DE102011079633A1 - Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters - Google Patents

Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters Download PDF

Info

Publication number
DE102011079633A1
DE102011079633A1 DE201110079633 DE102011079633A DE102011079633A1 DE 102011079633 A1 DE102011079633 A1 DE 102011079633A1 DE 201110079633 DE201110079633 DE 201110079633 DE 102011079633 A DE102011079633 A DE 102011079633A DE 102011079633 A1 DE102011079633 A1 DE 102011079633A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
magnetic
multipole
field
measuring
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201110079633
Other languages
German (de)
Inventor
Wolfgang Welsch
Frank Schatz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE201110079633 priority Critical patent/DE102011079633A1/en
Priority to PCT/EP2012/059428 priority patent/WO2013013854A1/en
Publication of DE102011079633A1 publication Critical patent/DE102011079633A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • 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
    • G01D5/145—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 relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • 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
    • G01D5/20—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/2033—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/028—Electrodynamic magnetometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit einem magnetisierbaren Kern (16) und einer Messspule (18) zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns (16). Erfindungsgemäß ist der Kern (16) als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols einen Ummagnetisierungsimpuls (a, b, b‘) in der Messspule (18) erzeugt, welchen die Messspule (18) zur Auswertung an eine Auswerteeinheit ausgibt.The invention relates to a magnetic sensor (10a, 10b, 10b) for measuring a magnetic field of a magnetic multipole having a magnetizable core (16) and a measuring coil (18) for measuring the magnetic field change of the core (16). According to the invention, the core (16) is designed as a soft-magnetic thin-film core, which generates a magnetic reversal pulse (a, b, b) in the measuring coil (18) during a field zero crossing of the magnetic multipole, which the measuring coil (18) supplies to an evaluation unit for evaluation outputs.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einer zugehörigen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern, welche mindestens einen solchen Magnetsensor umfasst.The invention is based on a magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole according to the preamble of independent claim 1 and an associated device for determining movement parameters, which comprises at least one such magnetic sensor.

Zur Messung von Drehzahlen, Positionen oder auch Linearbewegungen wird heute häufig ein magnetischer Multipol verwendet, dessen Magnetfeld dann mit einem Magnetsensor ausgemessen wird. Der Multipol kann in Form eines Rades (Multipolrad) oder als lineare Skala (Maßstab) eingesetzt werden. Solche Multipole sind in Form von aufklebbaren Bändern oder auf magnetisierten Bauteilen verfügbar. Das Magnetfeld wird meist mit Hall-, AMR- oder GMR-Sensoren vermessen. Daraus erhält man ein etwa sinusförmiges Ausgangssignal. Damit ist es möglich, die durch den Multipol gegebene Skala noch zu unterteilen und die Position auch bei Zwischenwerten anzugeben. Für eine genaue Messung ist das hilfreich, um nur die Drehzahl zu messen aber unnötig. Kostengünstigere Konzepte wären hier im Vorteil. Weiterer Nachteil dieser Konzepte ist, dass alle Sensoren einen deutlichen Temperatureinfluss bezüglich des Signals zeigen (TKE und TKO) und außerdem bei Temperaturen über 150–200 °C nicht mehr einsetzbar sind.For measuring rotational speeds, positions or even linear movements, a magnetic multipole is often used today, whose magnetic field is then measured with a magnetic sensor. The multipole can be used in the form of a wheel (multipole wheel) or as a linear scale (scale). Such multipoles are available in the form of adhesive tapes or on magnetized components. The magnetic field is usually measured with Hall, AMR or GMR sensors. This gives an approximately sinusoidal output signal. This makes it possible to subdivide the scale given by the multipole and to specify the position even for intermediate values. For an accurate measurement, this is helpful to measure only the speed but unnecessary. Cost-effective concepts would be at an advantage here. Another disadvantage of these concepts is that all sensors show a significant temperature influence with respect to the signal (TKE and TKO) and, moreover, can no longer be used at temperatures above 150-200 ° C.

Ein einfacheres und kostengünstigeres Konzept ist es, eine einfache Spule zur Bestimmung der Drehzahl zu verwenden. Diese vermisst die aufgrund der bei Drehung oder linearer Bewegung auftretenden Feldänderungen als induzierte Spannung. In diesem Fall ist man allerdings auf eine ausreichend schnelle Bewegung des Multipols angewiesen, da die induzierte Spannung von der Geschwindigkeit der Feldänderung dB/dt abhängt. Bei langsamen Bewegungen versagt dieses Prinzip. Dafür sind einfache Spulen auch bei hohen Temperaturen einsetzbar, das Signal selbst ist völlig temperaturunabhängig.A simpler and less expensive concept is to use a simple coil to determine the speed. This measures the field changes occurring as a result of the field changes occurring during rotation or linear motion. In this case, however, one depends on a sufficiently fast movement of the multipole, since the induced voltage on the speed of the field change dB / dt depends. With slow movements this principle fails. For simple coils can be used even at high temperatures, the signal itself is completely independent of temperature.

In der Offenlegungsschrift DE 10 2007 023 385 A1 wird beispielsweise eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Linear- oder Rotationsbewegungen beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung arbeitet mit einem ortsfesten magnetoresistiven Chipsensor und einer diesem unter Freilassung eines Luftspaltes benachbarten Magnetfeldgebereinrichtung, deren einzelne Magnetsegmente in ihrer Polung wechselweise im Wesentlichen in eine Richtung eines dreidimensionalen Koordinatensystems magnetisiert sind. Der Chipsensor ist mit seinen Großflächen im Wesentlichen senkrecht oder parallel oder in einer beliebigen Winkellage dazwischen zur Oberfläche der Multipolanordnung angeordnet.In the published patent application DE 10 2007 023 385 A1 For example, a device for non-contact detection of linear or rotational movements will be described. The device described operates with a stationary magnetoresistive chip sensor and a magnetic field transmitter device adjacent to it, leaving an air gap free, whose individual magnet segments are polarized in their polarity alternately substantially in one direction of a three-dimensional coordinate system. The chip sensor is arranged with its large surfaces substantially perpendicular or parallel or in any angular position therebetween to the surface of the multipole arrangement.

