DE202015105069U1 - Sensor device with a carrier - Google Patents
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Abstract
Sensor zur Erfassung von auf einen Träger (1, 1') einwirkenden Zug-, Druck- und/oder Biegekräften, welcher wenigstens eine magnetisierbare Fläche (2) aufweist, wobei der Sensor (13) wenigstens zwei Sensorspulen (12, 15) umfasst, die in einem vorbestimmten Winkel zu einer Längsachse (14) des Trägers (1, 1') angeordnet sind und die magnetisierbare Fläche (2) des Trägers (1, 1') plan ist, und dass der Sensor (13) Veränderungen der Magnetisierung durch auf den Träger (1, 1') einwirkende Zug-, Druck- und/oder Biegekräfte erfassen kann.Sensor for detecting tensile, compressive and / or bending forces acting on a carrier (1, 1 '), which has at least one magnetizable surface (2), wherein the sensor (13) comprises at least two sensor coils (12, 15), which are arranged at a predetermined angle to a longitudinal axis (14) of the carrier (1, 1 ') and the magnetizable surface (2) of the carrier (1, 1') is planar, and that the sensor (13) changes the magnetization by on the support (1, 1 ') acting tensile, compressive and / or bending forces can detect.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor nach Anspruch 1. Die Erfindung betrifft zusätzlich eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 und eine Verwendung des Sensors nach dem Anspruch 21.The invention relates to a sensor according to
Aus der
Ein Magnetfeldsensor misst die magnetische Flussdichte des Magnetfeldes und leitet sie in einer auswertbaren Form vorzugsweise an eine elektronische Einrichtung zur Signalverarbeitung weiter. Die Magnetische Flussdichte wird dabei in der Einheit T (Tesla) gemessen.A magnetic field sensor measures the magnetic flux density of the magnetic field and preferably passes it in an evaluable form to an electronic device for signal processing. The magnetic flux density is measured in the unit T (Tesla).
Sensoren können z. B. nach ihrem Wirkprinzip in magnetische, optische, induktive und mechanische Sensoren unterteilt werden.Sensors can z. B. divided according to their mode of action in magnetic, optical, inductive and mechanical sensors.
Im Folgenden wird beispielhaft von einem magnetischen Sensor ausgegangen.The following is an example of a magnetic sensor.
Magnetfeldsensoren kommen z. B. in Form von Fluxgates, Hallsonden oder Potentialspulen zum Einsatz.Magnetic field sensors come z. B. in the form of flux gates, Hall probes or potential coils used.
Beispielhaft und in keiner Weise ausschließlich wird im Weiteren von einem Magnetfeldsensor, vorzugsweise von einem Fluxgate-Sensor ausgegangen.By way of example and in no way exclusively, a magnetic field sensor, preferably a fluxgate sensor, is assumed below.
Magnetfeldsensoren funktionieren berührungsfrei und somit ohne äußere mechanische Betätigungskraft.Magnetic field sensors work without contact and thus without external mechanical actuation force.
Eine weitere Möglichkeit der Unterteilung der Sensoren besteht in der Unterteilung nach der jeweiligen Messgröße, wie z. B. dem Weg, Druck, Zug, Abstand, Temperatur oder dem pH-Wert oder der Lichtstärke.Another way of subdividing the sensors is the subdivision of the respective measured variable, such. As the way, pressure, train, distance, temperature or the pH or light intensity.
Magnetfeldsensoren können vorzugsweise als Drucksensor, als Zugsensor oder als Biegesensor eingesetzt werden. Die vorausgehende Aufzählung ist jedoch nur beispielhaft und nicht ausschließlich gemeint.Magnetic field sensors can preferably be used as a pressure sensor, as a tension sensor or as a bending sensor. The preceding list, however, is meant to be exemplary only and not exclusive.
