DE4341810B4 - Sensor device for position detection of a piston - Google Patents

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Abstract

Sensoreinrichtung für einen einen bewegbaren Kolben enthaltenden Zylinder zur Positionserkennung des Kolbens, mit einen am Kolben oder einen mit dem Kolben verbundenen Element angeordneten Permanentmagneten, wobei wenigstens ein am Zylinder angeordneter magnetfeldempfindlicher, eine Vorzugsrichtung aufweisender Sensor bei Annäherung des Permanentmagneten anspricht, wobei der Permanentmagnet (13, 13a) und der wenigstens eine Sensor (15, 15a; 16; 24, 25; 27–30) so ausgerichtet sind, dass das Magnetfeld (14, 14a) des Permanentmagneten (13, 13a) beim gegenseitigen Passieren in der Bewegungsrichtung an örtlich aufeinanderfolgenden Stellen im wesentlichen parallel zur Vorzugsrichtung des Sensors (15, 15a; 16; 24, 25; 27–30) jedoch jeweils entgegengesetzt gerichtet auf diesen einwirkt und dadurch zwei entgegengesetzt gerichtete Sensorreaktionen auslöst, wobei Mittel zur Speicherung dieser Sensorreaktionen vorgesehen sind und der jeweilige Speicherinhalt die Kolbenposition links oder rechts von der Sensorposition angibt, und wobei eine Fehlersignalstufe (22) vorgesehen ist, die nach dem Einschalten der Versorgungsspannung bis zum erstmaligen Ansprechen des Sensors (16) ein Fehlersignal erzeugt.Sensor device for a cylinder containing a movable piston for position detection of the piston, with a permanent magnet arranged on the piston or an element connected to the piston, at least one sensor, which is sensitive to a magnetic field and has a preferred direction, responds when the permanent magnet approaches, the permanent magnet (13 , 13a) and the at least one sensor (15, 15a; 16; 24, 25; 27-30) are aligned in such a way that the magnetic field (14, 14a) of the permanent magnet (13, 13a) passes locally in the direction of movement consecutive points essentially parallel to the preferred direction of the sensor (15, 15a; 16; 24, 25; 27-30) but each acting in opposite directions and thereby triggering two opposite sensor reactions, means for storing these sensor reactions and the respective one being provided The piston position left or indicates to the right of the sensor position, and an error signal stage (22) is provided which generates an error signal after the supply voltage is switched on until the sensor (16) responds for the first time.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung für einen einen bewegbaren Kolben enthaltenden Zylinder zur Positionserkennung des Kolbens, mit einem am Kolben oder einem mit dem Kolben verbundenen Element angeordneten Permanentmagneten, wobei wenigstens ein am Zylinder angeordneter magnetfeldempfindlicher, eine Vorzugsrichtung aufweisender Sensor bei Annäherung des Permanentmagneten anspricht.The invention relates to a sensor device for a a movable piston containing position detection cylinder of the piston, with one on the piston or one connected to the piston Element arranged permanent magnet, at least one on Cylinder arranged magnetic field sensitive, a preferred direction having sensor when approaching of the permanent magnet responds.

Eine derartige Sensoreinrichtung zur Positionserkennung eines Kolbens ist beispielsweise aus der DE-C 37 08 989 bekannt. Dort soll mittels derartiger Sensoreinrichtungen insbesondere das Erreichen der Endpositionsbereiche durch den Kolben überwacht werden. Mit den bekannten Sensoreinrichtungen kann zwar der Zeitpunkt erkannt und angezeigt werden, zu dem der Kolben gerade die Sensoreinrichtung passiert, darüber hinaus verhält sie sich jedoch passiv und kann keinerlei Informationen über den Aufenthaltsort des Sensors geben. Für viele Anwendungen ist es jedoch wünschenswert, derartige Informationen zu erhalten, um beispielsweise feststellen zu können, ob sich der Kolben im einen oder anderen Endbereich befindet.Such a sensor device for position detection of a piston is known, for example, from US Pat DE-C 37 08 989 known. There, sensor devices in particular are intended to monitor the reaching of the end position ranges by the piston. With the known sensor devices, the point in time at which the piston is just passing the sensor device can be recognized and displayed, however, it behaves passively and cannot provide any information about the location of the sensor. For many applications, however, it is desirable to obtain such information, for example in order to be able to determine whether the piston is in one or the other end region.