In der älteren Patentanmeldung DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin wird eine Vorrichtung zum Messen eines Magnetfelds offenbart, welche eine Erregerspule und ein magnetisierbares Kernmaterial umfasst. Das Kernmaterial weist einen ersten Weiss-Bezirk und einen zweiten Weiss-Bezirk auf, wobei der erste Weiss-Bezirk und der zweite Weiss-Bezirk an eine gemeinsame Bloch-Wand angrenzen. Zum Messen eines Magnetfelds wird an die Erregerspule eine Wechselspannung unter Ausbildung eines periodisch wechselnden Magnetfelds angelegt, wodurch das Kernmaterial periodisch ummagnetisiert wird. Das zu messende Magnetfeld und das Magnetfeld der Erregerspule überlagern sich, wodurch die Ummagnetisierung des Kernmaterials zeitlich verschoben wird. Aus der zeitlichen Verschiebung der Ummagnetisierung des Kernmaterials kann auf das zu messende Magnetfeld geschlossen werden. Zudem weist die Vorrichtung eine Messspule zum Messen der Magnetfeldänderung des Kernmaterials auf, wobei der Zeitpunkt der Ummagnetisierung durch eine in der Messspule induzierte Spannungsänderung, insbesondere einen Spannungspuls, bestimmt wird.In the earlier patent application DE 10 2009 001 395.4 The applicant discloses a device for measuring a magnetic field, which comprises an exciting coil and a magnetizable core material. The core material has a first Weiss district and a second Weiss district, with the first Weiss district and the second Weiss district adjacent to a common Bloch wall. For measuring a magnetic field, an alternating voltage is applied to the exciting coil to form a periodically alternating magnetic field, whereby the core material is periodically re-magnetized. The magnetic field to be measured and the magnetic field of the exciter coil overlap, whereby the remagnetization of the core material is shifted in time. From the temporal shift of the magnetic reversal of the core material can be concluded that the magnetic field to be measured. In addition, the device has a measuring coil for measuring the magnetic field change of the core material, the time of the magnetic reversal being determined by a voltage change induced in the measuring coil, in particular a voltage pulse.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein kostengünstiges, temperaturunabhängiges und robustes induktives Messsystems genutzt werden kann, ohne die Einschränkung auf eine schnelle Bewegung zu haben. Damit ermöglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetsensors die Messung einfacher Drehzahlen oder linearer Positionsabzählung (ohne Zwischenwerte) bei geringen Kosten und hoher Robustheit.The magnetic sensor according to the invention for measuring a magnetic field of a magnetic multipole with the features of independent claim 1 has the advantage that a cost-effective, temperature-independent and robust inductive measuring system can be used without the restriction to have a fast movement. Thus, embodiments of the magnetic sensor according to the invention enable the measurement of simple speeds or linear position counting (without intermediate values) at low cost and high robustness.

Der Kern der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetsensor, welcher einen weichmagnetischen Dünnschichtkern, welcher ein definiertes Umschalten (Flippen) der Magnetisierung bietet, und eine Messspule umfasst, welche um diesen Kern herum angeordnet ist. Die Ummagnetisierung erfolgt bei Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols und führt aufgrund des magnetischen Materials des Dünnschichtkerns zu einer Feldänderung über der Zeit (dB/dt), welche durch die Messspule einfach detektiert werden kann. Die Messung beruht also auf einem induktiven Prinzip, bei dem der Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols durch das Ummagnetisieren des Kerns detektiert werden kann. Der Kern ist eine Art Feldänderungsverstärker, der beim Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols eine plötzliche Feldänderung in der Messspule erzeugt. Damit ist dieses Prinzip nicht von der Schnelligkeit der Bewegung des Multipols, der beispielsweise als Multipolrad oder lineare Skala ausgeführt ist, abhängig und damit auch bei langsamen Bewegungen funktional.The gist of the present invention is a magnetic sensor comprising a soft magnetic thin film core providing a defined flip of the magnetization and a sensing coil disposed around this core. The magnetization reversal occurs at the field zero crossing of the magnetic field of the multipole and leads due to the magnetic material of the thin film core to a field change over time (dB / dt), which can be easily detected by the measuring coil. The measurement is thus based on an inductive principle in which the field zero crossing of the magnetic field of the multipole can be detected by the remagnetization of the core. The core is a kind of field-change amplifier, which is at the field zero crossing of the magnetic field of the multipole generated a sudden field change in the measuring coil. Thus, this principle is not dependent on the speed of movement of the multipole, which is designed for example as multipole or linear scale, and thus functional even with slow movements.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit einem magnetisierbaren Kern und einer Messspule zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns zur Verfügung. Erfindungsgemäß ist der Kern als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols einen Ummagnetisierungsimpuls in der Messspule erzeugt, welchen die Messspule zur Auswertung an eine Auswerteeinheit ausgibt.Embodiments of the present invention provide a magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole having a magnetizable core and a measuring coil for measuring the magnetic field change of the core. According to the invention, the core is designed as a soft-magnetic thin-film core which, in the case of a field zero crossing of the magnetic field of the magnetic multipole, generates a magnetic reversal pulse in the measuring coil which the measuring coil outputs for evaluation to an evaluation unit.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern umfasst einen magnetischen Multipol, welcher ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, mindestens einen erfindungsgemäßen Magnetsensor zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale des mindestens einen Magnetsensors, wobei eine Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol und dem mindestens einen Magnetsensor ausgewertet wird.An inventive device for determining motion parameters comprises a magnetic multipole, which generates a changing magnetic field, at least one magnetic sensor according to the invention for measuring the magnetic field of the magnetic multipole and an evaluation unit for evaluating the signals of the at least one magnetic sensor, wherein a relative movement between the magnetic multipole and the at least one magnetic sensor is evaluated.

