DE19753778B4 - Sensor - Google Patents

Abstract

Sensor (10) zur redundanten Messung mit mindestens zwei Hallelementen (12, 13), die in einem einzigen Gehäuse (11) nahezu direkt nebeneinander derart angeordnet sind, dass die Flächen der magnetfeldempfindlichen Elemente nahezu das gleiche lokale Magnetfeld erfassen, wobei die Hallelemente (12, 13) jeweils eigene Anschlüsse (14) aufweisen und unabhängig voneinander arbeiten und wobei die Hallelemente (12, 12) eine lineare Abhängigkeit ihrer Ausgangssignale von der magnetischen Induktion B aufweisen.

Description

• In der nachveröffentlichten DE-OS 196 34 281.3 ist eine Messvorrichtung mit einem magnetfeldempfindlichen Element beschrieben, das in einem Spalt zwischen zwei magnetisch leitenden Elementen angeordnet ist. Um eine redundante Messung (Sicherheitsmessung) durchführen zu können, sind hierbei zwei magnetfeldempfindliche Elemente mit jeweils einem eigenen Gehäuse nebeneinander angeordnet. Der Verlauf des magnetischen Flusses ist aber nicht über seine gesamte Breite homogen, so dass die beiden Elemente unterschiedliche Magnetflusslinien erfassen, deren Homogenität unterschiedlich ist. Dadurch werden fehlerhafte Messungen bewirkt, die trotz möglichst naher Anordnung der beiden Elemente aufgrund der Gehäusebreite nicht vermieden werden können.
• Aus der 39 29 082 A1 ist ein Beschleunigungssensor mit zwei Hall-Effektsenor-Elementen bekannt, die an sich einander gegenüberliegenden Innenseiten eines U-förmigen Kunststoff-Haltekörpers angeordnet sind, so dass sich ein Permanentmagnet zwischen den Hall-Effektsensor-Elementen hin und her bewegen kann. Die Signale der beiden Lagesensoren verändern sich in entgegengesetzter Richtung. Die beide Sensoren erfassen aus unterschiedlichen Richtungen die Bewegung eines Biegebalkens und müssen miteinander abgeglichen werden.
• Aus der DE 36 06 390 C2 ist ein magnetischer Stellungsmelder mit Halleffekt-Wandlern bekannt. Je nach Drehrichtung einer Schaltstange und in Abhängigkeit von deren axialer Bewegungsrichtung wird jeweils ein Wandler allein erregt. Die Wandler erfassen verschiedene lokale Magnetfelder.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach und preisgünstig aufgebauten Sensor bereitzustellen, mit dem es möglich ist, ein lokales Magnetfeld zuverlässig zu erfassen. Diese Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
• Der erfindungsgemäße Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht vor, dass zwei unabhängig arbeitende Hallelemente, die eigene Anschlüsse und eine lineare Abhängigkeit ihrer Ausgangskennlinie von der magnetischen Induktion aufweisen, in nur einem gemeinsamen Gehäuse derart eng beieinander angeordnet sind, dass die sensitive Flächen der Hallelemente nahezu das gleiche lokale Magnetfeld erfassen, wodurch ein nahezu optimaler Gleichlauf der Kennlinien der beiden Hallelemente erreichbar ist. Im Unterschied zu den im Stand der Technik erwähnten, getrennt verpackten Elemente ist ein geringerer Platzbedarf notwendig. Dadurch lassen sich die ein- bzw. austretenden Feldlinien am Ort der Hallelemente relativ stark konzentrieren, wobei durch die Konzentration der Feldlinien der Magnetkreis vereinfacht werden kann. Auch ist es möglich, den Spalt, in dem der Sensor angeordnet werden soll, relativ gering zu halten. Durch die höhere magnetische Induktion, die in den Hallelementen des Sensors bewirkt wird, wird die Messempfindlichkeit des Sensors verbessert. Neben der kleineren Bauform ergeben sich auch geringere Herstellungskosten. Beide Hallelemente können auf einer Leiterplatte angeordnet sein.
• Besonders vorteilhaft für die redundante Messung ist es, wenn die beiden Hallelemente gleichartig ausgebildet sind.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der 1a ist ein Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel nach der 1b in Blickrichtung I-I dargestellt. 2 zeigt eine Anordnung zur Konzentration der magnetischen Flusslinien im Bereich der Hallelemente.
• In der 1 ist mit 10 ein Sensor bezeichnet, der. ein Gehäuse 11 aufweist, das zum Beispiel aus Kunststoff in Spritzgusstechnik hergestellt ist. Im Gehäuse 11 sind möglichst nahe beieinander zwei magnetfeldempfindliche Elemente 12, 13 angeordnet. Die beiden Elemente 12, 13 sind jeweils gleich ausgebildet und besitzen jeweils eigene Anschlüsse 14, was bedeutet, dass sie völlig unabhängig voneinander arbeiten. Bei den magnetfeldempfindlichen Elementen 12, 13 handelt es sich um Hallelemente, die eine möglichst lineare Abhängigkeit ihres Ausgangssignals von der magnetischen Induktion B aufweist. Beim Ausführungsbeispiel nach den 1a und 1b sind beispielsweise beide Hallelemen te 12, 13 auf einer gemeinsamen, in der Zeichnung nicht dargestellten Leiterplatte angeordnet. Besonders vorteilhaft ist es, dass durch das gemeinsame Gehäuse 11 die beiden Hallelemente 12, 13 nahezu direkt bzw. unmittelbar nebeneinander angeordnet werden können.
• In der 2 ist dargestellt, wie aufgrund der besonderen Form der Flussleitstücke 15 der magnetische Fluss, der zum Beispiel von einem in der Figur nicht dargestellten Permanentmagneten, erzeugt wird, im Bereich des Sensors 10 konzentriert wird. In bekannter Weise befindet sich zwischen den beiden Flussleitstücken 15 ein Spalt 16, in dem der Sensor 10 angeordnet ist. Um den magnetischen Fluss zu konzentrieren, sind die dem Spalt 16 zugewandten Enden der Flussleitstücke 15 konisch ausgebildet. Die Stirnflächen dieser konischen Enden der Flussleitstücke 15 sind dabei auf die Breite der nebeneinander im Gehäuse 11 des Sensors 10 angeordneten Hallelemente 12 und 13 abgestimmt. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist der Magnetfluss auf die beiden Elemente 12, 13 konzentriert und eine optimale Messwerterfassung wird erreicht.

Claims (2)

1. Sensor (10) zur redundanten Messung mit mindestens zwei Hallelementen (12, 13), die in einem einzigen Gehäuse (11) nahezu direkt nebeneinander derart angeordnet sind, dass die Flächen der magnetfeldempfindlichen Elemente nahezu das gleiche lokale Magnetfeld erfassen, wobei die Hallelemente (12, 13) jeweils eigene Anschlüsse (14) aufweisen und unabhängig voneinander arbeiten und wobei die Hallelemente (12, 12) eine lineare Abhängigkeit ihrer Ausgangssignale von der magnetischen Induktion B aufweisen.
2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hallelemente (12, 13) gleich ausgebildet sind.