DE102016106779A1

DE102016106779A1 - Displacement sensor device

Info

Publication number: DE102016106779A1
Application number: DE102016106779.2A
Authority: DE
Inventors: Steffen Hoppe
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2017-10-19
Also published as: WO2017178376A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wegsensorvorrichtung (2), die zwei magnetische Kreise (26, 28), einen Magnet (18), einen Sensor (20), ein Referenzleitblech (16) und zwei Messleitbleche (10, 12) aufweist, wobei der erste magnetische Kreis ein Referenzkreis (28) ist und der zweite magnetische Kreis ein Messkreis (26) ist. Um eine Wegsensorvorrichtung (2) anzugeben, die weitestgehend unempfindlich gegen Umgebungseinflüsse und Änderungen der Stoffeigenschaften der Wegsensorvorrichtung (2) selbst ist, ist der Magnet (18) als einfach magnetisierter Magnet und der Sensor (20) als Magnetfeldlinienrichtungssensor ausgebildet, wobei Magnet (18) und Sensor (20) jeweils Teil beider magnetischen Kreise (26, 28) sind. Der Referenzkreis (28) umfasst zusätzlich das Referenzleitblech (16) und der Messkreis (26) zusätzlich die Messleitbleche (10, 12) und zwischen den beiden Messleitblechen (10, 12) ist ein Messspalt (14) ausgebildet. Variationen der Breite des Messspalts (14) führen zu einer Änderung der Verteilung der Feldlinien (22) zwischen Referenz- (28) und Messkreis (26) und können mit einem die Feldlinienrichtung (24) messenden Sensor (20) in ein elektrisches Ausgangssignal umgewandelt werden.The present invention relates to a displacement sensor device (2) comprising two magnetic circuits (26, 28), a magnet (18), a sensor (20), a reference baffle (16) and two measuring baffles (10, 12) magnetic circle is a reference circle (28) and the second magnetic circuit is a measuring circuit (26). In order to provide a travel sensor device (2) which is largely insensitive to environmental influences and changes in the material properties of the travel sensor device (2) itself, the magnet (18) is designed as a magnet which is simply magnetized and the sensor (20) as a magnetic field line direction sensor, wherein magnet (18) and sensor (20) are each part of both magnetic circuits (26, 28). The reference circle (28) additionally comprises the Referenzleitblech (16) and the measuring circuit (26) in addition the Meßleitbleche (10, 12) and between the two Messleitblechen (10, 12) is formed a measuring gap (14). Variations of the width of the measuring gap (14) lead to a change in the distribution of the field lines (22) between the reference (28) and measuring circuit (26) and can be converted into an electrical output signal with a sensor (20) measuring the field line direction (24) ,

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wegsensorvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The present invention relates to a displacement sensor device referred to in the preamble of claim 1 Art.

Derartige Wegsensorvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise ist aus der US 3,329,012 ein Differenzwegsensor in Form einer Drehmomentsensoreinheit bekannt. Dabei werden zwei Drehscheiben mit sich überlappenden Schlitzen durch den konstant breiten Luftspalt eines magnetischen Kreises eines Differentialübertragers rotiert. Je nach dem Überlappungsgrad der Schlitze wird der magnetische Kreis entsprechend beeinflusst und so auf das Drehmoment geschlossen. Dabei führt der Grad der Überdeckung zu einem veränderten magnetischen Widerstand, der wiederum eine Wechselspannung mit variabler Amplitude beeinflusst, welche als elektrisches Signal ausgewertet wird. Such displacement sensor devices are already known from the prior art. For example, is from the US 3,329,012 a differential travel sensor in the form of a torque sensor unit known. In this case, two turntables with overlapping slots are rotated by the constant wide air gap of a magnetic circuit of a differential transformer. Depending on the degree of overlap of the slots, the magnetic circuit is influenced accordingly and thus closed to the torque. In this case, the degree of overlap leads to an altered magnetic resistance, which in turn influences an alternating voltage with variable amplitude, which is evaluated as an electrical signal.

Die bekannte Sensorik benötigt üblicherweise hochwertige Materialien, also Materialien mit einem geringen magnetischen Widerstand. Aufgrund der Messung von absoluten magnetischen Größen besteht auch eine Anfälligkeit für Umgebungseinflüsse, wie beispielsweise Temperaturschwankungen, oder für die Alterung des Magneten. The known sensors usually require high-quality materials, ie materials with a low magnetic resistance. Due to the measurement of absolute magnetic quantities, there is also a susceptibility to environmental influences, such as temperature fluctuations, or to the aging of the magnet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wegsensorvorrichtung anzugeben, die weitestgehend unempfindlich gegen Umgebungseinflüsse und Änderungen der Stoffeigenschaften der Wegsensorvorrichtung selbst ist. Weiterhin soll es möglich sein, auch weniger hochwertige Materialien, also Materialien mit höheren magnetischen Widerständen, zu verwenden. Hierdurch sollen sowohl Kostenvorteile als auch eine Verbesserung anderer Parameter, wie beispielsweise Festigkeit und Zähigkeit, erreicht werden. The present invention has for its object to provide a displacement sensor device which is largely insensitive to environmental influences and changes in the material properties of the displacement sensor device itself. Furthermore, it should be possible to use less high-quality materials, ie materials with higher magnetic resistances. This should be both cost advantages and an improvement of other parameters, such as strength and toughness, can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch eine Wegsensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 9 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a displacement sensor device having the features of claim 1. The dependent claims 2 to 9 relate to advantageous developments of the invention.

