DE3525070A1 - Magnetfeldsensor - Google Patents
MagnetfeldsensorInfo
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
Description
Die Erfindung betrifft einen Magnetfeldsensor gemäß
Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Sie soll einen Magnet
feldsensor mit geringer Stromaufnahme schaffen, dessen
Auswerteschaltung gegebenenfalls zusammen mit dem Sensor
in kompakter Bauweise, beispielsweise als integrierte
Schaltung oder Hybridschaltung mit geringem Raumbedarf
aufgebaut werden kann, einerseits wenig störanfällig
ist und andererseits leicht abgeglichen und an verschie
dene Einsatzbedingungen angepaßt werden kann. Diese Auf
gabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten
Merkmale. Durch die Verwendung eines gemeinsamen Takt
gebers, der sowohl den elektronischen Schalter, als auch
den A/D-Umsetzer und den Abtastschalter steuert, ist
nicht nur der Schaltungsaufwand auf ein Minimum reduziert,
sondern auch ein synchroner Betrieb aller drei Funktionen
ohne zusätzliche Maßnahmen fortlaufend gewährleistet. Bei
der synchronen Abtastung der am Ausgang der Gleichrichter
schaltung stehenden im wesentlichen sägezahnförmigen
Spannung entfällt die andernfalls erforderliche Glättung
des durch Abtastung gewonnenen Signals, weil jeweils zum
Abtastzeitpunkt das abgetastete Signal zugleich dem A/D-
Umsetzer zugeführt wird. Damit genügt für die Abtastung
eine Abtastimpulsfolgefrequenz entsprechend etwa der
doppelten Grenzfrequenz der zu erwartenden Änderungen
des Magnetfelds und damit des Sensorsignals, wodurch die
Abtastrate und damit zugleich die Schaltrate des Sensors
auf einen niedrigen Wert reduziert wird, was eine ent
sprechende Verringerung der Stromaufnahme des Sensors,
insbesondere der Magnetspule, zur Folge hat. Die Abtast
frequenz in Höhe der doppelten Grenzfrequenz ergibt sich
aus dem bekannten Abtasttheorem. Vorteilhafte Ausgestal
tungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Mit der Veränderung der Verzögerungszeitspanne zwischen
dem Schließintervall des elektronischen Schalters einer
seits und dem Abtastzeitpunkt andererseits lassen sich
etwaige Nullpunktverschiebungen oder sonstige, beispiels
weise durch Temperaturänderungen oder Betriebsspannungs
schwankungen hervorgerufene Störeinflüsse ohne zusätzliche
Schaltungsmaßnahmen allein durch eine entsprechende Steue
rung der Abtastzeitpunkte vom Mikroprozessor her kompen
sieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich
nung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei
zeigt
Fig. 1 den Schaltungsaufbau des Magnetsensors
und
Fig. 2 den Signalverlauf an verschiedenen
Schaltungspunkten.
In Fig. 1 ist das dem Magnetfeld ausgesetzte Fühlerelement 1
über einen schematisch dargestellten elektronischen Schal
ter 2 an eine Stromquelle U B anschließbar. Das Fühlerele
ment 1 besteht beispielsweise aus einer auf einen Spulen
körper aufgewickelten Spule und einem im Inneren des
Spulenkörpers oder auch unmittelbar im Inneren der Spule
angeordneten Magnetkern, dessen Permeabilität sich in
Abhängigkeit von dem ihn umgebenden Magnetfeld ändert.
Als Kernmaterial eignen sich beispielsweise die unter
den Markennamen Permalloy und Vitrovac bekannten Werk
stoffe. An die Fühlerspule 1 ist eine Gleichrichter
schaltung, bestehend aus Diode 3, Kondensator 4 und
Widerstand 5 angeschlossen, deren Ausgang gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 6 an den Sig
naleingang eines A/D-Umsetzers 7 bzw. eines in diesem
vorgesehenen Abtastschalters 8 angeschlossen ist. Der
Abtastschalter 8 schließt die Eingangsleitung 9 zu be
stimmten Schaltzeitpunkten an den Signaleingang des
A/D-Umsetzers 7 an. Gleichzeitig wird von einem Mikro
prozessor 10 her über die Steuerleitung 11 der A/D-Um
setzer eingeschaltet und wandelt das auf der Leitung 9
anstehende Signal in ein digitales Ausgangssignal um,
welches am Ausgang 12 zur Verfügung steht. Der Mikro
prozessor 10 steuert gleichzeitig über eine weitere Takt
leitung 13 den elektronischen Schalter und schließt die
sen periodisch. Die Frequenz der Taktsignale auf den
Leitungen 11 und 13 ist die gleiche, jedoch sind beide
Signale gegeneinander phasenverschoben, wie dies nach
folgend anhand von Fig. 2 erläutert wird.