Magnetfeldsensoren finden z. B. im Kraftfahrzeugbau sowie bei der Herstellung von Elektrowerkzeugen und von Elektrohaushaltsgeräten Verwendung. Sie dienen vorzugsweise der Kontrolle von mechanischen Abläufen. Im Rahmen gestiegener Sicherheits- und Qualitätsanforderungen gewinnen sie z. B. bei der Messung unterschiedlichster physikalischer Größen zunehmend an Bedeutung.Magnetic field sensors find z. B. in automotive engineering and in the manufacture of power tools and household electrical appliances use. They are preferably used to control mechanical processes. In the context of increased safety and quality requirements they gain z. B. in the measurement of different physical sizes increasingly important.
Die Magnetfeldsensoren werden vorzugsweise in Mess-, Regel- und in Prüfgeräten eingesetzt. Magnetfeldsensoren kommen zusätzlich in Maschinen und Anlagen sowie zur Drehzahlkontrolle an Elektromotoren zum Einsatz.The magnetic field sensors are preferably used in measuring, control and test equipment. Magnetic field sensors are also used in machines and systems as well as for speed control of electric motors.
Die Auswertung des durch das Magnetfeld am jeweiligen Sensor entstehenden Signals erfolgt kontinuierlich analog, digital oder über eine integrierte oder eine nachgeschaltete Elektronik.The evaluation of the signal generated by the magnetic field at the respective sensor is carried out continuously analog, digital or via an integrated or a downstream electronics.
Die für die Funktion des magnetoelastischen Sensors erforderliche Magnetisierung wird im Stand der Technik vorzugsweise auf einen zylinderförmigen Körper aufgebrachtThe magnetization required for the function of the magnetoelastic sensor is preferably applied to a cylindrical body in the prior art
Ein zylindrischer Körper kann in einem Druck- und/oder in einem Zugsensor als Träger des Magnetfeldes zur Feststellung von Druck- und/oder Zugkräften eingesetzt werden.A cylindrical body can be used in a pressure and / or in a train sensor as a carrier of the magnetic field for the determination of compressive and / or tensile forces.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen magnetoelastischen Sensor bereitzustellen, der als Druck- und/oder Zug- und/oder Biegesensor einsetzbar ist.The invention therefore has the task of providing a magnetoelastic sensor which can be used as a pressure and / or tension and / or bending sensor.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Sensoreinrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 16. Die Aufgabe wird darüber hinaus durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 18 und durch die Verwendung des Sensors nach dem Anspruch 21 gelöst.The object is achieved by a sensor according to the features of
Die Durchführung der Verfahrensschritte setzt die Magnetisierung des Trägers voraus.The implementation of the method steps requires the magnetization of the carrier.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Trägercarrier
Der Begriff Träger bezeichnet einen vorzugsweise in einer Ebene verlaufenden metallenen Körper, der wenigstens eine magnetisierbare ebene metallene Fläche umfasst.The term carrier denotes a preferably extending in a plane metal body comprising at least one magnetizable planar metal surface.
Besonders bevorzugt ist der Träger als einstückiges ebenes metallenes Werkstück gefertigt, welches wenigstens eine ebene magnetisierbare Fläche aufweist.Particularly preferably, the carrier is manufactured as a one-piece planar metal workpiece, which has at least one planar magnetizable surface.
Vorzugsweise ist sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite des Trägers wenigstens je eine magnetisierbare ebene metallene Fläche angeordnet. Preferably, at least one magnetizable planar metal surface is arranged both on the front side and on the rear side of the carrier.
Die ebene metallene Fläche des Trägers ist bevorzugt zwischen den beiden Enden des Körpers angeordnet.The planar metal surface of the carrier is preferably arranged between the two ends of the body.
Der Träger ist zumindest im Bereich seiner magnetisierbaren ebenen metallenen Fläche aus einer magnetisierbaren metallischen Legierung aus Eisen und/oder Nickel und/oder Chrom und/oder Kobalt hergestellt.The support is made of a magnetizable metallic alloy of iron and / or nickel and / or chromium and / or cobalt at least in the region of its magnetizable planar metal surface.
Der Träger kann auch eine andere stoffliche Zusammensetzung aufweisen.The carrier may also have a different material composition.