Zwar ist aus der US 9,207,100 B2 bereits ein Positionssensor unter Verwendung einer Magnetfeldlinienrichtungsauswertung bekannt. Jedoch handelt es sich hier um einen partiell unterschiedlich magnetisierten Permanentmagnet, der bewegt wird. Anhand der unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen entlang des Magneten kann mittels der Auswertung der Magnetfeldlinienrichtung auf die Position des Permanentmagneten und damit des sich bewegenden Teils einer Vorrichtung geschlossen werden. Although is out of the US 9,207,100 B2 already known a position sensor using a magnetic field line direction evaluation. However, this is a partially differently magnetized permanent magnet, which is moved. On the basis of the different magnetization directions along the magnet can be closed by means of the evaluation of the magnetic field line direction on the position of the permanent magnet and thus the moving part of a device.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Wegsensorvorrichtung liegt demgegenüber insbesondere darin, dass einfachere und damit kostengünstigere Magnete verwendet werden können. Es sind keine komplexen Magnete mit partiell unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen erforderlich. Auch sind die aus dem vorgenannten Stand der Technik bekannten Permanentmagnete nicht biegbar, was eine Applikation derartiger Magnete erschwert oder die Messtechnik für bestimmte Messaufgaben überhaupt nicht anwendbar macht. In contrast, a significant advantage of the displacement sensor device according to the invention is in particular that simpler and therefore less expensive magnets can be used. There are no complex magnets with partially different magnetization directions required. Also, the known from the aforementioned prior art permanent magnets are not bendable, which makes it difficult application of such magnets or makes the measurement technology for certain measurement tasks not applicable at all.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass der Magnet als ein Permanentmagnet ausgebildet ist. Permanentmagnete sind kostengünstiger als Elektromagnete. Darüber hinaus entfallen elektrische Zuleitungen und die Versorgung mit elektrischem Strom. Gerade der Wegfall der elektrischen Zuleitungen erlaubt Applikationen unter schwierigen Einbau- u. Betriebsbedingungen, wie diese beispielsweise bei oder in der Nähe von sich drehenden oder bewegten Teilen im Allgemeinen vorliegen. Ein weiterer Vorteil ist die insgesamt geringere Stromaufnahme des Sensors, weil die sonst erforderliche Energie zum Erzeugen eines Magnetfeldes nicht benötigt wird. An advantageous development of the teaching according to the invention provides that the magnet is designed as a permanent magnet. Permanent magnets are cheaper than electromagnets. In addition, eliminates electrical leads and the supply of electrical power. Just the elimination of electrical leads allows applications under difficult installation u. Operating conditions, such as those at or near rotating or moving parts in general. Another advantage is the overall lower power consumption of the sensor, because the otherwise required energy for generating a magnetic field is not needed.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Magnet, der Sensor und das Referenzleitblech zueinander ortsfest ausgebildet sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Bedingungen im Referenzkreis während des Betriebs im Wesentlichen gleich bleiben. Sich ändernde Verhältnisse im Referenzkreis müssten ansonsten bei der nachfolgenden Auswertung der Messsignale berücksichtigt werden. Another advantageous embodiment provides that the magnet, the sensor and the Referenzleitblech are mutually stationary. This ensures that the conditions in the reference circuit remain essentially the same during operation. Changing conditions in the reference circle would otherwise have to be taken into account in the subsequent evaluation of the measurement signals.

Unter Referenz-, Kopplungs- und Messleitblechen sind dabei nicht nur tatsächliche Bleche zu verstehen. Auch andere, die Funktion der Bündelung von magnetischen Feldlinien erzielende Ausbildungsformen sind darunter zu verstehen. Der Begriff „Leitblech“ hat sich dafür in der Technik eingebürgert. Reference, coupling and measuring baffles are not just actual plates. Other forms of training which achieve the function of bundling magnetic field lines are also to be understood here. The term "baffle" has become naturalized in the art.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass in dem Messkreis zusätzlich zwei Kopplungsleitbleche angeordnet sind, von denen jeweils eines magnetisch zwischen einem der zwei Messleitbleche und den übrigen Komponenten des Messkreises angeordnet ist. Auf diese Weise ist eine noch bessere Führung der magnetischen Feldlinien erreicht, so dass Störeinflüsse durch die Umgebung weiter vermindert sind. Besonders vorteilhaft ist eine ortsfeste Anordnung der Kopplungsleitbleche, so dass sich die Kopplungsleitbleche nicht bewegen, wenn es zu einer Bewegung der Messleitbleche kommt. Hierdurch ist der konstruktive Aufbau und die magnetische Auslegung weiter vereinfacht. A further advantageous development of the teaching of the invention provides that in the measuring circuit additionally two Kopplungsleitbleche are arranged, one of which is arranged magnetically between one of the two Messleitbleche and the other components of the measuring circuit. In this way, an even better leadership of the magnetic field lines is achieved, so that interference by the environment are further reduced. Particularly advantageous is a stationary arrangement of the coupling baffles, so that the coupling baffles do not move when it comes to a movement of Messleitbleche. As a result, the structural design and the magnetic design is further simplified.

Grundsätzlich ist die Verwendung eines einzigen Sensors ausreichend. Zwecks Redundanz kann in beiden magnetischen Kreisen zusätzlich zu dem Sensor ein weiterer Magnetfeldlinienrichtungssensor angeordnet sein. Dies empfiehlt sich insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen. Eine Steigerung der Sicherheit ist darüber hinaus dadurch möglich, dass ein Magnetfeldlinienrichtungssensor anderer Bauart verwendet wird und/oder der weitere Magnetfeldlinienrichtungssensor relativ zu dem anderen Magnetfeldlinienrichtungssensor an anderer Stelle in der Wegsensorvorrichtung angeordnet ist. Weiterhin ist es auch möglich mehr als zwei Sensoren zu verwenden, um besondere Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Basically, the use of a single sensor is sufficient. For redundancy, in both magnetic circuits in addition to the Sensor another magnetic field line direction sensor can be arranged. This is particularly recommended for safety-relevant applications. An increase in safety is moreover possible by using a magnetic field line direction sensor of a different type and / or by arranging the further magnetic field line direction sensor relative to the other magnetic field line direction sensor elsewhere in the position sensor device. Furthermore, it is also possible to use more than two sensors to meet special safety requirements.

Die Ausbildung des Messspalts zwischen den beiden Messleitblechen ist grundsätzlich nach Art, Ausdehnung und Anordnung in weiten Grenzen wählbar. Dies gilt auch bei länglichen Spalten. Ist der Messspalt dabei helixförmig ausgebildet, lässt sich eine möglichst große Relativverschiebung und somit ein möglichst großes Ausgangssignal erreichen. Je mehr der Spalt orthogonal zur Bewegungsrichtung der Messleitbleche verläuft, desto größer ist das Ausgangssignal. The design of the measuring gap between the two Messleitblechen is basically selectable by type, extent and arrangement within wide limits. This also applies to oblong columns. If the measuring gap is of helical design, it is possible to achieve the greatest possible relative displacement and thus the greatest possible output signal. The more the gap is orthogonal to the direction of movement of the measuring baffles, the greater the output signal.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass das Referenzleitblech zweiteilig ausgebildet ist und beide Teile durch einen Referenzspalt getrennt sind, wobei die Breite des Referenzspalts mit der Breite des Messspalts in einer Nulllage der Wegsensorvorrichtung übereinstimmt. Unter Nulllage ist dabei die Lage der Wegsensorvorrichtung zu verstehen, bei der eine, beispielsweise baulich, definierte Breite des Messspalts vorliegt, die als „normal“ bewertet ist. Abweichungen von dieser Breite, also ein demgegenüber schmalerer oder breiterer Messspalt, führen zu einer Stärkung der magnetischen Feldlinien über den Messkreis oder über den Referenzkreis und dadurch zu einer Veränderung der summierten Feldlinienrichtung in dem Sensor bzw. den Sensoren, was zu einem entsprechenden Ausgangssignal führt. Durch einen Referenzspalt in dem Referenzleitblech ist eine weitere Angleichung der magnetischen Bedingungen in beiden magnetischen Kreisen in der Nulllage und damit eine verbesserte Anpassung von Referenz- und Messkreis ermöglicht. Dies wirkt sich beispielsweise vorteilhaft bei Schwankungen in der Umgebungstemperatur aus. A particularly advantageous development of the teaching according to the invention provides that the reference guide plate is formed in two parts and both parts are separated by a reference gap, wherein the width of the reference gap coincides with the width of the measuring gap in a zero position of the path sensor device. Under zero position is to understand the position of the displacement sensor device, in which a, for example structurally, defined width of the measuring gap is present, which is rated as "normal". Deviations from this width, ie a narrower or wider measuring gap on the other hand, lead to a strengthening of the magnetic field lines via the measuring circuit or via the reference circuit and thereby to a change of the summed field line direction in the sensor or the sensors, which leads to a corresponding output signal. By a reference gap in the reference baffle a further approximation of the magnetic conditions in both magnetic circuits in the zero position and thus an improved adaptation of the reference and measuring circuit is made possible. This has an advantageous effect, for example, on fluctuations in the ambient temperature.