Bei dem erfindungsgemäßen Magnetsensor erfolgt die Ummagnetisierung des Magnetkerns im wechselnden Feld des Multipols ohne zusätzliche Erregerspule. Der Multipol umfasst einzelne Magnetsegmente, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. Das Sensorkonzept entspricht einem induktiven Prinzip, wobei die Induktion nicht aufgrund des äußeren Feldes (Multipolfeld) entsteht, sondern aufgrund der schlagartigen Ummagnetisierung des Magnetkerns beim Nulldurchgang. Diese schlagartige Ummagnetisierung kann durch die besondere Geometrie und die hohe Permeabilität des Magnetkerns erreicht werden, welcher beispielsweise in der älteren Patentanmeldung DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin beschrieben wird. Bei jedem Feldnulldurchgang erhält man einen Spannungsimpuls in der Messspule. Durch Zählen der Spannungsimpulse kann die Drehzahl und/oder eine Drehrichtung bzw. eine zurückgelegte Strecke bzw. eine Bewegungsrichtung ermittelt werden.In the magnetic sensor according to the invention, the magnetic reversal of the magnetic core in the changing field of the multipole takes place without additional excitation coil. The multipole comprises individual magnet segments which alternate in their magnetic polarity. The sensor concept corresponds to an inductive principle, wherein the induction is not due to the external field (multipole field), but due to the sudden re-magnetization of the magnetic core at the zero crossing. This sudden remagnetization can be achieved by the special geometry and high permeability of the magnetic core, which, for example, in the earlier patent application DE 10 2009 001 395.4 the applicant is described. At each field zero crossing one receives a voltage pulse in the measuring coil. By counting the voltage pulses, the rotational speed and / or a direction of rotation or a distance covered or a direction of movement can be determined.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetsensors zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols und der im unabhängigen Patentanspruch 4 angegebenen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern möglich.The measures and refinements recited in the dependent claims advantageous improvements of the independent claim 1 magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and the device specified in the independent claim 4 device for determining motion parameters are possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass der weichmagnetische Dünnschichtkern eine magnetische Schicht oder mehrere magnetische Schichten aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Magnetschichten eine Trennschicht angeordnet ist, um eine schichtübergreifenden Kristallation zwischen zwei benachbarten Magnetschichten zu verhindern. Des Weiteren kann die Messspule auf einer Substratschicht vorzugsweise aus Silizium angeordnet werden, wobei der weichmagnetische Dünnschichtkern innerhalb der Messspule angeordnet und durch mindestens eine Isolierschicht von der Messspule getrennt werden kann. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauform des Magnetsensors.It is particularly advantageous that the soft-magnetic thin-film core comprises one or more magnetic layers, wherein a separating layer is arranged in each case between two magnetic layers in order to prevent cross-layer crystallization between two adjacent magnetic layers. Furthermore, the measuring coil can preferably be arranged on a substrate layer made of silicon, wherein the soft-magnetic thin-film core can be arranged inside the measuring coil and separated from the measuring coil by at least one insulating layer. This allows a very compact design of the magnetic sensor.

Zudem können mehrere Magnetsensoren mit oder ohne Auswerteeinheit zu einer Sensoreinheit zusammengefasst werden, mit welcher neben einer Drehzahl und/oder einer zurückgelegten Strecke auch eine Drehrichtung ermittelt und ein Störfeld erkannt und kompensiert werden können.In addition, a plurality of magnetic sensors can be combined with or without evaluation unit to form a sensor unit, with which in addition to a speed and / or a distance traveled also determines a direction of rotation and an interference field can be detected and compensated.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern sind zwei Magnetsensoren mit einem vorgegebenen Abstand im Magnetfeld des magnetischen Multipols angeordnet. Dies ermöglicht in Abhängigkeit vom vorgegebenen Abstand der beiden Magnetsensoren eine Bestimmung der Bewegungsrichtung und/oder eine Erkennung und Kompensation eines Störfelds.In an advantageous embodiment of the device according to the invention for determining motion parameters, two magnetic sensors are arranged at a predetermined distance in the magnetic field of the magnetic multipole. This allows depending on the predetermined distance of the two magnetic sensors, a determination of the direction of movement and / or detection and compensation of an interference field.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern ermittelt die Auswerteeinheit eine Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen, welche mindestens ein Magnetsensor innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters ausgibt, und berechnet aus der ermittelten Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen eine Drehzahl und/oder Geschwindigkeit und/oder eine zurückgelegte Strecke. Um eine Bewegungsrichtung bestimmen zu können, sind zwei Magnetsensoren erforderlich, welche leicht versetzt zueinander montiert werden. Durch die Reihenfolge, mit der die beiden Magnetkerne nacheinander ummagnetisieren, kann die Auswerteeinheit die Bewegungsrichtung der Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol und dem mindestens einen Magnetsensor berechnen.In a further advantageous embodiment of the device according to the invention for determining motion parameters, the evaluation unit determines a number of Ummagnetisierungsimpulsen which outputs at least one magnetic sensor within a predetermined time window, and calculated from the determined number of Ummagnetisierungsimpulsen a speed and / or speed and / or a distance covered. In order to determine a direction of movement, two magnetic sensors are required, which are mounted slightly offset from one another. The evaluation unit can calculate the direction of movement of the relative movement between the magnetic multipole and the at least one magnetic sensor by the sequence with which the two magnetic cores remagnetize one after the other.