Der magnetisierbare Träger kann mit einer Beschichtung versehen sein. Bei der Magnetisierung kann die auf den Träger aufgebrachte Schicht oder der Träger selbst Träger der Magnetisierung sein.The magnetizable carrier may be provided with a coating. In the case of magnetization, the layer applied to the carrier or the carrier itself may be carriers of the magnetization.
Der Träger weist vorzugsweise aber nicht ausschließlich eine rechteckige Form auf. Der Träger kann aber auch rund oder oval sein oder eine andere geometrische Form aufweisen.The carrier preferably but not exclusively has a rectangular shape. The carrier may also be round or oval or have a different geometric shape.
Die Erfindung sieht vor, dass der Träger anstatt einer rechteckigen Form die Form einer Scheibe aufweisen kann. Die Scheibe weist vorzugsweise einen ringförmigen Außenumfang auf.The invention provides that the carrier may have the shape of a disc instead of a rectangular shape. The disc preferably has an annular outer periphery.
Der Träger kann als ein Block, eine Scheibe, ein Ring, ein Rotor oder ein Band ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Träger ein flacher, plattenförmiger, planer Körper, der sich in einer gedachten geometrischen Ebene erstreckt.The carrier may be formed as a block, a disk, a ring, a rotor or a belt. Particularly preferably, the carrier is a flat, plate-shaped, planar body which extends in an imaginary geometric plane.
Im Zentrum der Scheibe kann eine Bohrung angeordnet sein. Mithilfe der Bohrung ist die Scheibe, vorzugsweise zum Messen eines Anpressdrucks z. B. auf den Schaft einer Schraube aufschiebbar.In the center of the disc can be arranged a bore. By means of the bore is the disc, preferably for measuring a contact pressure z. B. pushed onto the shank of a screw.
Zur Anordnung des Zug- und/oder Druck- und/oder Biegesensors in einer Einrichtung, bei der eine auf den Träger aufgebrachte Zug- und/oder Druck- und/oder Biegekraft gemessen wird, ist jeweils an einem äußeren Ende des Trägers je eine Befestigungseinrichtung angebracht.For the arrangement of the tensile and / or pressure and / or bending sensor in a device in which a tensile and / or compressive and / or bending force applied to the carrier is measured, in each case at an outer end of the carrier depending on a fastening device appropriate.
Der Sensor weist wenigstens zwei Spulen auf, die ihrerseits der Erfassung und Weitergabe von Informationen zu der auf dem Träger angebrachten Magnetisierung und deren Veränderung dient.The sensor has at least two coils which, in turn, serve to detect and relay information about the magnetization mounted on the carrier and to change it.
Des Weiteren werden unter dem Sensor die vorerwähnten wenigstens zwei Spulen, deren Anordnung und/oder Ausrichtung in Blickrichtung auf den Träger, die Anschlussverbindungen und der Signalempfänger, die Auswerteeinheit, die Anzeigevorrichtung oder Teile hiervon verstanden.Furthermore, the sensor is understood to mean the aforementioned at least two coils, their arrangement and / or orientation in the direction of view of the carrier, the connection connections and the signal receiver, the evaluation unit, the display device or parts thereof.
Die Sensoreinrichtung umfasst den Sensor selbst, einen metallenen Träger und/oder Anschlussdrähte und/oder einen Signalempfänger und/oder eine Auswerteeinheit.The sensor device comprises the sensor itself, a metal carrier and / or connection wires and / or a signal receiver and / or an evaluation unit.
Die Enden des Trägers sind dabei vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnet.The ends of the carrier are preferably arranged opposite one another.
Wirkt eine Druckkraft, eine Zugkraft oder eine Biegekraft auf den Träger ein, so wird diese Belastung über die magnetisierte Fläche des Trägers übertragen.If a compressive force, a tensile force or a bending force acts on the carrier, this load is transmitted via the magnetized surface of the carrier.