Aus dem JP-Abstract zur JP 3-15909 A ist eine Sensoreinrichtung bekannt, bei der ein Schalter bei Kolbenpositionen zu beiden Seiten des Sensors unterschiedliche Schaltstellungen einnimmt, die als Indikator für die Kolbenposition auf der einen oder der anderen Seite des Sensors verwendet werden könnten, obwohl diese Möglichkeit in dieser Druckschrift nicht offenbart ist. In jedem Falle besteht jedoch das Problem, dass beim Einschalten der Versorgungsspannung ein undefinierbarer Zustand des Schalters vorliegt, der zu einer Fehlinformation führen könnte.From the JP abstract JP 3-15909 A a sensor device is known in which a switch assumes different switching positions for piston positions on both sides of the sensor, which could be used as an indicator for the piston position on one or the other side of the sensor, although this possibility is not disclosed in this document. In any case, however, there is the problem that when the supply voltage is switched on there is an undefinable state of the switch which could lead to incorrect information.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die nicht nur das Erreichen der Sensorposition durch den Kolben detektieren kann, sondern durch die darüber hinaus immer fehlerfrei festgestellt werden kann, ob sich der Kolben auf der einen oder anderen Seite der Sensoreinrichtung befindet.The object of the present invention consists of a sensor device of the type mentioned to create that not only by reaching the sensor position can detect the piston, but by the beyond It can always be determined without error whether the piston is open one or the other side of the sensor device.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a Sensor device with the features of claim 1 solved.

Bei jedem Passieren der Sensoreinrichtung durch den Kolben bzw. den Permanentmagneten werden zwei unterschiedliche Sen sorreaktionen, beispielsweise Sensorsignale, ausgelöst, wobei jeweils die letzte gespeichert wird, so dass die Mittel zur Speicherung einen unterschiedlichen Speicherinhalt aufweisen, je nachdem, ob sich der Kolben links oder rechts von der Sensorposition befindet. Beim Einschalten der Versorgungsspannung ist zunächst kein definierter Speicherinhalt vorhanden, das heißt, der Speicherinhalt gibt keine sichere Auskunft über die Position des Kolbens links oder rechts des Sensors. Erfindungsgemäß sorgt jedoch eine Fehlersignalstufe dafür, dass der Speicherinhalt erst nach dem erstmaligen Ansprechen des Sensors als fehlerfrei interpretiert wird. Dadurch können Fehlinterpretationen bis zu diesem erstmaligen Ansprechen verhindert werden.Each time it passes through the sensor device the piston or the permanent magnet become two different ones Sensor reactions, for example sensor signals, are triggered, wherein the last one is saved so that the means of storage have a different memory content, depending on whether the piston is to the left or right of the sensor position. When the supply voltage is switched on, there is initially no defined memory content present, that is, the memory content does not provide reliable information about the position of the piston left or right of the sensor. According to the invention, however, an error signal stage provides for this, that the memory content only after the first response of the Sensor is interpreted as error-free. This can lead to misinterpretations be prevented from responding for the first time.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Sensoreinrichtung möglich.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements in the claim 1 specified sensor device possible.

Um zu erreichen, dass das Magnetfeld des Permanentmagneten beim Passieren der Sensoreinrichtung zweimal entgegengesetzt gerichtet auf diese einwirkt, um die beiden unterschiedlichen Sensorreaktionen auszulösen, wird entweder die Nord-Süd-Achse des Permanentmagneten radial und die Vorzugsrichtung des Senßors parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens ausgerichtet, oder die Nord-Süd-Achse des Permanentmagneten wird parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens und die Vorzugsrichtung des Sensors radial ausgerichtet. Eine vorteilhafte Lösung zur elektrischen Speicherung der Sensorreaktionen besteht darin, dass der Sensor ein magnetfeldempfindliches elektrisches Element besitzt, das als Sensorreaktionen unterschiedliche elektrische Signale erzeugt, wobei diesem magnetfeldempfindlichen Element ein elektrischer Signalspeicher nachgeschaltet ist. Dieser elektrische Signalspeicher ist zweckmäßigerweise als Komparator oder als bistabile Kippschaltung ausgebildet, beispielsweise als Schmitt-Trigger. Insbesondere bei einem hysteresebehafteten Komparator, wie einem Schmitt-Trigger, ist ein besonderes sicheres Schaltverhalten gegeben, da hier beim Überschreiten einer höheren positiven Schwelle eingeschaltet und beim Unterschreiten einer niedrigeren negativen Schwelle ausgeschaltet wird. Die beiden Signalzustände als Sensorreaktionen bleiben dabei gespeichert. Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung lässt sich daher in einfacher und kostengünstiger Weise aus zwei handelsüblichen Bauteilen herstellen.To achieve that magnetic field of the permanent magnet twice when passing through the sensor device opposed to this acts to make the two different Trigger sensor reactions, becomes either the north-south axis of the permanent magnet radially and the preferred direction of the sensor parallel aligned with the direction of movement of the piston, or the north-south axis of the permanent magnet is parallel to the direction of movement of the piston and the preferred direction of the sensor is aligned radially. An advantageous one solution for electrical storage of the sensor reactions consists in that the sensor is a magnetic field sensitive electrical element has different electrical signals as sensor reactions generated, this magnetic field sensitive element is an electrical State memory is connected. This electrical latch is convenient designed as a comparator or as a bistable multivibrator, for example as a Schmitt trigger. Especially in the case of hysteresis Comparator, like a Schmitt trigger, is a particularly safe switching behavior given because here when crossing a higher one positive threshold switched on and when falling below a lower one negative threshold is switched off. The two signal states as Sensor reactions remain saved. The sensor device according to the invention can be therefore in a simple and inexpensive manner from two commercially available Manufacture components.