Die Wegsensorvorrichtung lässt sich grundsätzlich auch für die Messung von Absolutwegen oder Absolutwinkeln verwenden. Dies wäre der Fall, wenn lediglich eines der Messleitbleche beweglich ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Wegsensorvorrichtung als eine Differenzwegsensorvorrichtung, also dass beide Messleitbleche zueinander und zum Rest der Wegsensorvorrichtung beweglich ausgebildet sind. Oft müssen gerade sehr kleine Relativbewegungen zwischen zwei Bauteilen detektiert werden, die sich jeweils in einem größeren Längen- oder Winkelbereich bewegen. Hierfür ist die vorgeschlagene Wegsensorvorrichtung besonders gut geeignet, da die Gleichbewegung der beiden Bauteile und damit der beiden Messleitbleche das Messergebnis im Wesentlichen nicht beeinflusst, wenn der Magnet, der Sensor oder die Sensoren und die Leitbleche derart aufeinander abgestimmt ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Bewegung der Messleitbleche in gleicher Richtung und betragsgleich zu keiner Änderung der Breite des Messspalts führt. The way sensor device can basically also be used for the measurement of absolute paths or absolute angles. This would be the case if only one of the Meßleitbleche is designed to be movable. Particularly advantageous is the design of the travel sensor device as a differential travel sensor device, so that both Messleitbleche each other and the rest of the travel sensor device are designed to be movable. Often very small relative movements between two components must be detected, each moving in a greater length or angle range. For this purpose, the proposed displacement sensor device is particularly well suited because the same motion of the two components and thus the two Meßleitbleche not substantially affect the measurement result when the magnet, the sensor or sensors and the baffles are designed and arranged coordinated with each other such that a movement the Meßleitbleche leads in the same direction and the same amount to no change in the width of the measuring gap.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung eine Wegsensorvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist, wobei mindestens eines der Messleitbleche mechanisch mit dem mindestens einem beweglichen Teil gekoppelt ist. Entsprechend wäre es denkbar, dass lediglich ein Messleitblech mit einem bewegten Teil oder dass alle beide Messleitbleche mit jeweils einem beweglichen Teil gekoppelt ist. A further object of the invention is that a device has a travel sensor device according to one of claims 1 to 9, wherein at least one of the Meßleitbleche is mechanically coupled to the at least one movable part. Accordingly, it would be conceivable that only one Meßleitblech with a moving part or that both Messleitbleche is each coupled to a movable part.

Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Reference to the accompanying, rough schematic drawings, the invention will be explained in more detail below. Showing:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einer teilweisen perspektivischen Ansicht; 1 a first embodiment in a partial perspective view;

2 das erste Ausführungsbeispiel in einer weiteren perspektivischen Ansicht; 2 the first embodiment in a further perspective view;

3 eine vereinfachte Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels; 3 a simplified representation of the first embodiment;

4 ein elektrisches Vergleichsschaltbild; 4 an electrical comparison diagram;

5 ein zweites Ausführungsbeispiel in ähnlicher Darstellung wie in 3; 5 a second embodiment in a similar representation as in 3 ;

6 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer teilweisen perspektivischen Ansicht und 6 a third embodiment in a partial perspective view and

7 ein viertes Ausführungsbeispiel in einer vereinfachten Darstellung. 7 A fourth embodiment in a simplified representation.

Im Nachfolgenden wird die erfindungsgemäße Wegsensorvorrichtung anhand der 1 bis 7 näher erläutert. In the following, the displacement sensor device according to the invention will be described with reference to FIGS 1 to 7 explained in more detail.

Gleiche oder gleichwirkende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Identical or equivalent components are denoted by the same reference numerals.

In 1 ist eine Vorrichtung 1 teilweise dargestellt, bei der zwei Kolben 4 und 6 der nicht näher dargestellten Vorrichtung 1 entlang einer gedachten Achse hin und her bewegbar sind, was durch einen Doppelpfeil 8 versinnbildlicht ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel können sich die beiden Kolben 4 und 6 jeweils entlang der durch den Doppelpfeil 8 symbolisierten Achse bewegen. Die Kolben 4 und 6 sind jeweils mit einem Messleitblech 10 und 12 mechanisch gekoppelt. In dem Beispiel ist das Messleitblech 10 am Kolben 4 und das Messleitblech 12 am Kolben 6 fixiert. Zwischen den Messleitblechen 10 und 12 befindet sich ein Messspalt 14, der helixförmig ausgebildet ist und längs des helixförmigen Verlaufs eine konstante Breite b aufweist. Ein Referenzleitblech 16 ist ebenfalls erkennbar. Die Leitbleche 10, 12 und 16 sind dabei Teil einer erfindungsgemäßen Wegsensorvorrichtung, die nachfolgend näher erläutert wird. In 1 is a device 1 partially shown, at the two pistons 4 and 6 the device not shown 1 along an imaginary axis are movable back and forth, what by a double arrow 8th is symbolized. In this embodiment, the two pistons 4 and 6 each along the by the double arrow 8th move symbolized axis. The pistons 4 and 6 are each with a measuring baffle 10 and 12 mechanically coupled. In the example, the measuring guide is 10 on the piston 4 and the measuring baffle 12 on the piston 6 fixed. Between the measuring baffles 10 and 12 there is a measuring gap 14 , which is formed helically and along the helical course has a constant width b. A reference baffle 16 is also recognizable. The baffles 10 . 12 and 16 are part of a path sensor device according to the invention, which will be explained in more detail below.