Magnetisierungmagnetization
Die Magnetisierung wird vorzugsweise mit Hilfe eines Permanentmagneten oder Strom auf die ebene metallene Fläche des Trägers aufgebracht. Auf dem Träger entsteht dabei eine Magnetisierung vorzugsweise in Form einer Magnetspur.The magnetization is preferably applied by means of a permanent magnet or current to the planar metal surface of the carrier. On the carrier, a magnetization arises, preferably in the form of a magnetic track.
Das Verfahren zur Magnetisierung der wenigstens einen ebenen metallenen Fläche des Trägers ist durch die folgenden Schritte gekennzeichnet.The method for magnetizing the at least one planar metal surface of the carrier is characterized by the following steps.
Positionierung eines Magneten, vorzugsweise eines Permanentmagneten im Bereich der wenigstens einen magnetisierbaren ebenen metallenen Fläche des Trägers.Positioning of a magnet, preferably a permanent magnet in the region of the at least one magnetizable planar metal surface of the carrier.
Der Magnet und die wenigstens eine ebene metallene Fläche werden vorzugsweise in jeweils zueinander parallelen Ebenen angeordnet.The magnet and the at least one planar metal surface are preferably arranged in mutually parallel planes.
In der jeweils zugehörigen Ebene wird der Magnet vorzugsweise relativ zu dem Träger um die eigene Achse gedreht oder es wird der Träger relativ zum Magneten um die eigene Achse des Trägers gedreht.In the respectively associated plane, the magnet is preferably rotated relative to the carrier about its own axis or the carrier is rotated relative to the magnet about its own axis of the carrier.
Durch die relative Bewegung des Magneten zum Träger oder durch die relative Bewegung des Trägers zum Magneten wird auf der magnetisierbaren ebenen metallenen Fläche eine Magnetisierung vorzugsweise in Form einer etwa ringförmigen Magnetspur erzeugt.By the relative movement of the magnet to the carrier or by the relative movement of the carrier to the magnet, a magnetization is preferably generated in the form of an approximately annular magnetic track on the magnetizable planar metal surface.
Erfindungsgemäß bewirkt die Magnetisierung der ebenen metallenen Fläche auf dem Träger eine umlaufende geschlossene Magnetspur in Form einer in sich geschlossenen Kreisbahn. Die Kreisbahn hat die Form eines Ringes. Die Magnetisierung kann jedoch auch eine andere geometrische Ausgestaltung aufweisen.According to the invention causes the magnetization of the flat metal surface on the support a circumferential closed magnetic track in the form of a self-contained circular path. The circular path has the form of a ring. However, the magnetization can also have a different geometric configuration.
Beispielsweise kann statt einer geschlossenen Kreisbahn eine offene Kreisbahn, etwa in Form eines Halbkreises, eines Hufeisens, einer Ellipse oder dergleichen verwendet werden. Als eine weitere Alternative ist etwa eine Magnetisierung in Form zweier paralleler Magnetspuren denkbar, die längs und versetzt zur Längsachse des Trägers verlaufen.For example, instead of a closed circular path, an open circular path, approximately in shape a semicircle, a horseshoe, an ellipse or the like. As a further alternative, a magnetization in the form of two parallel magnetic tracks is conceivable, which extend longitudinally and offset to the longitudinal axis of the carrier.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist dabei die Magnetisierung auf dem Träger in einer Anordnung anzubringen, die eine zur Längsachse des Trägers versetzte Positionierung von wenigstens zwei Magnetspulen ermöglicht.An essential idea of the invention is to mount the magnetization on the carrier in an arrangement which permits a positioning of at least two magnet coils staggered with respect to the longitudinal axis of the carrier.
Danach sollen die Positionierung der wenigstens zwei Magnetspulen in einem Winkel zur Längsachse des Trägers und die Erfassung der Magnetisierung durch die Spulen ermöglicht werden.Thereafter, the positioning of the at least two magnetic coils at an angle to the longitudinal axis of the carrier and the detection of the magnetization to be made possible by the coils.
Die Magnetisierung sowie die Positionierung der wenigstens zwei Magnetspulen erfolgen mithin beidseits der Längsachse des Trägers.The magnetization and the positioning of the at least two magnetic coils thus take place on both sides of the longitudinal axis of the carrier.