Um zu verhindern, dass beim Wiedereinschalten der Anordnung ein zufälliges Speichersignal vorliegt, wird der Signalspeicher ständig mit einer Betriebsspannung beaufschlagt.To prevent turning on again the arrangement a random Memory signal is present, the signal memory is constantly with an operating voltage.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit einer magnetischen Speicherung der Sensorreaktion besteht darin, dass der Sensor als Signalspeicher ein magnetisierbares und ummagnetisierbares Element besitzt, das mit einem magnetfeldempfindlichen elektrischen Element in Wirkverbindung steht, welches als Sensorreaktionen unterschiedliche elektrische Signale erzeugt.A further advantageous possibility of magnetic storage of the sensor reaction consists in the sensor having a magnetizable and magnetically reversible element as the signal memory, which element is operatively connected to a magnetic field-sensitive electrical element which, as sensor reactions, has different electrical Si gnale generated.

Die Mittel zur Wiedergabe der unterschiedlichen elektrischen Signale können optische, akustische oder elektrische Mittel sein.The means of rendering the different electrical signals can be optical, acoustic or electrical means.

Das magnetfeldempfindliche elektrische Element kann als Hall-Element, als Feldplatte oder als Induktionsspule ausgebildet sein.The magnetic field sensitive electrical Element can be used as a Hall element, be designed as a field plate or as an induction coil.

Schließlich besteht auch noch eine vorteilhafte Möglichkeit, die Sensorreaktionen mechanisch zu speichern. Hierbei weist der Sensor als Signalspeicher ein bewegbares oder magnetißierbares, vom Permanentmagneten in seiner Position veränderbares Element auf. Vorzugsweise ist das Element um eine Achse schwenkbar angeordnet, wobei Mittel zum Festlegen der beiden Schwenkendpositionen vorgesehen sind und der passierende Permanentmagnet diese Mittel überwindet. An der jeweiligen Schwenkendposition oder allgemein an der Position dieses bewegbaren Elements kann dann abgelesen werden, auf welcher Seite der Sensoreinrichtung sich der Kolben befindet.Finally, there is also one advantageous way save the sensor reactions mechanically. Here, the Sensor as a signal memory a movable or magnetizable, from Permanent magnet in its position variable element. Preferably the element is arranged pivotable about an axis, means for Setting the two swivel end positions are provided and the passing permanent magnet overcomes these means. At the respective swivel end position or generally at the position of this moveable element can be read on which side of the sensor device the Piston is located.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are shown in the drawing and in the description below explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Kolben-Zylinder-Einheit mit zwei Möglichkeiten der Anordnung des am Kolben angeordneten Permanentmagneten und des am Zylinder angeordneten Sensors, 1 1 shows a schematic illustration of a piston-cylinder unit with two possibilities for arranging the permanent magnet arranged on the piston and the sensor arranged on the cylinder,

2 ein Signaldiagramm zur Erläuterung des Feldverlaufs im Sensor beim Passieren des Permanentmagneten, 2 a signal diagram to explain the field profile in the sensor when passing the permanent magnet,

3 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine elektrische Signalspeicherung, 3 a first embodiment of an electrical signal storage,

4 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine magnetische Signalspeicherung und 4 a second embodiment of a magnetic signal storage and

5 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine mechanische Signalspeicherung. 5 a third embodiment for a mechanical signal storage.