Auch Störfelder bzw. Offsetfelder können prinzipiell mit einer geeigneten Anordnung von zwei Magnetsensoren erkannt werden. Ordnet man zwei Messspulen jeweils in zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols an, dann würde die Ummagnetisierung der beiden Messsensoren ohne Störfeld bzw. Offsetfeld gleichzeitig erfolgen. Bei Auftreten eines Störfeldes bzw. Offsetfeldes verschiebt sich der Ummagnetisierungszeitpunkt um das zur Kompensation des Störfeldes bzw. Offsetfeldes erforderliche Magnetfeld des Multipols. Der wirkliche Nulldurchgangsmoment liegt dann exakt zwischen den beiden Ummagnetisierungsimpulsen der beiden Messsensoren.Even interference fields or offset fields can in principle be detected with a suitable arrangement of two magnetic sensors. If two measuring coils are arranged in each case in two adjacent zero crossings of the magnetic field of the magnetic multipole, then the magnetic reversal of the two measuring sensors without interference field or offset field would take place simultaneously. When an interference field or offset field occurs, the Ummagnetisierungszeitpunkt shifts to that for compensation of the interference field or offset field required magnetic field of the multipole. The actual zero-crossing torque is then exactly between the two Ummagnetisierungsimpulsen the two measuring sensors.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern entspricht ein vorgegebener zweiter Abstand zwischen den beiden Magnetsensoren einem Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols. In vorteilhafter Weise erkennt die Auswerteeinheit ein magnetisches Störfeld bzw. Offsetfeld, wenn die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand zueinander angeordneten Messsensoren zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt. Die Auswerteeinheit ermittelt einen realen Nulldurchgangsmoment als Mittelwert zwischen den beiden verschiedenen Zeitpunkten der Ummagnetisierung der beiden Messsensoren und kompensiert dadurch in vorteilhafter Weise das erkannte magnetische Störfeld bzw. Offsetfeld.In an advantageous embodiment of the device according to the invention for determining motion parameters, a predetermined second distance between the two magnetic sensors corresponds to a distance between two adjacent zero crossings of the magnetic field of the magnetic multipole. The evaluation unit advantageously recognizes a magnetic interference field or offset field if the magnetization reversal of the two measuring sensors arranged at a predetermined second distance from one another takes place at different times. The evaluation unit determines a real zero-crossing torque as the mean value between the two different times of the magnetic reversal of the two measuring sensors and thereby advantageously compensates for the detected magnetic interference field or offset field.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In the drawings, like reference numerals designate components that perform the same or analog functions.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of an inventive device for determining motion parameters.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetsensors zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols für die Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 1. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a magnetic sensor according to the invention for measuring a magnetic field of a magnetic multipole for the device for determining motion parameters 1 ,

3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetkerns für den erfindungsgemäßen Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols aus 2. 3 shows a schematic perspective view of an embodiment of a magnetic core for the magnetic sensor according to the invention for measuring a magnetic field of a magnetic multipole 2 ,

4a zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern. 4a shows a schematic representation of a first embodiment of a device for determining motion parameters.

4b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der ersten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 4a ausgegeben werden. 4b shows a schematic representation of sensor signals, which from the first device for determining motion parameters 4a be issued.

5a zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern. 5a shows a schematic representation of a second embodiment of a device for determining motion parameters.

5b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 5a ausgegeben werden. 5b shows a schematic representation of sensor signals, which from the second device for determining motion parameters 5a be issued.

6a zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern. 6a shows a schematic representation of a third embodiment of a device for determining motion parameters.

6b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 6a ausgegeben werden, wenn kein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist. 6b shows a schematic representation of sensor signals, which from the second device for determining motion parameters 6a output if there is no interference field or offset field.

6c zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 6a ausgegeben werden, wenn ein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist. 6c shows a schematic representation of sensor signals, which from the second device for determining motion parameters 6a output if an interference field or offset field is present.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern einen magnetischen Multipol 20, welcher ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 und eine Auswerteeinheit 30 zur Auswertung der Signale a, b, b‘ des mindestens einen Magnetsensors 10a, 10b, 10b‘, wobei eine Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol 20 und dem mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ auswertbar ist. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, kann die Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern nur einen im wechselndes Magnetfeld des Multipols 20 angeordneten Magnetfeldsensor 10a umfassen, wenn nur eine aktuelle Drehzahl und/oder Geschwindigkeit und/oder eine aktuell zurückgelegt Strecke ermittelt werden soll. Soll zusätzlich die Bewegungsrichtung ermittelt oder ein Störfeld erkannt und kompensiert werden, dann ist mindestens ein weiterer gestrichelt dargestellter Magnetfeldsensor 10b, 10b‘ erforderlich, der im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet wird. Der Multipol 20 kann beispielsweise in Form eines Rades (Multipolrad) oder als lineare Skala (Maßstab) eingesetzt werden und umfasst einzelne Magnetsegmente, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln.How out 1 can be seen, the illustrated embodiment includes a device according to the invention 1 to determine motion parameters a magnetic multipole 20 which generates a changing magnetic field, at least one magnetic sensor 10a . 10b . 10b ' for measuring the magnetic field of the magnetic multipole 20 and an evaluation unit 30 for evaluating the signals a, b, b 'of the at least one magnetic sensor 10a . 10b . 10b ' , wherein a relative movement between the magnetic multipole 20 and the at least one magnetic sensor 10a . 10b . 10b ' is evaluable. How out 1 can be further seen, the device 1 to determine motion parameters, only one in the alternating magnetic field of the multipole 20 arranged magnetic field sensor 10a include, if only a current speed and / or speed and / or a currently covered distance to be determined. If, in addition, the direction of motion is to be determined or an interference field is detected and compensated, then at least one further magnetic field sensor shown in dashed lines is 10b . 10b ' required in the changing magnetic field of the multipole 20 is arranged. The multipole 20 can be used for example in the form of a wheel (multipole wheel) or as a linear scale (scale) and includes individual magnet segments which alternate in their magnetic polarity.

Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 einen magnetisierbaren Kern 16 und eine Messspule 18 zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns 16. Erfindungsgemäß ist der Kern 16 als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 einen Ummagnetisierungsimpuls a, b, b‘ in der Messspule 18 erzeugt, welchen die Messspule 18 zur Auswertung an die Auswerteeinheit 30 ausgibt. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die Messspule 18 vorzugsweise auf einer Substratschicht 12 aus Silizium angeordnet und der weichmagnetische Dünnschichtkern 16 ist innerhalb der Messspule 18 angeordnet und durch mindestens eine Isolierschicht 14 von der Messspule 18 getrennt. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, weist der weichmagnetische Dünnschichtkern 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere magnetische Schichten 16.1 auf, wobei jeweils zwischen zwei Magnetschichten 16.1 eine Trennschicht 16.2 angeordnet ist, um eine schichtübergreifenden Kristallation zwischen zwei benachbarten Magnetschichten 16.1 zu verhindern. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform umfasst der Dünnschichtkern 16 nur eine Magnetschicht 16.1, so dass auf die Trennschicht 16.2 verzichtet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ erfolgt die Ummagnetisierung des Magnetkerns 16 im wechselnden Feld des Multipols 20 ohne zusätzliche Erregerspule. Das Sensorkonzept entspricht einem induktiven Prinzip, wobei die Induktion in der Messspule 18 nicht aufgrund des äußern Feldes (Multipolfeld) entsteht, sondern aufgrund der schlagartigen Ummagnetisierung des Kerns 16 beim Nulldurchgang des Magnetfeldes des Multipols 20. Diese schlagartige Ummagnetisierung kann durch die besondere Geometrie und die hohe Permeabilität des Kerns 16 erreicht werden, welcher beispielsweise in der älteren Patentanmeldung DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin beschrieben wird.How out 2 and 3 can be seen, comprises the magnetic sensor according to the invention 10a . 10b . 10b ' for measuring the magnetic field of the magnetic multipole 20 a magnetizable core 16 and a measuring coil 18 for measuring the magnetic field change of the core 16 , According to the invention, the core 16 formed as a soft magnetic thin film core, which at a field zero crossing of the magnetic field of the magnetic multipole 20 a magnetic reversal pulse a, b, b 'in the measuring coil 18 generated, which the measuring coil 18 for evaluation to the evaluation unit 30 outputs. How out 2 is further apparent, is the measuring coil 18 preferably on a substrate layer 12 made of silicon and the soft magnetic thin film core 16 is inside the measuring coil 18 arranged and by at least one insulating layer 14 from the measuring coil 18 separated. How out 3 can be further seen, the soft magnetic thin film core 16 in the illustrated embodiment, multiple magnetic layers 16.1 on, each between two magnetic layers 16.1 a separation layer 16.2 is arranged to form a cross-layered crystallization between two adjacent magnetic layers 16.1 to prevent. In an alternative embodiment not shown, the thin film core comprises 16 only a magnetic layer 16.1 , so on the release layer 16.2 can be waived. In the magnetic sensor according to the invention 10a . 10b . 10b ' the remagnetization of the magnetic core takes place 16 in the changing field of the multipole 20 without additional excitation coil. The sensor concept corresponds to an inductive principle, whereby the induction in the measuring coil 18 is not due to the external field (multipole field), but due to the sudden re-magnetization of the core 16 at the zero crossing of the magnetic field of the multipole 20 , This sudden remagnetization can be due to the special geometry and the high permeability of the core 16 be reached, which, for example, in the earlier patent application DE 10 2009 001 395.4 the applicant is described.

4a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher nur ein Magnetsensor 10a im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet ist. Der Multipol 20 umfasst einzelne Magnetsegmente N, S, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 4b zeigt das zugehörige Sensorsignal SA, welches der Magnetsensor 10a bei einer Relativbewegung zwischen dem Magnetsensor 10a und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgibt. 4a shows a first embodiment of the device 1 for determining motion parameters, in which only one magnetic sensor 10a in the changing magnetic field of the multipole 20 is arranged. The multipole 20 includes individual magnet segments N, S, which alternate in their magnetic polarity. 4b shows the associated sensor signal S A , which is the magnetic sensor 10a in a relative movement between the magnetic sensor 10a and the multipole 20 with the speed v outputs.

Wie aus 4b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang einen Spannungsimpuls a in der zugehörigen Messspule 18. Durch Zählen der Spannungsimpulse a innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden.How out 4b can be seen, one receives at each field zero crossing a voltage pulse a in the associated measuring coil 18 , By counting the voltage pulses a within a predetermined time window, the speed or the speed v or the distance covered can be determined.

5a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher zwei Magnetsensoren 10a, 10b im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet sind. Auch hier umfasst der Multipol 20 einzelne Magnetsegmente N, S, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 5b zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA, SB, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben. 5a shows a second embodiment of the device 1 for determining motion parameters, in which two magnetic sensors 10a . 10b in the changing magnetic field of the multipole 20 are arranged. Again, the Multipol includes 20 individual magnet segments N, S, which alternate in their magnetic polarity. 5b shows the associated sensor signals S A , S B , which the two magnetic sensors 10a . 10b in a relative movement between the magnetic sensors 10a . 10b and the multipole 20 output at speed v.