Die Magnetspur weist in ihrem Zentrum einen Bereich auf, der nicht magnetisiert ist. Das nicht magnetisierte Zentrum ist kreisförmig ausgebildet und an seinem Außenumfang von der ringförmigen Magnetspur umgeben.The magnetic track has at its center an area which is not magnetized. The non-magnetized center is circular and surrounded on its outer periphery by the annular magnetic track.
Die Magnetisierung der wenigstens einen magnetisierbaren ebenen Fläche erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Permanentmagneten. Der Permanentmagnet ist ein, vorzugsweise aus einem Stück eines hartmagnetischen Materials gefertigter Magnet. Das hartmagnetische Material weist vorzugsweise eine Eisen und/oder Kobalt und/oder Nickel umfassende Legierung auf.The magnetization of the at least one magnetizable planar surface is preferably carried out with the aid of a permanent magnet. The permanent magnet is a magnet, preferably made of one piece of hard magnetic material. The hard magnetic material preferably comprises an alloy comprising iron and / or cobalt and / or nickel.
Der Permanentmagnet hat ein statisches Magnetfeld, ohne dass wie bei einem Elektromagneten ein elektrischer Stromfluss erforderlich ist. Dauermagnete besitzen an ihrer Oberfläche je einen oder mehrere Nord- und Südpol(e).The permanent magnet has a static magnetic field without requiring an electric current flow as in the case of an electromagnet. Permanent magnets each have one or more north and south poles (e) on their surface.
Vor der Magnetisierung der wenigstens einen ebenen metallenen Fläche sind die magnetischen Domänen der ebenen metallenen Fläche uneinheitlich ausgerichtet.Before the magnetization of the at least one planar metal surface, the magnetic domains of the planar metal surface are unevenly aligned.
Mit der Magnetisierung der wenigstens einen ebenen metallenen Fläche ändern die magnetischen Domänen der metallenen Fläche ihre Richtung, wodurch eine Magnetisierung der ebenen Fläche, insbesondere in Form einer Magnetspur entsteht.With the magnetization of the at least one planar metal surface, the magnetic domains of the metal surface change their direction, whereby a magnetization of the flat surface, in particular in the form of a magnetic track arises.
Die Magnetisierung kann beidseitig der Längsachse der ebenen Fläche des Trägers erfolgen.The magnetization can take place on both sides of the longitudinal axis of the flat surface of the carrier.
Der Magnetfeldsensor umfasst wenigstens zwei Spulen. Das im Bereich der Spule des Sensors angeordnete Magnetfeld, insbesondere die Magnetspur erzeugt bei Zug- und/oder Druckspannungen eine Magnetfeldänderung, die von den Spulen gemessen wird.The magnetic field sensor comprises at least two coils. The magnetic field arranged in the region of the coil of the sensor, in particular the magnetic track, generates a magnetic field change at tensile and / or compressive stresses which is measured by the coils.
Jeder der magnetisierten ebenen metallenen Flächen sind wenigstens jeweils zwei Sensorspulen eines Sensors zugeordnet. Die Magnetspur und die wenigstens zwei Spulen des Sensors sind zueinander in vorbestimmten Positionen angeordnet.Each of the magnetized planar metal surfaces are associated with at least two sensor coils of a sensor. The magnetic track and the at least two coils of the sensor are arranged to each other in predetermined positions.
Unterliegt die magnetisierte ebene metallene Fläche des Trägers einer Zug-, einer Druck- oder einer Biegebelastung auf den Träger, so erzeugen die wenigstens zwei Spulen des Magnetfeldsensors ein Signal.If the magnetized planar metal surface of the carrier is subject to a tensile, compressive or bending load on the carrier, the at least two coils of the magnetic field sensor generate a signal.