Gemäß 1 ist ein mit einer Kolbenstange 10 verbundener Kolben 11 in einem Zylinder 12 verschiebbar angeordnet. Im Kolben 11 ist im oberen Teil von 1 ein Permanentmagnet 13 so eingelassen, daß seine Nord-Süd-Achse radial ausgerichtet ist. Dabei entsteht das in den Außenraum wirkende Magnetfeld 14. An der Außenseite des Zylinders 12 ist zur Positionserkennung ein Sensor 15 angeordnet, dessen durch einen Doppelpfeil angedeutete Vorzugsrichtung parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens 11, also in axialer Richtung, angeordnet ist. Dieser Sensor 15 kann prinzipiell auch in der Wandung des Zylinders 12 eingelassen sein.According to 1 is one with a piston rod 10 connected piston 11 in a cylinder 12 slidably arranged. In the piston 11 is in the upper part of 1 a permanent magnet 13 recessed so that its north-south axis is radially aligned. This creates the magnetic field that acts on the outside 14 , On the outside of the cylinder 12 is a sensor for position detection 15 arranged, the preferred direction indicated by a double arrow parallel to the direction of movement of the piston 11 is arranged in the axial direction. This sensor 15 can in principle also in the wall of the cylinder 12 be let in.

Wie aus 1 erkennbar ist, wird der Sensor 15 beim Passieren des Kolbens 11 bzw. des Permanentmagneten 13 im Laufe einer nach rechts gerichteten Bewegung zunächst von einem Magnetfeld durchdrungen, das nach rechts gerichtet ist, und dann von einem Magnetfeld, das entgegengesetzt, also nach links gerichtet ist. Die an örtlich aufeinanderfolgenden Stellen des Kolbens 11 den Sensor 15 durchdringenden Feldlinien verlaufen dabei jeweils im wesentlichen parallel zur Vorzugsrichtung dieses Sensors 15.How out 1 is recognizable, the sensor 15 when passing the piston 11 or the permanent magnet 13 in the course of a movement directed to the right, first penetrated by a magnetic field which is directed to the right, and then by a magnetic field which is opposite, that is to say directed to the left. The locations of the piston in successive locations 11 the sensor 15 penetrating field lines run essentially parallel to the preferred direction of this sensor 15 ,

Im unteren Bereich von 1 ist eine alternative Anordnung dargestellt. Ein Permanentmagnet 13a ist so in den Kolben 11 eingelassen, daß seine Nord-Süd-Achse parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens 11, also axial, verläuft. Dabei bildet sich ein Magnetfeld 14a aus. Ein Sensor 15a ist außen am Zylinder 12 mit radial ausgerichteter Vorzugsrichtung angeordnet.In the lower part of 1 an alternative arrangement is shown. A permanent magnet 13a is so in the flask 11 let in that its north-south axis parallel to the direction of movement of the piston 11 axially. This creates a magnetic field 14a out. A sensor 15a is on the outside of the cylinder 12 arranged with a radially oriented preferred direction.

Beim Passieren des Kolbens 11 bzw. des Permanentmagneten 13 im Laufe einer Bewegung nach rechts wird daher der Sensor 15a zunächst von radial nach innen verlaufenden Feldlinien des Magnetfelds und dann von radial nach außen verlaufenden Feldlinien des Magnetfelds des Permanentmagneten 13a durchdrungen.When passing the piston 11 or the permanent magnet 13 therefore, in the course of a movement to the right, the sensor 15a first of radially inward field lines of the magnetic field and then of radially outward field lines of the magnetic field of the permanent magnet 13a penetrated.

In 2 ist der Feldverlauf N im Sensor 15 bzw. 15a beim Passieren des Permanentmagneten 13 bzw. 13a dargestellt. Bei der Annäherung steigt das Magnetfeld zunächst bis zu einem Maximum an, das dann erreicht wird, wenn die Feldlinien parallel zur Vorzugsrichtung des Sensors ihre größte Feldstärke erreichen. Danach fällt die Feldstärke steil ab, bis die entgegengesetzt gerichteten Feldlinien kurz darauf ein entgegengesetzt gerichtetes Maximum erreichen, das sich in 2 als Minimum darstellt. Danach sinkt das Magnetfeld mit zunehmender Entfernung des Permanentmagne ten vom Sensor wieder ab und geht gegen Null.In 2 is the field profile N in the sensor 15 respectively. 15a when passing the permanent magnet 13 respectively. 13a shown. When approaching, the magnetic field initially rises to a maximum, which is reached when the field lines reach their greatest field strength parallel to the preferred direction of the sensor. Then the field strength drops sharply until shortly afterwards the opposing field lines reach an opposing maximum, which is in 2 represents as a minimum. Then the magnetic field decreases with increasing distance of the permanent magnet from the sensor and goes to zero.