2 zeigt die Vorrichtung 1 in vergleichbarer Darstellung, jedoch in einer anderen Betriebslage als in 1. Die Kolben 4 und 6 wurden längs des Doppelpfeils 8 aufeinander zubewegt, so dass die Messleitbleche 10 und 12 im Vergleich zur Betriebslage in 1 einander angenähert worden sind. Die Breite b des Messspalts 14 ist entsprechend reduziert. 2 shows the device 1 in a comparable presentation, but in a different situation than in 1 , The pistons 4 and 6 were along the double arrow 8th moved towards each other, so that the measuring baffles 10 and 12 in comparison to the operating situation in 1 have been approximated to each other. The width b of the measuring gap 14 is reduced accordingly.

In 3 ist die Wegsensorvorrichtung 2 der in den 1 und 2 gezeigten Vorrichtung 1 grob schematisch dargestellt. Die Wegsensorvorrichtung 2 ist in dem ersten Ausführungsbeispiel als Differenzwegsensorvorrichtung ausgebildet. Neben den bereits in den 1 und 2 erkennbaren Leitblechen 10, 12 und 16 zeigt 3 auch einen als Permanentmagnet ausgebildeten Magneten 18 und einen als zweidimensionaler Hallsensor ausgebildeten Sensor 20. Die magnetischen Feldlinien sind hier durch Linien 22 symbolisiert. In 3 is the path sensor device 2 in the 1 and 2 shown device 1 roughly shown schematically. The path sensor device 2 is formed in the first embodiment as Differenzwegsensorvorrichtung. In addition to those already in the 1 and 2 recognizable baffles 10 . 12 and 16 shows 3 also a magnet designed as a permanent magnet 18 and a sensor designed as a two-dimensional Hall sensor 20 , The magnetic field lines are here by lines 22 symbolizes.

Allgemein gilt:
Der Raum, in dem ein Magnet Kraftwirkungen ausübt, wird als magnetisches Feld bezeichnet. Die magnetischen Feldlinien zeigen in einem magnetischen Feld die Richtung der wirkenden Kraft an. In general:
The space in which a magnet exerts force is known as the magnetic field. The magnetic field lines indicate the direction of the acting force in a magnetic field.

Der Magnet 18, der Sensor 20 und das Referenzleitblech 16 sind an der Vorrichtung 1 fixiert, so dass diese sich bei einer Bewegung der in 3 nicht dargestellten Kolben 4 und 6 nicht bewegen, sondern ortsfest sind. The magnet 18 , the sensor 20 and the reference baffle 16 are at the device 1 fixed so that they move during a movement of 3 not shown piston 4 and 6 do not move, but are stationary.

Die Wegsensorvorrichtung 2 ist von der Konstruktion und der Materialauswahl derart abgestimmt, dass in der in 3 gezeigten Nulllage, also bei der aus 3 ersichtlichen Breite b des Messspalts 14, die durch den Sensor 20 erfassbare summierte Feldlinienrichtung in der Blattebene nach rechts zeigt. Siehe hierzu Pfeil 24, der die summierte Feldlinienrichtung 24 versinnbildlicht. Die dargestellte summierte Feldlinienrichtung 24 ist rein exemplarisch; jede andere summierte Feldlinienrichtung 24 wäre für die Nulllage ebenfalls wählbar. Je nach Applikation oder Messbereich wird der Fachmann die Nulllage festlegen. The path sensor device 2 is tuned by the construction and the choice of material such that in the in 3 shown zero position, so at the 3 apparent width b of the measuring gap 14 passing through the sensor 20 shows detectable summed field line direction in the leaf plane to the right. See arrow 24 that is the summed field line direction 24 symbolizes. The summed field line direction shown 24 is purely exemplary; every other summed field line direction 24 would also be eligible for the zero position. Depending on the application or measuring range, the specialist will determine the zero position.

Werden nun die Messleitbleche 10 und 12 durch eine Bewegung der Kolben 4 und 6 entlang des Doppelpfeils 8 aufeinander zu bewegt, verringert sich die Breite b des Messspalts 14. Siehe auch die 1 und 2. Dadurch verringert sich auch der magnetische Widerstand des mit Umgebungsluft gefüllten Messspalts 14. Die magnetischen Feldlinien 22 entlang des Messkreises 26 – der den Magnet 18, den Sensor 20, die Messleitbleche 10 und 12 sowie den Messspalt 14 umfasst – werden im Vergleich zu den magnetischen Feldlinien 22 entlang des Referenzkreises 28 – der den Magnet 18, den Sensor 20 und das Referenzleitblech 16 umfasst – stärker. Die summierte Feldlinienrichtung 24 würde in diesem Fall in der Blattebene nach rechts oben verlaufen. Dies wird durch den Sensor 20 erkannt und in ein entsprechendes Ausgangssignal umgewandelt. Now become the measuring baffles 10 and 12 by a movement of the pistons 4 and 6 along the double arrow 8th moved towards each other, the width b of the measuring gap decreases 14 , See also the 1 and 2 , This also reduces the magnetic resistance of the measuring gap filled with ambient air 14 , The magnetic field lines 22 along the measuring circle 26 - the magnet 18 , the sensor 20 , the measuring baffles 10 and 12 as well as the measuring gap 14 - are compared to the magnetic field lines 22 along the reference circle 28 - the magnet 18 , the sensor 20 and the reference baffle 16 includes - stronger. The summed field line direction 24 would in this case be in the leaf level to the top right. This is done by the sensor 20 detected and converted into a corresponding output signal.

Im anderen Fall, also wenn die Breite b des Messspalts 14 durch die Bewegung der Kolben 4 und 6 vergrößert wird, werden die magnetischen Feldlinien 22 entlang des Messkreises 26 im Vergleich zu den magnetischen Feldlinien 22 entlang des Referenzkreises 28 geschwächt, was dazu führt, dass die summierte Feldlinienrichtung 24 in der Blattebene nach rechts unten verlaufen würde; gefolgt von einem entsprechenden Ausgangssignal des Sensors 20. In the other case, so if the width b of the measuring gap 14 by the movement of the pistons 4 and 6 is increased, the magnetic field lines 22 along the measuring circle 26 in comparison to the magnetic field lines 22 along the reference circle 28 weakened, which causes the summed field line direction 24 would be in the leaf plane to the bottom right; followed by a corresponding output signal from the sensor 20 ,

Die Verhältnisse in den beiden magnetischen Kreisen 26 und 28 lassen sich auch mit einem elektrischen Vergleichsschaltbild gemäß 4 erläutern. Der Einfachheit halber wurde dabei der Sensor 20 nicht berücksichtigt. The relationships in the two magnetic circuits 26 and 28 can also be with an electrical comparison diagram according to 4 explain. For the sake of simplicity, the sensor was used 20 not considered.