Wie aus 5a ersichtlich ist, sind die beiden Magnetsensoren 10a, 10b mit einem vorgegebenen ersten Abstand A1 zueinander im Magnetfeld des magnetischen Multipols 20 angeordnet. Das bedeutet, dass die beiden Magnetsensoren 10a, 10b im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel leicht versetzt zueinander angeordnet sind.How out 5a it can be seen, the two magnetic sensors 10a . 10b with a predetermined first distance A1 to each other in the magnetic field of the magnetic multipole 20 arranged. This means that the two magnetic sensors 10a . 10b are slightly offset from one another in the illustrated second embodiment.

Wie aus 5b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus einer Reihenfolge, mit welcher die beiden mit einem vorgegebenen ersten Abstand A1 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b ummagnetisieren, d.h. die zugehörigen Spannungsimpulse a, b ausgeben, eine Bewegungsrichtung der Relativbewegung v zwischen dem magnetischen Multipol 20 und dem mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b berechnen.How out 5b can be seen, one receives at each field zero crossing in each case a voltage pulse a and b in the associated measuring coil 18 of the first magnetic sensor 10a or the second magnetic sensor 10b , By counting the voltage pulses a, b, which of at least one of the magnetic sensors 10a . 10b can be output within a predetermined time window, the speed or the speed v or the distance traveled can be determined. In addition, the evaluation unit 30 from an order with which the two with a predetermined first distance A1 to each other arranged measuring coils 10a . 10b re-magnetize, ie output the associated voltage pulses a, b, a direction of movement of the relative movement v between the magnetic multipole 20 and the at least one magnetic sensor 10a . 10b to calculate.

6a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher zwei Magnetsensoren 10a, 10b‘ im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet sind, welcher einzelne Magnetsegmente N, S umfasst, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 6b zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA, SB‘, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b‘ und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben, wenn kein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist. 6c zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA‘, SB‘‘, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b‘ und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben, wenn ein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist. 6a shows a third embodiment of the device 1 for determining motion parameters, in which two magnetic sensors 10a . 10b ' in the changing magnetic field of the multipole 20 are arranged, which comprises individual magnet segments N, S, which alternate in their magnetic polarity. 6b shows the associated sensor signals S A , S B ' , which are the two magnetic sensors 10a . 10b ' in a relative movement between the magnetic sensors 10a . 10b ' and the multipole 20 output at speed v if there is no interference field or offset field. 6c shows the associated sensor signals S A ', S B' ', which the two magnetic sensors 10a . 10b ' in a relative movement between the magnetic sensors 10a . 10b ' and the multipole 20 output at the speed v if an interference field or offset field is present.

Wie aus 6a ersichtlich ist, sind die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ mit einem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander im Magnetfeld des magnetischen Multipols 20 angeordnet. Das bedeutet, dass die beiden Magnetsensoren 10a, 10b im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einen Abstand zueinander aufweisen, welcher einem Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 entspricht. Dadurch können auch Störfelder bzw. Offsetfelder erkannt und kompensiert werden. Liegt kein Störfeld bzw. Offsetfeld vor, dann erfolgt die Ummagnetisierung der beiden Magnetsensor 10a, 10b’ gleichzeitig. Bei Auftreten eines Störfeldes bzw. Offsetfeldes verschiebt sich der Ummagnetisierungszeitpunkt um das zur Kompensation des Störfeldes bzw. Offsetfeldes erforderliche Feld des Multipols 20.How out 6a it can be seen, the two magnetic sensors 10a . 10b ' with a predetermined second distance A2 to each other in the magnetic field of the magnetic multipole 20 arranged. This means that the two magnetic sensors 10a . 10b in the illustrated second embodiment have a distance from each other, which is a distance between two adjacent zero crossings of the magnetic field of the magnetic multipole 20 equivalent. As a result, interference fields or offset fields can also be detected and compensated. If there is no interference field or offset field, then the magnetic reversal of the two magnetic sensor takes place 10a . 10b ' simultaneously. When an interference field or offset field occurs, the Ummagnetisierungszeitpunkt shifts by the required for the compensation of the interference field or offset field field of the multipole 20 ,

Wie aus 6b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b‘ in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b‘. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b‘ innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus einer Verschiebung der Spannungsimpulse a, b‘ erkennen, ob ein Störfeld bzw. Offsetfeld aktiv ist oder nicht. Wie aus 6b weiter ersichtlich ist, erfolgt die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b‘ im Wesentlichen gleichzeitig, so dass die Auswerteeinheit 30 bei den in 6b dargestellten Sensorsignalen SA, SB‘ kein Störfeld bzw. Offsetfeld erkennt.How out 6b can be seen, one receives at each field zero crossing in each case a voltage pulse a and b 'in the associated measuring coil 18 of the first magnetic sensor 10a or the second magnetic sensor 10b ' , By counting the voltage pulses a, b, which of at least one of the magnetic sensors 10a . 10b ' can be output within a predetermined time window, the speed or the speed v or the distance traveled can be determined. In addition, the evaluation unit 30 from a shift of the voltage pulses a, b 'recognize whether an interference field or offset field is active or not. How out 6b It can also be seen that the magnetization reversal of the two measuring coils arranged with the predetermined second distance A2 relative to one another takes place 10a . 10b ' essentially simultaneously, so that the evaluation unit 30 at the in 6b shown sensor signals S A , S B ' no interference field or offset field detects.