In 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines solchen Sensors 16 mit elektrischer Signalspeicherung und einer Auswerteeinrichtung dargestellt. Dieser Sensor 16 kann anstelle des Sensors 15 bzw. Sensors 15a treten, bei entsprechender Ausrichtung der Vorzugsrichtung.In 3 is a first embodiment of such a sensor 16 represented with electrical signal storage and an evaluation device. This sensor 16 can instead of the sensor 15 or sensors 15a occur, with appropriate alignment of the preferred direction.

Der Sensor 16 besteht aus einem Hall-Element 17, dessen Signal einem Schmitt-Trigger 18 zugeführt ist. Die beiden komplementären Ausgänge des Schmitt-Triggers 18 sind mit Anzeigeleuchten 19, 20 verbunden. Weiterhin sind diese beiden Ausgänge über ein ODER-Glied 21 einer bistabilen Schaltstufe 22 zugeführt, deren zweiter Eingang durch ein Einschaltsignal S beim Einschalten der Versorgungsspannung beaufschlagt ist. Ein Ausgang der bistabilen Schaltstufe 22 ist mit einer Fehlererkennungsleuchte 23 verbunden.The sensor 16 consists of a Hall element 17 whose signal is a Schmitt trigger 18 is fed. The two complementary outputs of the Schmitt trigger 18 are with indicator lights 19 . 20 connected. Furthermore, these two outputs are via an OR gate 21 a bistable switching stage 22 supplied, the second input of which is acted upon by a switch-on signal S when the supply voltage is switched on. An output of the bistable switching stage 22 is with an error detection light 23 connected.

Beim Passieren des Permanentmagneten 13 wird im Hall-Element 17 ein elektrisches Signal erzeugt, das im wesentlichen proportional zur magnetischen Feldstärke ist, von der das Hall-Element jeweils beaufschlagt ist. Das elektrische Signal beim Passieren des Permanentmagneten 13 hat somit einen Verlauf, der im wesentlichen dem der in 2 dargestellten Kurve entspricht. Der Schmitt-Trigger 18 be sitzt eine obere positive Schaltschwelle Sp und eine untere negative Schaltschwelle Sn. In der in 1 dargestellten Position des Kolbens 11 sei das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 18 zur Steuerung der Anzeigeleuchte 19 zunächst als 1-Signal ausgebildet, so daß die Anzeigeleuchte 19 brennt und die Anzeigeleuchte 20 nicht eingeschaltet ist. An der Stelle X1 wird die untere Schaltschwelle Sn unterschritten, so daß der Schmitt-Trigger umschaltet, das heißt, die Anzeigeleuchte 19 erlischt, und die Anzeigeleuchte 20 wird eingeschaltet. Das Leuchten der Anzeigeleuchte 20 zeigt dann an, daß sich der Kolben jetzt bezüglich 1 rechts vom Sensor befindet. Bei der entgegengesetzten Rückwärtsbewegung des Kolbens wird der Schmitt-Trigger wieder umgeschaltet, wenn die obere Schaltschwelle Sp überschritten wird. Dies bedeutet, daß immer eine der beiden Anzeigeleuchten 19, 20 leuchtet und somit angibt, auf welcher Seite des Sensors sich der Kolben befindet. Gleichzeitig wird durch den Umschaltzeitpunkt die Position des Kolbens 11 am Sensor erkannt.When passing the permanent magnet 13 is in the Hall element 17 generates an electrical signal that is substantially proportional to the magnetic field strength, from which the Hall element is acted upon. The electrical signal when passing the permanent magnet 13 thus has a course that is essentially the same as that in 2 shown curve corresponds. The Schmitt trigger 18 There is an upper positive switching threshold Sp and a lower negative switching threshold Sn. In the in 1 shown position of the piston 11 be the output signal of the Schmitt trigger 18 to control the indicator light 19 initially designed as a 1 signal, so that the indicator light 19 burns and the indicator light 20 is not switched on. At point X1, the lower switching threshold Sn is undershot, so that the Schmitt trigger switches, that is, the indicator light 19 goes out and the indicator light 20 is switched on. The glow of the indicator light 20 then indicates that the piston is now referring to 1 to the right of the sensor. When the piston moves backwards in the opposite direction, the Schmitt trigger is switched again when the upper switching threshold Sp is exceeded. This means that one of the two indicator lights is always on 19 . 20 lights up, indicating which side of the sensor the piston is on. At the same time, the position of the piston is determined by the changeover time 11 detected on the sensor.

Anstelle der als einfaches Beispiel angegebenen Anzeigevorrichtung durch zwei Anzeigeleuchten 19, 20 kann selbstverständlich auch eine Auswertung über ein Anzeigeinstrument, einen Rechner, einen Drucker od.dgl. in entsprechender Weise erfolgen.Instead of the display device given as a simple example by two indicator lights 19 . 20 can of course also an evaluation via a display instrument, a computer, a printer or the like. done in a corresponding manner.

