DE10204314A1 - Verfahren zur Linearisierung und Normierung - Google Patents

Verfahren zur Linearisierung und Normierung

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DE10204314A1
DE10204314A1 DE2002104314 DE10204314A DE10204314A1 DE 10204314 A1 DE10204314 A1 DE 10204314A1 DE 2002104314 DE2002104314 DE 2002104314 DE 10204314 A DE10204314 A DE 10204314A DE 10204314 A1 DE10204314 A1 DE 10204314A1
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linearizing
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DE2002104314
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Thomas Kerdraon
Manfred Busch
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SSG SEMICONDUCTOR SYSTEMS GmbH
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    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
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    • G—PHYSICS
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Abstract

Magnetische Parameter (z. B. magnetische Flussdichte) werden an zwei unterschiedlichen Messpositionen des Messweges von zwei, vorzugsweise hintereinander angeordneten, Messsensoren gemessen. Aus den beiden Messsignalen sowie dem Abstand der beiden Messpositionen zueinander wird das annähernd lineare und normierte Positionssignal ermittelt.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches eine einfache Linearisierung und Normierung der Head-On-Kennlinie einer magnetfeldempfindlichen Näherungsmesssystems bestehend aus Magnet und Sensor ermöglicht. Das Prinzip arbeitet zudem noch über einen weiten Bereich temperaturunabhängig.
  • Positionsmessungen auf Basis von magnetfeldempfindlichen Sensoren werden üblicherweise derart realisiert, dass sich vorzugsweise der Magnet mit Süd- oder Nordpol dem magnetfeldempfindlichen Sensor nähert. Die hierbei vom Sensor gemessene Kennlinie ist nicht linear und kann extreme Verläufe annehmen. Um aus dem gemessenen Signal eine eindeutige Positionszuweisung zu erhalten, wird die bekannte Kennlinie üblicherweise mit elektronisch gespeicherten Tabellen verglichen. Bei bekannten Messverfahren ist insbesondere der Temperatureinfluß kritisch, da dieser aufgrund des vorhandenen Temperaturkoeffizienten der magnetischen Parameter des Magneten zu Abweichungen des Sensorausgangssignals führt. Dieser Temperatureinfluß kann durch Anwendung von Samarium- Cobaltmagneten mit kleinen Temperaturkoeffizienten bzw. durch geeignete Temperaturkompensationsmaßnahmen, die üblicherweise eine zusätzliche Temperaturmessung erfordern, minimiert werden. Auftretende mechanisch bedingte Positionstoleranzen führen bei bekannten Systemen ebenfalls zu Messfehlern.
    • Ziel und Realisierung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht hinsichtlich des Verfahrens darin, dass ein magnetischer Parameter (z. B. magnetische Flussdichte) an zwei unterschiedlichen Messpositionen des Messweges gemessen wird und dass aus den beiden Messsignalen sowie dem Abstand der beiden Messpositionen zueinander das annähernd lineare Positionssignal ermittelt wird. Auf diese Art kann die Meßgröße unabhängig von Störgrößen ermittelt werden, was eine hohe Messgenauigkeit bei linearen Systemen ergibt und bei digitalen magnetfeldempfindlichen Näherungsschaltern einen präzisen reproduzierbaren Schaltpunkt ermöglicht.
    • Anwendungsbeispiel Näherungsmessytem auf Basis von Hall-ICs
  • Zur Veranschaulichung der Erfindung wird ein Anwendungsbeispiel auf Basis von zwei Hall-ICs und einem Magneten erläutert (s. Zeichnung 1). Der lineare Hall-IC (1) ist räumlich näher als der lineare Hall-IC (2) zum beweglichen Magneten (3) positioniert. Vorzugsweise bewegt sich der Magnet (3) entlang der Linie (4), die durch den Mittelpunkt der Polfläche (5) und der Mitte der beiden aktiven Sensorelemente (6) gegeben ist. Der Abschnitt der Linie (4) von Magnetpoloberfläche bis zur Oberfläche von Hall-IC (1) entspricht dem aufzulösenden Messweg.
  • Der Meßgröße wird durch folgenden Algorithmus ermittelt:


    S = Messsignal
    VOUTHALL-IC1 = Ausgangsspannung des linearen Hall-IC (1)
    VOUTHALL-IC2 = Ausgangsspannung des linearen Hall-IC (2)
    ΔHALL-IC1/HALL-IC2 = Abstand des linearen Hall-IC (1) zum linearen Hall-IC (2)
  • Oben aufgeführter Alogrithmus führt aus den Einzelsignalen der Kennlinie (1) (Ausgangssignal des Hall-IC1) und (2) (Ausgangssignal des Hall-IC2) der Zeichnung 2 zu dem Ausgangssignal entsprechend Kennlinie (1) der Zeichnung 3. Das Ausgangssignal ist unabhängig von der Temperatur und eventuellen diametralen Positionsvarianzen des Magneten (3) zum Messweg (4).
  • Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist in Zeichnung 4 dargestellt. Das Anwendungsbeispiel basiert auf den Hall-ICs (1) und (2) die hintereinander angeordnet sind und durch einen Permanentmagneten (3) magnetisch vorgespannt sind. Das Distanzstück (6) sorgt dafür, das sich die beiden Sensoren nicht in der Sättigung befinden. Das Distanzstück (6) kann je nach Anforderung aus ferromagnetischen oder nicht ferromagnetischen Material hergestellt werden. Ein sich annäherndes ferromagnetisches Material (4) bewirken Sensorausgangngssignale entsprechend Zeichnung 2 und nach Verwendung des Algorithmus entsprechend Zeichnung 3.
    • Verfahren zur Linearisierung und Normierung Vorteil der Erfindung
  • Mit Hilfe des zuvor beschriebenen Verfahrens lässt sich auf einfache und preisgünstige Weise eine Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie realisieren, die zudem hohe mechanische Positionstoleranzen zulässt und gegenüber Temperatureinflüssen als unkritisch zu betrachten ist. Zudem kann, aufgrund der Temperaturunabhängigkeit des Systems, statt eines sehr teueren Samarium- Cobalt-Magneten ein preiswerteres Magnetmaterial verwendet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass zwei magnetfeldempfindliche Messsensoren hintereinander angeordnet sind.
2. Verfahren zur Linearisierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass zwei magnetfeldempfindliche Messsensoren sowie ein Permanentmagnet hintereinander angeordnet sind.
3. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass zwei magnetfeldempfindliche Messsensoren hintereinander angeordnet sind und die Differenz der Sensorausgangssignale durch den Abstand oder Vielfachen des Abstands der Messsensoren dividiert wird.
4. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass zwei magnetfeldempfindliche Messsensoren sowie ein Permanentmagnet hintereinander angeordnet sind und die Differenz der Sensorausgangssignale durch den Abstand oder Vielfachen des Abstands der Messsensoren dividiert wird.
5. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wegmessung realisiert wird.
6. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkelmessung realisiert wird.
7. Verfahren zur Linearisierung und Normierung einer magnetischen Head-On-Kennlinie, dadurch gekennzeichnet, dass ein Näherungsschalter realisiert wird.
DE2002104314 2002-02-05 2002-02-05 Verfahren zur Linearisierung und Normierung Withdrawn DE10204314A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004002649A1 (de) * 2004-01-17 2005-08-11 Ssg Semiconductor Systems Gmbh Positionstolerante Weg- und Winkelmessung
EP3617658A1 (de) * 2018-08-27 2020-03-04 Sick Ag Sensor

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