Wie aus 6c ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b‘ in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b‘. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b‘, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b‘ innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus der Verschiebung der Spannungsimpulse a, b‘ erkennen, ob ein Störfeld bzw. Offsetfeld aktiv ist oder nicht. Wie aus 6c weiter ersichtlich ist, erfolgt die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b‘ zu verschiedenen Zeitpunkten, so dass die Auswerteeinheit bei den in 6c dargestellten Sensorsignalen SA‘, SB‘‘ ein Störfeld bzw. Offsetfeld erkennt. Die Auswerteeinheit 30 ermittelt einen realen Nulldurchgangsmoment als Mittelwert zwischen den beiden verschiedenen Zeitpunkten der Ummagnetisierung der beiden Messspulen 10a, 10b‘ und kompensiert dadurch das erkannte magnetische Störfeld.How out 6c can be seen, one receives at each field zero crossing in each case a voltage pulse a and b 'in the associated measuring coil 18 of the first magnetic sensor 10a or the second magnetic sensor 10b ' , By counting the voltage pulses a, b ', which of at least one of the magnetic sensors 10a . 10b ' can be output within a predetermined time window, the speed or the speed v or the distance traveled can be determined. In addition, the evaluation unit 30 from the shift of the voltage pulses a, b 'recognize whether an interference field or offset field is active or not. How out 6c It can also be seen that the magnetization reversal of the two measuring coils arranged with the predetermined second distance A2 relative to one another takes place 10a . 10b ' at different times, so that the evaluation unit at the in 6c shown sensor signals S A ', S B' 'detects an interference field or offset field. The evaluation unit 30 determines a real zero-crossing torque as the mean value between the two different times of the remagnetization of the two measuring coils 10a . 10b ' and thereby compensates the detected magnetic interference field.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellten einen Magnetsensor und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern zur Verfügung, welche in vorteilhafter Weise die Möglichkeit bieten, die Vorteile eines induktiven Messsystems wie niedrige Kosten, Temperaturunabhängigkeit und Robustheit zu nutzen, ohne die Einschränkung auf schnelle Bewegung zu haben. Damit ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Messung einfacher Drehzahlen und/oder linearer Positionsabzählung (ohne Zwischenwerte) bei geringen Kosten und hoher Robustheit.Embodiments of the present invention have provided a magnetic sensor and motion parameter detection apparatus which advantageously provide the ability to take advantage of an inductive measuring system such as low cost, temperature independence, and ruggedness without being limited to fast motion. Thus, embodiments of the present invention enable the measurement of simple speeds and / or linear position counting (without intermediate values) at low cost and high robustness.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007023385 A1 [0004] DE 102007023385 A1 [0004]
  • DE 102009001395 [0005, 0010, 0030] DE 102009001395 [0005, 0010, 0030]

Claims (10)

Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit einem magnetisierbaren Kern (16) und einer Messspule (18) zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns (16), dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (16) als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet ist, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols (20) einen Ummagnetisierungsimpuls (a, b, b‘) in der Messspule (18) erzeugt, welchen die Messspule (18) zur Auswertung an eine Auswerteeinheit (30) ausgibt.Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole with a magnetizable core ( 16 ) and a measuring coil ( 18 ) for measuring the magnetic field change of the core ( 16 ), characterized in that the core ( 16 ) is formed as a soft magnetic thin-film core, which at a field zero crossing of the magnetic field of the magnetic multipole ( 20 ) a magnetic reversal pulse (a, b, b ') in the measuring coil ( 18 ), which the measuring coil ( 18 ) for evaluation to an evaluation unit ( 30 ). Magnetsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weichmagnetische Dünnschichtkern (16) eine magnetische Schicht (16.1) oder mehrere magnetische Schichten (16,1) aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Magnetschichten (16.1) eine Trennschicht (16.2) angeordnet ist.Magnetic sensor according to claim 1, characterized in that the soft-magnetic thin-film core ( 16 ) a magnetic layer ( 16.1 ) or multiple magnetic layers ( 16.1 ), wherein in each case between two magnetic layers ( 16.1 ) a release layer ( 16.2 ) is arranged. Magnetsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspule (18) auf einer Substratschicht (12) angeordnet ist, wobei der weichmagnetische Dünnschichtkern (16) innerhalb der Messspule (18) angeordnet und durch mindestens eine Isolierschicht (14) von der Messspule (18) getrennt ist.Magnetic sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring coil ( 18 ) on a substrate layer ( 12 ), wherein the soft magnetic thin film core ( 16 ) within the measuring coil ( 18 ) and by at least one insulating layer ( 14 ) from the measuring coil ( 18 ) is disconnected. Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern mit einem magnetischen Multipol (20), welcher ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, und mindestens einem Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols (20) und einer Auswerteeinheit (30) zur Auswertung der Signale (a, b, b‘) des mindestens einen Magnetsensors (10a, 10b, 10b‘), wobei eine Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol (20) und dem mindestens einen Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) auswertbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführt ist. Device for determining motion parameters with a magnetic multipole ( 20 ), which generates a changing magnetic field, and at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ) for measuring the magnetic field of the magnetic multipole ( 20 ) and an evaluation unit ( 30 ) for evaluating the signals (a, b, b ') of the at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ), wherein a relative movement between the magnetic multipole ( 20 ) and the at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ) is evaluable, characterized in that the at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ) is executed according to one of claims 1 to 3. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Magnetsensoren (10a, 10b, 10b‘) mit einem vorgegebenen Abstand (A1, A2) im Magnetfeld des magnetischen Multipols (20) angeordnet sind.Device according to claim 4, characterized in that two magnetic sensors ( 10a . 10b . 10b ' ) with a predetermined distance (A1, A2) in the magnetic field of the magnetic multipole ( 20 ) are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) eine Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen (a, b, b‘) ermittelt, welche mindestens ein Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters ausgibt, und aus der ermittelten Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen (a, b, b‘) eine Drehzahl und/oder Geschwindigkeit und/oder eine zurückgelegte Strecke berechnet.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the evaluation unit ( 30 ) a number of Ummagnetisierungsimpulsen (a, b, b ') is determined which at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ) within a predeterminable time window, and from the determined number of Ummagnetisierungsimpulsen (a, b, b ') calculates a speed and / or speed and / or a distance traveled. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) aus einer Reihenfolge, mit welcher die beiden mit einem vorgegebenen ersten Abstand (A1) zueinander angeordneten Messsensoren (10a, 10b) ummagnetisieren, eine Bewegungsrichtung der Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol (20) und dem mindestens einen Magnetsensor (10a, 10b, 10b‘) berechnet.Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the evaluation unit ( 30 ) from an order, with which the two with a predetermined first distance (A1) mutually arranged measuring sensors ( 10a . 10b ), a direction of movement of the relative movement between the magnetic multipole ( 20 ) and the at least one magnetic sensor ( 10a . 10b . 10b ' ). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgegebener zweiter Abstand (A2) zwischen den beiden Magnetsensoren (10a, 10b‘) einem Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols (20) entspricht.Apparatus according to claim 5, characterized in that a predetermined second distance (A2) between the two magnetic sensors ( 10a . 10b ' ) a distance between two adjacent zero crossings of the magnetic field of the magnetic multipole ( 20 ) corresponds. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) ein magnetisches Störfeld erkennt, wenn die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand (A2) zueinander angeordneten Messsensoren (10a, 10b‘) zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt.Apparatus according to claim 8, characterized in that the evaluation unit ( 30 ) detects a magnetic interference field when the magnetic reversal of the two with the predetermined second distance (A2) mutually arranged measuring sensors ( 10a . 10b ' ) takes place at different times. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (30) einen realen Nulldurchgangsmoment als Mittelwert zwischen den beiden verschiedenen Zeitpunkten der Ummagnetisierung der beiden Messsensoren (10a, 10b‘) ermittelt und dadurch das erkannte magnetische Störfeld kompensiert.Apparatus according to claim 9, characterized in that the evaluation unit ( 30 ) a real zero crossing moment as an average value between the two different times of the magnetic reversal of the two measuring sensors ( 10a . 10b ' ) and thereby compensates the detected magnetic interference field.
DE201110079633 2011-07-22 2011-07-22 Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters Pending DE102011079633A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110079633 DE102011079633A1 (en) 2011-07-22 2011-07-22 Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters
PCT/EP2012/059428 WO2013013854A1 (en) 2011-07-22 2012-05-22 Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and corresponding device for determining motion parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110079633 DE102011079633A1 (en) 2011-07-22 2011-07-22 Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011079633A1 true DE102011079633A1 (en) 2013-01-24