Beim Einschalten der Betriebsspannung befindet sich der Schmitt-Trigger 18 entweder in einem Zufallszustand oder in einem definierten Zustand, der jedoch nicht die Position des Kolbens 11 wiedergibt. Um diesen Zustand kenntlich zu machen, wird beim Einschalten der Betriebsspannung durch das Signal S die bistabile Schaltstufe 22 betätigt, so daß die Fehlererkennungsleuchte 23 aufleuchtet. Erst wenn der Schmitt-Trigger 18 das erste Mal auf Grund eines Passierens des Permanentmagneten 13 schaltet, wird die bistabile Schaltstufe 22 über das ODER-Glied 21 rückgesetzt, so daß die Fehlererkennungsleuchte 23 erlischt. Erst nach Erlöschen der Fehlererkennungsleuchte 23 wird somit durch die Anzeigeleuchten 19, 20 korrekt die Position des Kolbens 11 wiedergegeben.The Schmitt trigger is located when the operating voltage is switched on 18 either in a random state or in a defined state, but not the position of the piston 11 reproduces. In order to indicate this state, the bistable switching stage is activated by the signal S when the operating voltage is switched on 22 actuated so that the error detection lamp 23 lights. Only when the Schmitt trigger 18 the first time due to passing the permanent magnet 13 switches, the bistable switching stage 22 over the OR gate 21 reset so that the fault detection lamp 23 goes out. Only after the error detection lamp has gone out 23 is thus by the indicator lights 19 . 20 correct the position of the piston 11 played.

Anstelle des Hall-Elements 17 kann selbstverständlich prinzipiell auch ein anderes magnetfeldempfindliches Element treten, beispielsweise eine Feldplatte oder eine Induktionsspule. Weiterhin kann anstelle des Schmitt-Triggers 18 ein anderer Komparator mit oder ohne Hysterese oder eine bistabile Kippstufe treten.Instead of the Hall element 17 In principle, of course, another element sensitive to magnetic fields can occur, for example a field plate or an induction coil. Furthermore, instead of the Schmitt trigger 18 another comparator with or without hysteresis or a bistable multivibrator.

Bei dem in 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist als Mittel zur Positionsspeicherung ein weichmagnetischer Kern 24 vorgesehen, der beim Passieren des Permanentmagneten 13 bzw. 13a magnetisiert bzw. ummagnetisiert wird. Der Magnetisierungszustand dieses weichmagnetischen Kerns 24 wird durch ein Hall-Element 25 oder ein anderes magnetfeldempfindliches Element erfaßt. Dessen Ausgangssignal wird einer Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 26 zugeführt, die in Abhängigkeit des erfaßten Magnetisierungszustandes die beiden Positionen des Kolbens links und rechts vom Sensor darstellt. Da der Magnetisierungszustand im weichmagnetischen Kern 24 erhalten bleibt, liegt beim Einschalten der Versorgungsspannung sofort eine korrekte Positionsangabe vor.At the in 4 The second exemplary embodiment shown is a soft magnetic core as a means for storing the position 24 provided that when passing the permanent magnet 13 respectively. 13a is magnetized or remagnetized. The magnetization state of this soft magnetic core 24 is through a Hall element 25 or another magnetic field sensitive element is detected. Its output signal is an evaluation and display device 26 supplied, which represents the two positions of the piston left and right of the sensor depending on the detected state of magnetization. Because the magnetization state in the soft magnetic core 24 is retained, a correct position is immediately available when the supply voltage is switched on.

Bei dem in 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist ein Stabmagnet 27 schwenkbar an einem Gelenk 28 angeordnet. In den beiden Schwenkendpositionen steht der Stabmagnet 27 jeweils in elektrischem Kontakt mit einem der beiden Endanschläge 29, 30. Diese Endanschläge 29, 30 sind mit den Anzeigeleuchten 19 und 20 jeweils verbunden, deren zweiter Anschluß über eine Spannungsquelle 31 mit dem Gelenk 28 elektrisch verbunden ist. Eine nicht dargestellte Feder hält den Stabmagneten 27 jeweils federnd an einem der beiden Endanschläge 29, 30, wobei die Federkraft so bemessen ist, daß sie beim Passieren des Permanentmagneten 13 bzw. 13a überwunden wird.At the in 5 The third exemplary embodiment shown is a bar magnet 27 swiveling on a joint 28 arranged. The bar magnet is in the two swivel end positions 27 each in electrical contact with one of the two end stops 29 . 30 , These end stops 29 . 30 are with the indicator lights 19 and 20 each connected, the second connection via a voltage source 31 with the joint 28 is electrically connected. A spring, not shown, holds the bar magnet 27 each resilient at one of the two end stops 29 . 30 , the spring force being such that it passes through the permanent magnet 13 respectively. 13a is overcome.