Dies ist deshalb der Fall, da der magnetische Widerstand, der auch als Reluktanz bezeichnet wird, nach dem Hopkinsonschen Gesetz der Proportionalitätsfaktor R_m zwischen der magnetischen Spannung U_m und dem magnetischen Fluss Φ ist. Diese Gleichung U_m = R_m·Φ ist analog zu dem Ohmschen Gesetz für den elektrischen Strom U = R·I. This is because magnetoresistance, also referred to as reluctance, is, according to Hopkinson's law, the proportionality factor R _m between the magnetic voltage U _m and the magnetic flux Φ. This equation U _m = R _m · Φ is analogous to Ohm's law for electricity U = R · I.

Entsprechend lässt sich der magnetische Fluss Φ_Ref im Referenzkreis 28 in Analogie zum elektrischen Strom I durch U_m/R_Ref und der magnetische Fluss Φ_Mess im Messkreis 26 durch U_m/R_Mess bestimmen. Wie aus dem elektrischen Vergleichsschaltbild hervorgeht gilt U_m = U_Ref = U_Mess. Vereinfacht entspricht R_Ref dem magnetischen Widerstand des Referenzleitblechs 16 und R_Mess der Summe der magnetischen Widerstände der Messleitbleche 10, 12 und dem hier mit Luft gefüllten Messspalt 14. Vereinfacht deshalb, weil zwischen den einzelnen Bauteilen der Wegsensorvorrichtung 2 neben dem Messspalt 14 praktisch ja auch noch weitere Spalte, die hier mit Umgebungsluft gefüllt sind, vorhanden sind. Accordingly, the magnetic flux Φ _Ref in the reference circle 28 in analogy to the electric current I through U _m / R _Ref and the magnetic flux Φ _measurement in the measuring circuit 26 by _measuring U _m / R. As can be seen from the electrical comparison diagram, U _m = U _Ref = U _Meas . Simplified, R _Ref corresponds to the magnetic resistance of the reference _{baffle plate} 16 and R _meas the sum of the magnetic resistances of the measuring baffles 10 . 12 and here filled with air measuring gap 14 , Simplifies because, between the individual components of the displacement sensor device 2 next to the measuring gap 14 practically yes even more column, which are filled here with ambient air, are present.

Das Verhältnis der magnetischen Flüsse Φ_Ref/Φ_Mess zwischen Referenzkreis 28 und Messkreis 26 bestimmt sich durch die Gleichung Φ_Ref/Φ_Mess = (R_{Messleitbleche}/R_Ref + R_Messspalt/R_Ref). Da der Summand (R_{Messleitbleche}/R_Ref) konstant ist, kann eine direkte Aussage zum magnetischen Widerstand R_Messspalt des Messspalts 14 getroffen werden. Die magnetische Spannung U_m kürzt sich dabei heraus. The ratio of the magnetic fluxes Φ _Ref / Φ _measurement between reference circle 28 and measuring circuit 26 _Ref / Φ = _measured is determined by the equation Φ (R _{Messleitbleche} / R _ref + R _{measurement gap} / R _Ref). Since the summand (R _measuring _{guide plates} / R _Ref ) is constant, a direct statement can be made about the magnetic resistance R _{measuring gap of} the measuring gap 14 to be hit. The magnetic voltage U _{m is} shortened.

Der Referenzwiderstand R_Ref ist dabei auf die bei der jeweiligen Messaufgabe erwartbaren Verhältnisse im Messkreis 26 abzustimmen. Dabei sollten die magnetischen Widerstände der Messleitbleche 10 und 12 möglichst niedrig gewählt werden, um den Summanden R_{Messleitbleche}/R_Ref möglichst klein zu halten. The reference resistance R _Ref is in this case to the conditions expected in the respective measurement task in the measuring circuit 26 vote. The magnetic resistances of the measuring baffles should be 10 and 12 As low as possible to keep the summand R _{Messleitbleche} / R _Ref as small as possible.

Natürlich sind in der Praxis auch die Spalte zwischen Magnet 18 und Sensor 20, zwischen Magnet 18 und Referenzleitblech 16, zwischen Sensor 20 und Referenzleitblech 16, zwischen Magnet 18 und Messleitblech 10 sowie zwischen Messleitblech 12 und Sensor 20 bei der Dimensionierung zu berücksichtigen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, diese unvermeidbaren Spalte möglichst eng, also möglichst klein, zu gestalten. Sämtliche Spalte des ersten Ausführungsbeispiels, also auch der Messspalt 14, sind mit Luft gefüllt. Of course, in practice, the gaps between magnet 18 and sensor 20 , between magnet 18 and reference baffle 16 , between sensor 20 and reference baffle 16 , between magnet 18 and measuring baffle 10 as well as between measuring guide plate 12 and sensor 20 to be considered in dimensioning. An advantageous development of the teaching of the invention provides to make this unavoidable gap as closely as possible, so as small as possible. All column of the first embodiment, including the measuring gap 14 , are filled with air.

5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Differenzwegsensorvorrichtung 2, das dem des ersten Ausführungsbeispiels ähnelt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Differenzwegsensorvorrichtung 2 hier zusätzlich zwei Kopplungsleitbleche 30 auf. Je eines der Kopplungsleitbleche 30 ist in dem Messkreis 26 magnetisch zwischen dem Messleitblech 10 und dem Magnet 18 und zwischen dem Messleitblech 12 und dem Sensor 20 angeordnet und im Vergleich zu den Messleitblechen 10 und 12 ortsfest; analog zu dem Referenzleitblech 16. Siehe hierzu auch die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel. Die grundsätzliche Funktionsweise entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels. 5 shows a second embodiment of a Differenzwegsensorvorrichtung 2 similar to that of the first embodiment. In contrast to the first embodiment, the Differenzwegsensorvorrichtung 2 here additionally two coupling baffles 30 on. One each of the coupling baffles 30 is in the measuring circle 26 magnetically between the measuring baffle 10 and the magnet 18 and between the measuring baffle 12 and the sensor 20 arranged and compared to the Messleitblechen 10 and 12 stationary; analogous to the reference baffle 16 , See also the comments on the first embodiment. The basic mode of operation corresponds to that of the first exemplary embodiment.