Family

ID=46086000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201110079633 Pending DE102011079633A1 (en) 2011-07-22 2011-07-22 Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102011079633A1 (en)
WO (1) WO2013013854A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013211290A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for detecting a change in position
DE102014218043A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Magnetic core, inductive component and method for manufacturing a magnetic core

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007023385A1 (en) 2007-05-18 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Device for non-contact detection of linear or rotational movements
TW201033632A (en) 2009-03-09 2010-09-16 Bosch Gmbh Robert Apparatus and method for measuring magnetic field

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4018148A1 (en) * 1990-06-06 1991-12-12 Siemens Ag MAGNETIC SENSITIVE SETUP WITH SEVERAL MAGNETIC SENSORS
EP0484716B1 (en) * 1990-11-09 1999-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Electromagnetic sensor for determining the rotational speed and/or direction of a rotor
DE10259223B3 (en) * 2002-11-20 2004-02-12 Mehnert, Walter, Dr. Position detector registering rotary- or linear motion, includes excitation magnet, ferromagnetic component, coil and sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007023385A1 (en) 2007-05-18 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Device for non-contact detection of linear or rotational movements
TW201033632A (en) 2009-03-09 2010-09-16 Bosch Gmbh Robert Apparatus and method for measuring magnetic field

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013211290A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for detecting a change in position
DE102014218043A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG Magnetic core, inductive component and method for manufacturing a magnetic core

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013013854A1 (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19818799C2 (en) Method and device for measuring angles
EP3066421B1 (en) Magnetic sensor for absolute count of revolutions or linear distances
EP2515084B1 (en) Method for determining motion using a segment meter and a fine position sensor
WO2009121193A1 (en) Magnetic linear sensor arrangement
WO2018122283A1 (en) Displacement sensor
DE102013207159A1 (en) MAGNETIC SENSOR
WO2014086525A1 (en) Sensor apparatus for determining at least one rotation property of a rotating element
DE102007025965A1 (en) magnetic field sensor
DE102009022821A1 (en) Methods and systems for magnetic field detection
EP2764340B1 (en) Sensor arrangement
DE102014113374B4 (en) Magnetic position sensor and detection method
WO2008141860A1 (en) Device for the contact-free detection of linear or rotational movements
EP1527324B1 (en) Magnetoresistive sensor
DE102015013022A1 (en) Magnetic field measuring device
EP3695194B1 (en) Electromagnetic measuring system for detecting length and angle on the basis of the magnetoimpedance effect
DE102011079633A1 (en) Magnetic sensor for measuring a magnetic field of a magnetic multipole and associated device for determining motion parameters
EP2446288B1 (en) Hybrid sensor
DE10221340A1 (en) Rotation angle measurement arrangement has a magnetic field generating element that generates a field with axial and tangential components relative to a shaft axis, so that field detection sensitivity is improved
DE102011079631A1 (en) Device for determining motion parameters
DE10250319A1 (en) Device for determining the rotation of a shaft comprises a shaft, a transmitting magnet arranged on the surface of a front side of the shaft or integrated in the region of the surface of the front side, and a GMR sensor element
WO2007023036A1 (en) Sensor array
WO2022008265A1 (en) Omnidirectional rotational speed and rotational direction sensor
AT520709B1 (en) Electromagnetic measuring system for the detection of length and angle based on the magnetoimpedance effect
WO2005054885A1 (en) Magnetic sensor array
DE10135541B4 (en) Electric motor with position measuring system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed