neigetisches NT gespeichert, so daß diese über die Steuereinheit SE an den Motorantrieb MA gelangen. 7 shows an inclination or acceleration sensor as the specimen NP on a tilting table NT equipped with a motor drive MA. In the sample NP a not further shown microprocessor for the evaluation of measuring or control signals is integrated. The travel command data FD for the mechanical setpoint adjustment of the tilting table NT are also stored in the microprocessor so that they reach the motor drive MA via the control unit SE.

Zusammen mit den Fahrbefehlsdaten werden die entsprechend der Tischneigung erzeugten Neigungsdaten des Prüflings NP ausgegeben und in einem Datenprotokoll DP weiterverarbeitet.Together with the travel command data become the according to the table tilt generated inclination data of the test specimen NP output and further processed in a data protocol DP.

8 zeigt auf einem gemeinsamen Substrat GS zwei baugleiche Neigungs- oder Beschleunigungssensoren NB1, NB2 unterschiedlicher Ansprechdynamik. Der von dem ersten Sensor NB1 und dem zweiten Sensor NB2 erzeugten Nutzgröße NG für Neigung oder Beschleunigung ist eine Störgröße SG überlagert, die insbesondere von der Temperatur und Vibration der Meßanordnung abhängt. Die von den einzelnen Sensoren NB1, NB2 erzeugten ersten und zweiten Signale S1, S2 enthalten daher zeit- und temperaturabhängige Signalanteile. In einer Auswerteschaltung AS werden diese Signalanteile in einer dem Anwendungszweck angepaßten Gewichtung miteinander verknüpft und als korrigiertes Ausgangssignal KS ausgegeben. 8th shows on a common substrate GS two identical inclination or acceleration sensors NB1, NB2 different response dynamics. The usable variable NG for inclination or acceleration generated by the first sensor NB1 and the second sensor NB2 is superimposed on a disturbance variable SG, which in particular depends on the temperature and vibration of the measuring arrangement. The first generated by the individual sensors NB1, NB2 and second signals S1, S2 therefore contain time- and temperature-dependent signal components. In an evaluation circuit AS, these signal components are combined with one another in a weighting adapted to the application purpose and output as a corrected output signal KS.

11: Gehäusecasing
22: ferromagnetische Flüssigkeitferromagnetic liquid
3,43.4: Hall-Sensoren/MR-SensorenHall sensors / MR sensors
5,65.6: Stützmagnetesupport magnets
77: Oberflächenspiegelsurface level
88th: Trägercarrier
99: gemeinsamer Stützmagnetcommon supporting magnet
1010: LichtschrankenanordnungLight barrier arrangement
1111: Lichtsenderlight source
1212: Lichtempfängerlight receiver
1313: Elektromagnetelectromagnet
1414: verschiebbarer Permanentmagnetshiftable permanent magnet
NPNP: Prüflingexaminee
NTNT: Neigetischtilting table
MAMA: Motorantriebmotor drive
FDFD: FahrbefehlsdatenTravel command data
SESE: Steuereinheitcontrol unit
DPDP: Datenprotokolldata protocol
GSGS: gemeinsames Substratcommon substratum
NB1NB1: Neigungs-/Beschleunigungssensor 1Tilt / accelerometer 1
NB2NB2: Neigungs-/Beschleunigungssensor 2Tilt / accelerometer 2
NGNG: Nutzgrößeuseful quantity
SGSG: Störgrößedisturbance
S1S1: Signal 1signal 1
S2S2: Signal 2signal 2
ASAS: Auswerteschaltungevaluation
KSKS: korrigiertes Ausgangssignalcorrected output

Claims

Tilt or acceleration sensor with a housing ( 1 ), in which a ferromagnetic fluid ( 2 ), whose layer thickness or orientation of the surface mirror ( 7 ) relative to the housing bottom under the influence of a tilt or acceleration of the housing ( 1 ) is variable, characterized in that as detection means for the relative changes in the layer thickness or orientation of the surface mirror opposing or adjacent Hall sensors ( 3 . 4 ) or MR sensors with associated support magnets ( 5 . 6 ; 9 ) on the housing ( 1 ) are mounted.

Inclination or acceleration sensor according to claim 1, characterized in that perpendicular to the direction of inclination or acceleration on the housing ( 1 ) a light barrier arrangement ( 10 ; 11 . 12 ) is provided for monitoring the ferromagnetic level.

Inclination or acceleration sensor according to claim 1, characterized in that in the direction of inclination or acceleration on the housing ( 1 ) a device for generating a force acting on the ferromagnetic liquid external magnetic field for monitoring the function of the detection means is provided.

Inclination or acceleration sensor according to claim 3, characterized in that for generating the external magnetic field a controllable electromagnet ( 13 ) is provided.

Inclination or acceleration sensor according to claim 3, characterized in that for generating the external magnetic field a displaceably mounted permanent magnet ( 14 ) is provided.

Inclination or acceleration sensor according to one of previous claims, characterized in that in the tilt or acceleration sensor a microprocessor for Evaluation of the measuring and / or control signals is integrated.

Inclination or acceleration sensor according to one of previous claims, characterized in that the microprocessor the mechanical setpoint adjustment of a tilting table (NT) for the Calibration and / or verification of measurement accuracy of the inclination or acceleration sensor (NP) is controllable.

Inclination or acceleration sensor according to one of previous claims, characterized in that two Identical inclination or acceleration sensors (NB1, NB2) different Response dynamics in measuring direction on a common substrate (GS) are arranged one behind the other and a common evaluation circuit (AS) for the weighted linking of two measuring signals (S1, S2) to a corrected output signal KS) is provided.