Die Kopplungsleitbleche 30 sind dabei derart an die Messleitbleche 10 und 12 magnetisch gekoppelt, dass eine Bewegung der Messleitbleche 10 und 12 in gleicher Richtung und betragsgleich – also beide Messleitbleche 10 und 12 bewegen sich um den gleichen Betrag in der Bildebene nach links oder nach rechts – zu keiner messtechnisch relevanten Veränderung des magnetischen Widerstands des Messkreises 26 führt. Dies wird durch die gestrichelte Linie 31 dargestellt, welche die magnetische Kopplung der Kopplungsleitbleche 30 mit den beiden Messleitblechen 10 und 12 symbolisiert. Dabei sind die Kopplungsleitbleche 30 mit den beiden Messleitblechen 10 und 12 über die an beiden Enden der gestrichelten Linie 31 angedeuteten magnetischen Feldlinien 22 gekoppelt. Die gestrichelte Linie 31 versinnbildlicht die starre Kopplung der beiden magnetischen Kopplungen. The coupling baffles 30 are doing so to the Messleitbleche 10 and 12 magnetically coupled, that a movement of the measuring baffles 10 and 12 in the same direction and the same amount - so both Messleitbleche 10 and 12 move by the same amount in the image plane to the left or to the right - to no metrologically relevant change in the magnetic resistance of the measuring circuit 26 leads. This is indicated by the dashed line 31 which shows the magnetic coupling of the coupling baffles 30 with the two measuring baffles 10 and 12 symbolizes. Here are the coupling baffles 30 with the two measuring baffles 10 and 12 over at both ends of the dashed line 31 indicated magnetic field lines 22 coupled. The dashed line 31 symbolizes the rigid coupling of the two magnetic couplings.

Bewegen sich die Messleitbleche 10 und 12 in gleicher Richtung und betragsgleich entlang des Doppelpfeils 8 zu den Kopplungsleitblechen 30, so bleibt dadurch der magnetische Widerstand im Messkreis 26 unverändert, da der Weg der magnetischen Feldlinien 22 jeweils durch die Materie und durch die Luft gleich bleibt. Dies wird verdeutlicht, wenn man die gestrichelte Linie 31 gedanklich entlang des Doppelpfeils 8 in der Bildebene nach links oder rechts verschiebt. Dort wo die magnetischen Feldlinien 22 an einer Stelle weniger Weg durch die Materie zurücklegen müssen, durchlaufen die magnetischen Feldlinien 22 an anderer Stelle diesen Weg nun zusätzlich durch Materie. The measuring baffles move 10 and 12 in the same direction and the same amount along the double arrow 8th to the coupling baffles 30 , this leaves the magnetic resistance in the measuring circuit 26 unchanged, because the path of the magnetic field lines 22 remains the same through matter and through the air. This becomes clear when looking at the dashed line 31 mentally along the double arrow 8th shifts to the left or right in the image plane. Where the magnetic field lines 22 Passing through less matter in one place, go through the magnetic field lines 22 elsewhere this way now also by matter.

Eine derartige Bewegung in gleicher Richtung und betragsgleich hat keinen Einfluss auf die Breite b des Messspalts 14 und soll damit auch keine Auswirkungen auf das Ausgangssignal der Differenzwegsensorvorrichtung 2 haben. Deshalb ist die oben genannte Abstimmung der Kopplungsleitbleche 30 mit den Messleitblechen 10 und 12 wichtig. Such a movement in the same direction and the same amount has no effect on the width b of the measuring gap 14 and should therefore also have no effect on the output signal of the Differenzwegsensorvorrichtung 2 to have. Therefore, the above vote of the coupling baffles 30 with the measuring baffles 10 and 12 important.

In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Wegsensorvorrichtung 2 ist hier ebenfalls als eine Differenzwegsensorvorrichtung ausgebildet. Allerdings wird bei diesem Ausführungsbeispiel eine Drehbewegung und damit ein Differenzdrehwinkel sensiert. Die Messleitbleche 10 und 12 sind an nicht dargestellten drehbeweglichen Bauteilen einer ebenfalls nicht dargestellten Vorrichtung befestigt. Um nun den Differenzdrehwinkel dieser beiden Bauteile zu bestimmen, kann das oben erläuterte erfindungsgemäße Prinzip ebenfalls verwendet werden. Um einen in der Breite b veränderlichen Messspalt 14 zu erhalten, sind die Messleitbleche 10 und 12 wie in 6 dargestellt ausgebildet und um eine Achse 32 drehbar. Dabei ist wiederum eine winkelgleiche Drehung in gleicher Richtung messtechnisch uninteressant. Entsprechend sind die Messleitbleche 10 und 12 derart auszubilden und aufeinander abzustimmen, dass sich bei einer winkelgleichen Drehung der Messleitbleche 10 und 12 in gleicher Richtung die Breite b des Messspalts 14 nicht verändert. Dreht sich ein Messleitblech 10, 12 weniger weit oder drehen sich beide Messleitbleche 10, 12 in gegensätzliche Richtungen ändert sich jedoch die Breite b des Messspalts 14, was in gewünschter Weise zu einem Ausgangssignal führt. Die Funktionsweise ist im Übrigen mit der des ersten und des zweiten Ausführungsbeispiels identisch. In 6 a third embodiment is shown. The path sensor device 2 is here also designed as a Differenzwegsensorvorrichtung. However, in this embodiment, a rotational movement and thus a differential rotation angle sensed. The measuring baffles 10 and 12 are attached to not shown rotatable components of a device, also not shown. In order to determine the differential rotational angle of these two components, the inventive principle explained above can also be used. Around a measuring gap that varies in width b 14 to receive, are the measuring baffles 10 and 12 as in 6 shown formed and about an axis 32 rotatable. Again, an angle-like rotation in the same direction is unattractive metrologically. Accordingly, the measuring baffles 10 and 12 in such a way and to coordinate with each other, that at a same angle rotation of the Meßleitbleche 10 and 12 in the same direction, the width b of the measuring gap 14 not changed. Turns a measuring baffle 10 . 12 less far or rotate both Messleitbleche 10 . 12 in opposite directions, however, the width b of the measuring gap changes 14 , which leads to an output signal in the desired manner. Incidentally, the operation is identical to that of the first and second embodiments.