Nimmt die Anordnung gemäß 5 die Position des Sensors 15a in 1 ein, so wird beim Passieren des Kolbens 11 bzw. des Permanentmagneten 13a der Stabmagnet 27 zunächst zum Endanschlag 29 ausgelenkt und dann zum Endanschlag 30. Dort nimmt er dann seine Position ein. Bei der Rückbewegung und beim Passieren des Kolbens 11 wird er dann wieder zum Endanschlag 29 bewegt. Befindet sich also der Stabmagnet 27 am Endanschlag 30, was durch eine eingeschaltete Anzeigeleuchte 20 kenntlich ist, so befindet sich der Kolben 11 gemäß 1 rechts des Sensors 15a, und wenn sich der Stabmagnet 27 am Endanschlag 29 befindet, so daß die Anzeigeleuchte 19 brennt, dann befindet er sich links des Sensors 15a.Takes the order accordingly 5 the position of the sensor 15a in 1 on when passing the piston 11 or the permanent magnet 13a the bar magnet 27 first to the end stop 29 deflected and then to the end stop 30 , There he takes his position. When moving back and passing the piston 11 it then becomes the end stop again 29 emotional. So there is the bar magnet 27 at the end stop 30 what by a turned on indicator light 20 the piston is located 11 according to 1 right of the sensor 15a , and if the bar magnet 27 at the end stop 29 so that the indicator light 19 burns, then it is to the left of the sensor 15a ,

Anstelle des schwenkbaren Stabmagneten 27 kann prinzipiell auch ein anderer Permanentmagnet vorgesehen sein, der in verschiedene Positionen beim Passieren des Kolbens 11 bewegt werden kann, beispielsweise ein kolbenartig parallel oder senkrecht zur Kolbenbewegung verschiebbarer Permanentmagnet. Auch das Kenntlichmachen der jeweiligen Position des Permanentmagneten bzw. Stabmagneten 20 kann in verschiedener Weise erfolgen, wie dies im Zusammenhang mit 3 bereits erläutert wurde.Instead of the swiveling bar magnet 27 In principle, another permanent magnet can be provided, which is in different positions when passing the piston 11 can be moved, for example a permanent magnet displaceable like a piston parallel or perpendicular to the piston movement. Also the identification of the respective position of the permanent magnet or bar magnet 20 can be done in several ways, as is related to 3 has already been explained.

Anstelle des Permanentmagneten 13a können selbstverständ lich prinzipiell auch zwei nebeneinander angeordnete radial ausgerichtete Permanentmagneten treten, die radial nach außen unterschiedliche Magnetpole aufweisen.Instead of the permanent magnet 13a In principle, two radially aligned permanent magnets can also occur, of course, which have different magnetic poles radially outward.

Claims (13)

Sensoreinrichtung für einen einen bewegbaren Kolben enthaltenden Zylinder zur Positionserkennung des Kolbens, mit einen am Kolben oder einen mit dem Kolben verbundenen Element angeordneten Permanentmagneten, wobei wenigstens ein am Zylinder angeordneter magnetfeldempfindlicher, eine Vorzugsrichtung aufweisender Sensor bei Annäherung des Permanentmagneten anspricht, wobei der Permanentmagnet (13, 13a) und der wenigstens eine Sensor (15, 15a; 16; 24, 25; 27–30) so ausgerichtet sind, dass das Magnetfeld (14, 14a) des Permanentmagneten (13, 13a) beim gegenseitigen Passieren in der Bewegungsrichtung an örtlich aufeinanderfolgenden Stellen im wesentlichen parallel zur Vorzugsrichtung des Sensors (15, 15a; 16; 24, 25; 27–30) jedoch jeweils entgegengesetzt gerichtet auf diesen einwirkt und dadurch zwei entgegengesetzt gerichtete Sensorreaktionen auslöst, wobei Mittel zur Speicherung dieser Sensorreaktionen vorgesehen sind und der jeweilige Speicherinhalt die Kolbenposition links oder rechts von der Sensorposition angibt, und wobei eine Fehlersignalstufe (22) vorgesehen ist, die nach dem Einschalten der Versorgungsspannung bis zum erstmaligen Ansprechen des Sensors (16) ein Fehlersignal erzeugt.Sensor device for a cylinder containing a movable piston for position detection of the piston, with a permanent magnet arranged on the piston or an element connected to the piston, at least one sensor arranged on the cylinder being sensitive to a magnetic field and having a preferred direction when approaching tion of the permanent magnet, the permanent magnet ( 13 . 13a ) and the at least one sensor ( 15 . 15a ; 16 ; 24 . 25 ; 27-30 ) are aligned so that the magnetic field ( 14 . 14a ) of the permanent magnet ( 13 . 13a ) when they pass each other in the direction of movement at locally successive points, essentially parallel to the preferred direction of the sensor ( 15 . 15a ; 16 ; 24 . 25 ; 27-30 ) but acts in opposite directions and thereby triggers two oppositely directed sensor reactions, means for storing these sensor reactions being provided and the respective memory contents indicating the piston position to the left or right of the sensor position, and an error signal level ( 22 ) is provided, which after switching on the supply voltage until the sensor responds for the first time ( 16 ) generates an error signal. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nord-Süd-Achse des Permanentmagneten (13) radial und die Vorzugsrichtung des Sensors (15) parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens (11) ausgerichtet ist.Sensor device according to claim 1, characterized in that the north-south axis of the permanent magnet ( 13 ) radial and the preferred direction of the sensor ( 15 ) parallel to the direction of movement of the piston ( 11 ) is aligned. Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nord-Süd-Achse des Permanentmagneten (13a) parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens (11) und die Vorzugsrichtung des Sensors (15a) radial ausgerichtet ist.Sensor device according to claim 1, characterized in that the north-south axis of the permanent magnet ( 13a ) parallel to the direction of movement of the piston ( 11 ) and the preferred direction of the sensor ( 15a ) is aligned radially. Sensoreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) ein magnetfeldempfindliches elektrisches Element (17) besitzt, das als Sensorreaktionen unterschiedliche elektrische Signale erzeugt und dem ein elektrischer Signalspeicher (18) nachgeschaltet ist.Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 16 ) a magnetic field sensitive electrical element ( 17 ) which generates different electrical signals as sensor reactions and which has an electrical signal memory ( 18 ) is connected downstream. Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Signalspeicher (18) als Komparator oder als bistabile Kippschaltung ausgebildet ist.Sensor device according to claim 4, characterized in that the electrical signal memory ( 18 ) is designed as a comparator or as a bistable multivibrator. Sensoreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Signalspeicher (18) als Schmitt-Trigger ausgebildet ist.Sensor device according to claim 5, characterized in that the electrical signal memory ( 18 ) is designed as a Schmitt trigger. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Signalspeicher (18) ständig mit einer Betriebsspannung beaufschlagt ist.Sensor device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the electrical signal memory ( 18 ) is constantly supplied with an operating voltage. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Signalspeicher ein magnetisierbares und unmagnetisierbares Element (24) besitzt, das mit einem magnetfeldempfindlichen elektrischen Element (25) in Wirkverbindung steht, welches als Sensorreaktionen unterschiedliche elektrische Signale erzeugt.Sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor as a signal memory is a magnetizable and non-magnetizable element ( 24 ) with a magnetic field sensitive electrical element ( 25 ) is in operative connection, which generates different electrical signals as sensor reactions. Sensoreinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare und unmagnetisierbare Element (24) als weichmagnetischer Kern ausgebildet ist.Sensor device according to claim 8, characterized in that the magnetizable and non-magnetizable element ( 24 ) is designed as a soft magnetic core. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (19, 20) zur Widergabe der unterschiedlichen elektrischen Signale vorgesehen sind.Sensor device according to one of claims 4 to 9, characterized in that means ( 19 . 20 ) are provided for the reproduction of the different electrical signals. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetfeldempfindliche elektrische Element (17; 25) als Hall-Element, als Feldplatte oder als Induktionsspule ausgebildet ist.Sensor device according to one of claims 4 to 10, characterized in that the magnetic field-sensitive electrical element ( 17 ; 25 ) is designed as a Hall element, as a field plate or as an induction coil. Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Signalspeicher ein bewegbares magnetisches oder magnetisierbares, vom Permanentmagneten (13, 13a) in seiner Position veränderbares Element (27) aufweist.Sensor device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor as a signal memory is a movable magnetic or magnetizable, by the permanent magnet ( 13 . 13a ) element that can be changed in position ( 27 ) having. Sensoreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (27) um eine Achse schwenkbar angeordnet ist, wobei Mittel zum Festlegen der beiden Schwenkendpositionen vorgesehen sind und der passierende Permanentmagnet (13, 13a) diese Mittel überwindet.Sensor device according to claim 12, characterized in that the element ( 27 ) is arranged to be pivotable about an axis, means for fixing the two pivoting end positions being provided and the passing permanent magnet ( 13 . 13a ) overcomes these means.
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