In Fig. 2 ist als zu erfassende Meßgröße ein hier sich
sinusförmig änderndes Feld F angenommen. Dieses Feld
beeinflußt die Permeabilität des Kerns im Fühlerelement 1
und damit die Induktivität der Fühlerspule. Der elektro
nische Schalter 2 wird im Rhythmus der vom Mikroprozessor
10 über die Leitung 13 gelieferten Taktimpulse S ge
schlossen. Die Taktimpulse treten periodisch mit einer
Periodendauer T auf und haben ein konstantes Puls/Pausen
verhältnis T e /T. Durch dieses periodische Schließen des
elektronischen Schalters 2 entstehen in der Fühlerspule 1
Spannungsimpulse I entsprechend der senkrechten Kurven
teile des sägezahnförmigen Kurvenzugs U, deren Länge dem
jeweiligen Wert der Induktivität und damit des Feldes F
proportional ist. Diese Impulse werden gleichgerichtet
und laden den Kondensator 4 periodisch auf. Während der
Öffnungszeit des elektronischen Schalters 2 entlädt sich
der Kondensator über den Widerstand 5, so daß am Konden
sator eine sägezahnförmige Spannung U steht, welche über
die Leitung 9 und gegebenenfalls einen zwischengeschal
teten Verstärker 6 an den Abtastschalter 8 des A/D-Um
setzers 7 gelangt. Über die Leitung 11 werden dem Abtast
schalter Abtastimpulse A zugeführt, welche gegenüber den
Taktimpulsen S für den elektronischen Schalter 2 um eine
Zeitspanne T M phasenverschoben sind. Die Abtastung des
Signals U erfolgt also jeweils zu Zeitpunkten T A auf dem
abfallenden Ast der Sägezahnkurve U. Die Amplitude der
einzelnen Abtastwerte UA folgt wie Fig. 2 zeigt, dem
Kurvenverlauf des Feldes F. Damit folgen die am Ausgang
12 in periodischen Abständen auftretenden Digitalsignale
jeglichen Änderungen der Induktivität der Sensorspule 1
und damit den zu erfassenden Feldänderungen. In Fig. 2
ist die Abtastrate zur deutlicheren Wiedergabe der
Übereinstimmung des Mittelwerts U M der Abtastwerte U A
mit dem Feldverlauf mit einem relativ hohen Wert von
etwa 10 Abtastungen pro Schwingungsperiode des Feldes F
wiedergegeben. Das Abtasttheorem verlangt lediglich eine
zweimalige Abtastung pro Änderungsperiode des Feldes F.
Für die gezeigte Darstellung würden also zwei Abtastungen
genügen oder mit anderen Worten bei der dargestellten
Abtastrate könnten auch wesentlich schnellere Feldände
rungen F erfaßt und fehlerfrei gemessen werden.
Claims (3)
1. Magnetfeldsensor mit einer Spule, deren Induktivität
vom umgebenden Magnetfeld abhängig ist, ge
kennzeichnet durch
- a) einen die Spule (1) periodisch für kurze vorge gebene Zeitintervalle (T e ) an eine Stromquelle (U B ) anschließenden, steuerbaren elektronischen Schalter (2);
- b) eine an die Spule angeschlossene Gleichrichter schaltung (3, 4, 5);
- c) einen der Gleichrichterschaltung nachgeschalteten A/D-Umsetzer (7);
- d) einen Mikroprozessor (10), dessen Taktgeber einer seits den elektronischen Schalter (2) und anderer seits den A/D-Umsetzer (7) steuert;
- e) einen zwischen Gleichrichterschaltung und A/D- Umsetzer eingeschalteten, vom gleichen Taktgeber gesteuerten Abtastschalter (8), welcher den Eingang des A/D-Umsetzers jeweils um eine vorgegebene Zeit spanne (T M ) gegenüber dem Schließintervall (T S ) des elektronischen Schalters (2) verzögert an die Gleichrichterschaltung anschließt;
- f) einen die Abtastwerte (U A ) oder ein hieraus abge leitetes Signal liefernden Ausgang (12) des Mikro prozessors (10).
2. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, gekenn
zeichnet durch einen zwischen die
Gleichrichterschaltung (3, 4, 5) und den Abtastschalter
(8) eingeschalteten Verstärker (6).
3. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verzögerungs
zeitspanne (T M ) zwischen dem Schließintervall (T e ) des
elektronischen Schalters (2) und dem Abtastzeitpunkt
(T A ) veränderbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853525070 DE3525070A1 (de) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | Magnetfeldsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853525070 DE3525070A1 (de) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | Magnetfeldsensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3525070A1 true DE3525070A1 (de) | 1987-01-22 |
DE3525070C2 DE3525070C2 (de) | 1991-09-26 |
Family
ID=6275709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853525070 Granted DE3525070A1 (de) | 1985-07-13 | 1985-07-13 | Magnetfeldsensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3525070A1 (de) |
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-
1985
- 1985-07-13 DE DE19853525070 patent/DE3525070A1/de active Granted
Patent Citations (1)
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DE102010044220B4 (de) * | 2010-11-22 | 2012-07-12 | Ifm Electronic Gmbh | Induktiver Näherungsschalter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3525070C2 (de) | 1991-09-26 |
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Legal Events
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