Die Zugbelastung und/oder die Druckbelastung und/oder die Biegebelastung auf die wenigstens eine magnetisierte ebene metallene Fläche des Trägers bewirkt eine Änderung des Magnetfeldes der ebenen Fläche. Hierdurch ändert sich das wenigstens eine Signal, welches von der Sensorspule und der Auswerteelektronik erzeugt wird.The tensile load and / or the compressive load and / or the bending load on the at least one magnetized planar metal surface of the carrier causes a change of the magnetic field of the flat surface. As a result, the at least one signal which is generated by the sensor coil and the evaluation electronics changes.
Erfolgt eine Zugkraft auf vorzugsweise zwei, vorzugsweise einander gegenüberliegend angeordnete magnetisierte metallene Flächen, so messen die Sensorspulen auf beiden Seiten des Trägers eine Zugspannung.If there is a tensile force on preferably two, preferably oppositely arranged, magnetized metal surfaces, then the sensor coils measure a tensile stress on both sides of the carrier.
Die Magnetisierung des Trägers kann auf wenigstens einer ebenen Fläche des Trägers aufgebracht werden. Es ist aber auch denkbar, jeweils zwei ebene Flächen des Trägers mit Magnetisierungen zu versehen. Die Magnetisierungen können dabei jeweils auf der Vorderseite und/oder der Rückseite des Trägers aufgebracht werden.The magnetization of the carrier may be applied to at least one flat surface of the carrier. But it is also conceivable to provide two flat surfaces of the carrier with magnetizations. The magnetizations can be applied in each case on the front and / or the back of the carrier.
Wird auf den Träger eine Druck- oder eine Zugkraft oder eine Biegekraft ausgeübt, so wirkt die Belastung durch die jeweilige Kraft auf den magnetisierten Bereich. Die sich daraus ergebende Änderung des Magnetfeldes wird von den Sensorspulen gemessen. Wenn die Sensorspulen lediglich auf einer Seite des Trägers angeordnet sind, ist nicht danach differenzierbar, ob es sich um eine Belastung aufgrund des Aufbringens einer Druck-, einer Zugkraft oder einer Biegekraft handelt.If a pressure or a tensile force or a bending force is exerted on the carrier, the load by the respective force acts on the magnetized area. The resulting change in the magnetic field is measured by the sensor coils. If the sensor coils are arranged on only one side of the carrier, it is not possible to differentiate as to whether this is a load due to the application of a compressive force, a tensile force or a bending force.
Das durch die jeweilige Druck- oder Zugkraft oder Biegekraft entstehende Magnetfeld wirkt auf die Sensorspulen beider Trägerseiten, wenn die Sensorspulen auf beiden Seiten des Trägers angeordnet sind.The magnetic field generated by the respective compressive or tensile force or bending force acts on the sensor coils of both sides of the carrier when the sensor coils are arranged on both sides of the carrier.
Die Sensoreinrichtung ist ferner als Biegesensor einsetzbar, wenn der Träger insbesondere auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten je eine magnetisierte, ebene metallene Fläche aufweist und wenn den beiden einander gegenüberliegenden Magnetisierungen jeweils wenigstens zwei Sensorspulen eines Sensors zugeordnet sind.The sensor device can also be used as a bending sensor if the carrier has two magnetized, flat metal surfaces, in particular on two opposite sides, and if the two opposite ones Magnetizations are each associated with at least two sensor coils of a sensor.
Erfolgt eine Biegung des Trägers um eine quer durch den Träger verlaufende Achse, so signalisieren die vorzugsweise zwei Sensorspulen des Sensors, welcher sich auf der konkaven Seite des Trägers befindet eine Zugbelastung auf die Magnetspur.If a bending of the carrier about an axis extending transversely through the carrier, the preferably two sensor coils of the sensor, which is located on the concave side of the carrier, signal a tensile load on the magnetic track.
Die auf der konvexen Seite des Trägers angeordneten wenigstens zwei Sensorspulen signalisieren dagegen eine auf die Magnetspur wirkende Druckbelastung.The arranged on the convex side of the carrier at least two sensor coils, however, signal a force acting on the magnetic track pressure load.