7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, welches dem dritten Ausführungsbeispiel ähnelt. Analog zu dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 5 werden auch hier Kopplungsleitbleche 30 verwendet, um die magnetischen Feldlinien 22 noch besser zu bündeln und Störeinflüsse weiter zu verringern. Auch hier ist eine Abstimmung der Kopplungsleitbleche 30 mit den Messleitblechen 10 und 12 erforderlich, um ungewünschte Einflüsse auf das Ausgangssignal der Wegsensorvorrichtung 2 zu vermeiden. Diese Abstimmung bewirkt, dass allein eine Drehbewegung der beiden Messleitbleche 10 und 12 ohne Änderung der Breite b des Messspalts 14 noch keine Änderung im magnetischen Widerstand des Messkreises 26 und damit noch keine Schwächung oder Verstärkung der magnetischen Feldlinien 22 des Messkreises 26 im Vergleich zum Referenzkreis 28 auslöst. Auch hier ist, analog zum zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 5 die magnetische Kopplung der Kopplungsleitbleche 30 an die Messleitbleche 10 und 12 durch die gestrichelte Linie 31 symbolisiert. Eine winkelgleiche Drehbewegung in gleicher Drehrichtung, versinnbildlicht durch Doppelpfeil 36, führt hier analog zu dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht zu einer Erhöhung des magnetischen Widerstands im Messkreis 26. Auch hier hilft eine gedankliche Verschiebung der gestrichelten Linie 31 entlang des Doppelpfeils 36, um sich dies zu verdeutlichen. Siehe hierzu auch die Anmerkungen zu 5. 7 shows a fourth embodiment, which is similar to the third embodiment. Analogous to the second embodiment according to 5 are also coupling baffles here 30 used the magnetic field lines 22 even better to bundle and further reduce interference. Again, a vote of coupling baffles 30 with the measuring baffles 10 and 12 necessary to avoid undesired influences on the output signal of the displacement sensor device 2 to avoid. This vote causes only a rotational movement of the two Messleitbleche 10 and 12 without changing the width b of the measuring gap 14 no change in the magnetic resistance of the measuring circuit 26 and thus no weakening or amplification of the magnetic field lines 22 of the measuring circuit 26 compared to the reference circle 28 triggers. Again, as in the second embodiment according to 5 the magnetic coupling of the coupling baffles 30 to the measuring baffles 10 and 12 through the dashed line 31 symbolizes. An angular equal rotation in the same direction of rotation, symbolized by double arrow 36 , analogously to the second exemplary embodiment, does not lead to an increase in the magnetic resistance in the measuring circuit 26 , Again, a mental shift helps the dashed line 31 along the double arrow 36 to make this clear. See also the notes to 5 ,

Im Unterschied zu dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 6 weist die Differenzwegsensorvorrichtung 2 hier einen Redundanzsensor 34 auf, der baugleich dem Sensor 20 ausgebildet ist. Allerdings wäre es auch denkbar, beispielsweise für noch höhere Sicherheitsanforderungen, einen Magnetfeldrichtungssensor anderer Bauart zu verwenden. Der Redundanzsensor 34 ist Teil sowohl des Messkreises 26 wie auch des Referenzkreises 28. In contrast to the third embodiment according to 6 has the differential travel sensor device 2 here a redundancy sensor 34 on, the same as the sensor 20 is trained. However, it would also be conceivable, for example for even higher safety requirements, to use a magnetic field direction sensor of a different design. The redundancy sensor 34 is part of both the measuring circuit 26 as well as the reference circle 28 ,

Die Erfindung ist nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele begrenzt. Beispielsweise sind auch andere Bewegungen, Absolut- und Relativbewegungen, durch die erfindungsgemäße Wegsensorvorrichtung erfassbar. Es ist lediglich erforderlich, dass sich die zu messende Größe in eine Änderung der Breite b eines Messspalts transformieren lässt. Neben Permanentmagneten sind auch Elektromagnete verwendbar. Die Ansteuerung kann hierbei mit Gleichspannung, Wechselspannung, wie auch mit speziellen anderen Signalen erfolgen oder auch geregelt realisiert werden, um zum Beispiel eine bestimmte Feldstärke im Sensor zu erreichen. The invention is not limited to the present embodiments. By way of example, other movements, absolute and relative movements, can also be detected by the travel sensor device according to the invention. It is only necessary that the quantity to be measured can be transformed into a change in the width b of a measuring gap. In addition to permanent magnets and electromagnets are used. The control can be carried out here with DC voltage, AC voltage, as well as with special other signals or controlled to achieve, for example, to achieve a certain field strength in the sensor.

Die erfindungsgemäße Wegsensorvorrichtung und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind weniger störanfällig gegenüber Umwelteinflüssen wie beispielsweise Temperaturschwankungen. Darüber hinaus sind sie auch robust gegenüber der unvermeidlichen Alterung der Magnete, da keine absoluten magnetischen Größen gemessen werden, sondern die summierte Magnetfeldlinienrichtungsänderung eines Messkreises und eines Referenzkreises. The displacement sensor device according to the invention and the device according to the invention are less susceptible to interference from environmental influences such as, for example, temperature fluctuations. In addition, they are also robust against the inevitable aging of the magnets, since no absolute magnetic quantities are measured, but the summed magnetic field line direction change of a measuring circuit and a reference circle.

Ferner ist der Einsatz einer breiten Palette von Sensoren möglich. Neben den exemplarisch genannten zweidimensionalen Hallsensoren, wären beispielsweise auch ein oder mehrere dreidimensionale Hallsensoren, aber auch AMR, GMR, CMR und TMR denkbar. Wichtig in diesem Zusammenhang ist nur, dass der oder die ausgewählten Sensoren in zwei Dimensionen messen können und die Messrichtung entsprechend der Änderungen ausgewählt wird. Dies ermöglicht ein sehr breites Einsatzspektrum. Auch ist die Verwendung von günstigen Materialien möglich. Auf hochwertige Werkstoffe mit geringem magnetischen Widerstand oder auf komplex magnetisierbare Magnete kann verzichtet werden. Furthermore, the use of a wide range of sensors is possible. In addition to the exemplary two-dimensional Hall sensors, for example, one or more three-dimensional Hall sensors, but also AMR, GMR, CMR and TMR are conceivable. Important in this context is only that the selected sensor (s) can measure in two dimensions and the measuring direction is selected according to the changes. This allows a very wide range of applications. Also, the use of cheap materials is possible. High-quality materials with low magnetic resistance or complex magnetizable magnets can be dispensed with.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die magnetischen Felder weitgehend in Leitblechen verlaufen. Dadurch wird eine geringe Abstrahlung der Feldstärken erreicht, wodurch zum Beispiel die Gesamtfeldstärke reduziert und auch die gesamte Abstrahlung minimiert werden kann. Der Einfluss externer homogener Störfelder auf das Ausgangssignal der erfindungsgemäßen Wegsensorvorrichtung dürfte vernachlässigbar sein. Durch die Wahl einer entsprechend hohen magnetischen Feldstärke ist eine zusätzliche Reduzierung der Empfindlichkeit gegenüber solchen Störfeldern zu erreichen. Another advantage is that the magnetic fields are largely in baffles. As a result, a low radiation of the field strengths is achieved, whereby, for example, reduces the total field strength and the total radiation can be minimized. The influence of external homogeneous interference fields on the output signal of the path sensor device according to the invention should be negligible. By choosing a correspondingly high magnetic field strength, an additional reduction of the sensitivity to such interference fields can be achieved.

Wie bei anderen magnetischen Sensorvorrichtungen auch ist es jedoch unbedingt erforderlich, dass eine Sättigung in den Leitblechen wirksam vermieden wird. Hierfür ist je nach Anwendungsfall ein Kompromiss zwischen der Stärke des verwendeten Magneten, der geometrischen Ausformung der Leitbleche sowie deren Material und der Dimensionierung des Messspalts zu finden. However, as with other magnetic sensor devices, it is imperative that saturation in the baffles be effectively avoided. For this purpose, depending on the application, a compromise between the strength of the magnet used, the geometric shape of the baffles and their material and the dimensioning of the measuring gap to find.

Im Vergleich zu den bekannten Wegsensorvorrichtungen, bei denen der oder die Magnete bewegt werden, muss bei der erfindungsgemäßen Wegsensorvorrichtung lediglich wenig Masse bewegt werden. Dies führt nicht nur zu höherer Energieeffizienz, sondern ermöglicht auch größere Geschwindigkeiten, Drehzahlen und Beschleunigungen bei der Bewegung der zu messenden Bauteile. Auch ist eine im Wesentlichen gleiche Massenverteilung auf diese Bauteile möglich. Die vorgeschlagene Wegsensorvorrichtung ist insbesondere für kleinere Wegmessungen, wie beispielsweise im einstelligen Winkelbereich oder Millimeterbereich, vorteilhaft anwendbar. Compared to the known displacement sensor devices in which the magnet or magnets are moved, only a small amount of mass has to be moved in the position sensor device according to the invention. This not only leads to higher energy efficiency, but also allows for greater speeds, speeds and accelerations in the movement of the components to be measured. Also, a substantially equal mass distribution is possible on these components. The proposed displacement sensor device is advantageously applicable in particular for smaller displacement measurements, such as in the single-digit angular range or millimeter range.

Die erfindungsgemäße Wegsensorvorrichtung sowie eine damit ausgestattete Vorrichtung ist auch in anderer Umgebungsatmosphäre als Luft einsetzbar. Entsprechend wären dann die Spalte, also auch der Messspalt und ein etwaiger Referenzspalt mit einem anderen Gas bzw. Gasgemisch gefüllt. The path sensor device according to the invention and a device equipped therewith can also be used in a different ambient atmosphere than air. Accordingly, then the column, ie also filled the measuring gap and a possible reference gap with another gas or gas mixture.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Vorrichtung contraption
2 2: Wegsensorvorrichtung Displacement sensor device
4 4: Erster Kolben First piston
6 6: Zweiter Kolben Second piston
8 8th: Bewegungsrichtungen der Kolben 4 und 6 Movement directions of the pistons 4 and 6
10 10: Erstes Messleitblech First measuring baffle
12 12: Zweites Messleitblech Second measuring baffle
14 14: Messspalt measuring gap
16 16: Referenzleitblech Referenzleitblech
18 18: Magnet magnet
20 20: Sensor sensor
22 22: Magnetische Feldlinien Magnetic field lines
24 24: Summierte magnetische Feldlinienrichtung Total magnetic field line direction
26 26: Messkreis measuring circuit
28 28: Referenzkreis reference circle
30 30: Kopplungsleitbleche Kopplungsleitbleche
31 31: Magnetische Kopplung Magnetic coupling
32 32: Drehachse axis of rotation
34 34: Redundanzsensor redundancy sensor
36 36: Veränderung der magnetischen Kopplung durch Drehbewegung ohne MessspaltänderungChange of the magnetic coupling by rotary motion without measuring gap change

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

US 3329012 [0002]
US 9207100 B2 [0006]

Claims

Distance sensor device ( 2 ), the two magnetic circles ( 26 . 28 ), a magnet ( 18 ), a sensor ( 20 ), a reference baffle ( 16 ) and two measuring baffles ( 10 . 12 ), wherein the first magnetic circuit is a reference circuit ( 28 ) and the second magnetic circuit is a measuring circuit ( 26 ), characterized in that the magnet ( 18 ) as a magnetized magnet and the sensor ( 20 ) is formed as a magnetic field line direction sensor and each part of both magnetic circuits ( 26 . 28 ), the reference circle ( 28 ) additionally the reference baffle plate ( 16 ) and the measuring circuit ( 26 ) additionally the measuring baffles ( 10 . 12 ) and between the two measuring baffles ( 10 . 12 ) a measuring gap ( 14 ) is formed and depending on the width of the measuring gap ( 14 ) An electrical output signal can be generated.

Distance sensor device ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the magnet ( 18 ) is formed as a permanent magnet.

Distance sensor device ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the magnet ( 18 ), the sensor ( 20 ) and the reference baffle ( 16 ) are formed stationary relative to each other.

Distance sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the measuring circuit ( 26 ) additionally two coupling baffles ( 30 ) are arranged, one of which magnetically between one of the two Messleitbleche ( 10 . 12 ) and the other components ( 18 . 20 ; 18 . 20 . 34 ) of the measuring circuit ( 26 ) is arranged.

Distance sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that in both magnetic circuits ( 26 . 28 ) in addition to the sensor ( 20 ) another magnetic field line direction sensor ( 34 ) is arranged.

Distance sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the measuring gap ( 14 ) is formed helical.

Distance sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Referenzleitblech ( 16 ) is formed in two parts and both parts are separated by a reference gap, wherein the width of the reference gap with the width of the measuring gap ( 14 ) in a zero position of the displacement sensor device ( 2 ) matches.

Distance sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the travel sensor device ( 2 ) is designed as a Differenzwegsensorvorrichtung and both Messleitbleche ( 10 . 12 ) to each other and to the rest of the displacement sensor device ( 2 ) are designed to be movable.

Distance sensor device ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the magnet ( 18 ), the sensor ( 20 ) or the sensors ( 20 . 34 ) and the baffles ( 10 . 12 . 16 ; 10 . 12 . 16 . 30 ) are designed and arranged in such a way that a movement of the measuring baffles ( 10 . 12 ) in the same direction and equal to no change in the width of the measuring gap ( 14 ) leads.

Contraption ( 1 ) with at least one moving part ( 4 . 6 ), characterized in that the device ( 1 ) a displacement sensor device ( 2 ) according to one of claims 1 to 9, wherein at least one of the measuring baffles ( 10 . 12 ) mechanically with the at least one moving part ( 4 . 6 ) is coupled.