Die auf die Magnetisierung der einen Seite des Trägers wirkende Zugbelastung und die auf die Magnetisierung der anderen Seite des Trägers wirkende Druckbelastung wird durch die zugehörigen Sensorspulen jeweils einzeln erfasst. Die jeweiligen Zug- und Drucksignale werden in der Auswerteelektronik zusammengeführt und entweder als Zug-, Druck- und/oder als Biegebelastung des Trägers ausgegeben.The tensile load acting on the magnetization of one side of the carrier and the pressure load acting on the magnetization of the other side of the carrier are detected individually by the associated sensor coils. The respective tension and pressure signals are combined in the transmitter and output either as tensile, compressive and / or bending load of the carrier.
Magnetfeldsensormagnetic field sensor
Wirkt vorzugsweise eine Druckbelastung oder eine Zugbelastung oder eine Biegebelastung auf einen magnetisierten Bereich ein, entsteht eine Magnetfeldänderung, welche mit dem Sensor gemessen wird.If a pressure load or a tensile load or a bending load preferably acts on a magnetized area, a magnetic field change occurs, which is measured with the sensor.
Im Bereich wenigstens einer magnetisierten Fläche sind jeweils wenigstens zwei Sensorspulen angeordnet.At least two sensor coils are arranged in each case in the region of at least one magnetized surface.
Der Sensor ist beidseitig des Trägers positionierbar.The sensor can be positioned on both sides of the carrier.
Die beiden Sensorspulen sind zueinander und zur Längsachse des Trägers in einem vorbestimmten Winkel angeordnet.The two sensor coils are arranged at a predetermined angle to each other and to the longitudinal axis of the carrier.
Wenigstens zwei Spulen bilden dabei ein Spulenpaar. Der Abstand der Spulen der Spulenpaare zueinander und die Anordnung der Spulenpaare zueinander erfolgt in Abhängigkeit der Länge und/oder der Breite des Trägers.At least two coils form a coil pair. The distance between the coils of the coil pairs to each other and the arrangement of the coil pairs to one another is a function of the length and / or the width of the carrier.
Der Abstand der Sensorspulen zueinander kann sich durch den Durchmesser der erzeugbaren Magnetisierung bestimmen.The distance of the sensor coils from one another can be determined by the diameter of the magnetization that can be generated.
Die Anordnung der Sensorspulen erfolgt paarweise und in einer zum Träger achsparallel verlaufenden Ebene.The arrangement of the sensor coils is done in pairs and in a direction parallel to the support plane.
Durch die Veränderung des Anstellwinkels der Anordnung der Sensorspulen und/oder der Sensorspulenpaare zur Längsachse des Trägers in der Ebene der Sensorspulen ist die Sensitivität der Sensoren veränderbar.By changing the angle of attack of the arrangement of the sensor coils and / or the sensor coil pairs to the longitudinal axis of the carrier in the plane of the sensor coils, the sensitivity of the sensors is variable.
Die Sensorspulen sind in ihrer Stellung relativ zur Längsachse des Trägers durch wenigstens eine Positioniereinrichtung fixierbar.The sensor coils can be fixed in their position relative to the longitudinal axis of the carrier by at least one positioning device.
Rein beispielhaft und in keiner Weise abschließend ist in einer 0°-Position der Sensorspulen zur Längsachse des Trägers eine Sensitivität der Sensoren von 6,36 mV/kN erzielbar.Purely by way of example and in no way concluding, a sensor sensitivity of 6.36 mV / kN can be achieved in a 0 ° position of the sensor coils relative to the longitudinal axis of the carrier.
Bei einer Anordnung der Sensorspulen in einem Winkel von 90° zur Längsachse des Trägers ist dagegen eine Sensitivität der Sensoren von 1,54 mV/kN erzielbar.With an arrangement of the sensor coils at an angle of 90 ° to the longitudinal axis of the carrier, however, a sensitivity of the sensors of 1.54 mV / kN can be achieved.
Eine Optimierung des Sensitivitätswerts der Sensoren mit einem Wert von 11,9 mV/kN ist bei einer Ausrichtung der Sensorspulen in einem 45°-Winkel zur Längsachse des Trägers erzielbar.An optimization of the sensitivity value of the sensors with a value of 11.9 mV / kN can be achieved with an alignment of the sensor coils at a 45 ° angle to the longitudinal axis of the carrier.
Die genannten Sensitivitätswerte sind als relative Indikatoren zu betrachten.The mentioned sensitivity values are to be regarded as relative indicators.
Die Erfindung geht davon aus, dass die Sensitivitätswerte bei einem massiveren Bauteil kleiner werden (ratiometrisch) und bei einem dünneren Bauteil größer werden (ebenfalls ratiometrisch).The invention assumes that the sensitivity values for a more solid component become smaller (ratiometric) and larger for a thinner component (also ratiometric).
Eine andere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass sich der Abstand der Sensorspulen zueinander durch den Durchmesser der Magnetisierung der ebenen metallenen Fläche bestimmt.Another preferred embodiment provides that the distance between the sensor coils to one another determined by the diameter of the magnetization of the flat metal surface.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert, in denen die Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments, in which the drawings show:
In der in der Draufsicht linken Darstellung der
Der Träger
Der Magnet
In der rechten Darstellung der
In Draufsicht vor dem Träger
Relativ zu einer Längsachse
Die beiden Sensorspulenpaare
Mit einem Pfeil
In der Draufsicht über der Längsachse
Das Sensorspulenpaar
Das Sensorspulenpaar
Das Sensorspulenpaar
Die Flächen
An seinen beiden Enden weist der Träger
Der Träger
In jeweils zwei Ebenen
Mit Bezugsziffer
Die Positioniereinrichtungen
In
Zwischen den Bohrungen
In der Explosionsdarstellung der
Mit Bezugsziffer
In der Darstellung der
Der in
Zur Verbindung der beiden Gehäuseteile
An der Fläche
Die Sensorspulenpaare
Mit den Pfeilen
Durch die Positioniereinrichtung
In der Positioniereinrichtung
In Darstellung
Befestigungsmittel
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Trägercarrier
- 1'1'
- Trägercarrier
- 22
- Flächearea
- 33
- Magnetmagnet
- 44
- Drehachseaxis of rotation
- 55
- Radiusradius
- 66
- Magnetspurmagnetic track
- 77
- Bohrungdrilling
- 88th
- Aufhängeeinrichtungsuspension
- 99
- Ebene TrägerLevel carrier
- 1010
- Ebene MagnetLevel magnet
- 1111
- Ebene SpulenPlane coils
- 1212
- Sensorspulesensor coil
- 1313
- Sensorsensor
- 1414
- Längsachselongitudinal axis
- 1515
- SensorspulenpaarSensor coil pair
- 1616
- Sensorspulesensor coil
- 1717
- 45°-Winkel45 °
- 1818
- Punktbefestigungpoint mounting
- 1919
- Pfeil-ZugkraftArrow traction
- 2020
- erstes Sensorspulenpaarfirst pair of sensor coils
- 2121
- Flächearea
- 2222
- Bohrungdrilling
- 2323
- Positioniereinrichtungpositioning
- 2424
- Befestigungsmittelfastener
- 2525
- PasspresshülsePass compression sleeve
- 2626
- Metallabschirmungmetal shield
- 2727
- Gehäuseteilhousing part
- 2828
- Gehäuseteilhousing part
- 2929
- Pfeilarrow
- 3030
- Pfeilarrow
- 3131
- Aussparungrecess
- 3232
- Achseaxis
- 3333
- zweites Sensorspulenpaarsecond sensor coil pair
- 3434
- Achseaxis
- 3535
- Ebenelevel
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 2014/0360282 A1 [0002] US 2014/0360282 A1 [0002]
Claims (18)
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US20140360282A1 (en) | 2013-04-15 | 2014-12-11 | Methode Electronics Malta Ltd | Magneto-Elastic Sensor, Load Pin, Ball-Joint And Tow Coupling Comprising This Sensor, Method Of Determining A Direction Of A Load Vector |
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2015
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Patent Citations (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |