DE9422307U1 - Magnetic position detector - Google Patents
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Description
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9. September 19999 September 1999
Anmelder: Gebhard BaIluff Fabrik feinmechanischer Erzeugnisse GmbH 6 Co. Gartenstraße 21 - 25 73765 NeuhausenApplicant: Gebhard BaIluff Fabrik feinmechanischer Produkte GmbH 6 Co. Gartenstraße 21 - 25 73765 Neuhausen
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Detektor für MagnetpositionMagnetic position detector
Die Erfindung betrifft einen Detektor zum Erfassen der Position eines sich längs einer Bahn bewegenden Magneten gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a detector for detecting the position of a magnet moving along a path according to the preamble of claim 1.
Das Problem derartiger Detektoren besteht darin, daß dann, wenn der Magnet auf seiner Bahn das magnetfeldempfindliche Sensorelement passiert, das erzeugte Signal aufgrund des Feldlinienverlaufs des Magneten zunächst ein Nebenmaximum, dann das Hauptmaximum und anschließend wieder ein Nebenmaximum durchläuft. Um bei diesem Verlauf des Signals ein eindeutiges Positionssignal, nämlich nur beim Auftreten des Hauptmaximums, zu erhalten und zu vermeiden, daß auch ein Nebenmaximum den Schwellwert überschreitet und damit ein dem Hauptmaximum entsprechendes Schaltsignal generiert wird, ist entweder je nach Einbauort des Detektors eine Anpassung des Schwellwertes vorzunehmen, oder es ist der Einbauort, insbesondere der Abstand von der Bahn des Magneten, so zu variieren, daß das Nebenmaximum unterhalb des Schwellwertes liegt und kein dem Hauptmaximum entsprechendes Schaltsignal auslöst.The problem with such detectors is that when the magnet passes the magnetic field-sensitive sensor element on its path, the signal generated first passes through a secondary maximum, then the main maximum and then another secondary maximum due to the field line path of the magnet. In order to obtain a clear position signal with this signal path, namely only when the main maximum occurs, and to avoid a secondary maximum also exceeding the threshold value and thus generating a switching signal corresponding to the main maximum, either the threshold value must be adjusted depending on the installation location of the detector, or the installation location, in particular the distance from the path of the magnet, must be varied so that the secondary maximum is below the threshold value and does not trigger a switching signal corresponding to the main maximum.
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Üblicherweise wird für jede Anwendung, d.h. je nach Art des sich längs einer Bahn bewegenden Magneten und je nach Einbauort des Detektors ein entsprechend angepaßter Detektor hergestellt.Usually, a detector is manufactured that is adapted to each application, i.e. depending on the type of magnet moving along a track and depending on the installation location of the detector.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Detektor der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß dieser unempfindlicher gegenüber den Nebenmaxima und somit einbaufreundlicher und universeller einsetzbar wird.The invention is therefore based on the object of improving a detector of the generic type in such a way that it becomes less sensitive to the secondary maxima and thus easier to install and more universally applicable.
Diese Aufgabe wird bei einem Detektor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a detector of the type described above by the features of the characterizing part of claim 1.
Ein derartiges erfindungsgemäßes Abschirmelement erlaubt es, die das Sensorelement durchdringenden Magnetfeldlinien zu einem großen Teil auf diejenigen Magnetfeldlinien einzuschränken, die beim Durchdringen des Sensorelements im wesentlichen nur parallel zur Vorzugsrichtung oder zu einer die Vorzugsrichtung umfassenden Vorzugsebene verlaufen und somit die für die Ausbildung der Nebenmaxima verantwortlichen Feldlinien zu einem erheblichen Teil an einer Durchdringung des Sensorelements zu hindern, so daß die Nebenmaxima signifikant reduziert werden.Such a shielding element according to the invention makes it possible to restrict the magnetic field lines penetrating the sensor element to a large extent to those magnetic field lines which, when penetrating the sensor element, essentially only run parallel to the preferred direction or to a preferred plane comprising the preferred direction and thus to prevent the field lines responsible for the formation of the secondary maxima to a considerable extent from penetrating the sensor element, so that the secondary maxima are significantly reduced.
Damit zeigt das Signal bei einem einmal ausgerichteten und entsprechend angeordneten Abschirmelement in einer Stellung des Magneten auf seiner Bahn ein Hauptmaximum, welches gegenüber den Nebenmaxima wesentliche größer istThus, once the shielding element is aligned and arranged accordingly, the signal shows a main maximum in one position of the magnet on its path, which is significantly larger than the secondary maxima
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als ohne Abschirmelement, so daß der Schwellwert so voreingestellt werden kann, daß unabhängig von der räumlichen Lage des Sensorelements relativ zur Bahn des Magneten die Nebenmaxima nie so groß werden, daß sie außerhalb des Schwellwerts liegen, so daß damit die Anpassungsprobleme eines derartigen Detektors geringer sind oder entfallen.than without a shielding element, so that the threshold value can be preset so that, regardless of the spatial position of the sensor element relative to the path of the magnet, the secondary maxima never become so large that they lie outside the threshold value, so that the adaptation problems of such a detector are reduced or eliminated.
Das Sensorelement kann prinzipiell beliebig ausgebildet sein. Eine besonders vorteilhafte Unterdrückung der Nebenmaxima ist dann erhältlich, wenn das Sensorelement eine von der Magnetfeldstärke in Richtung einer Vorzugsrichtung desselben abhängige Magnetfeldempfindlichkeit aufweist.In principle, the sensor element can be designed in any way. A particularly advantageous suppression of the secondary maxima is obtainable if the sensor element has a magnetic field sensitivity that depends on the magnetic field strength in a preferred direction of the sensor element.
Prinzipiell können die Vorzugsrichtüng des Sensorelements und die Vorzugsrichtung, in welcher das Abschirmelement wirksam ist beliebig schräg zueinander verlaufen. Eine besonders gute Unterdrückung der Nebenmaxima ist dann erhältlich, wenn die Vorzugsrichtung des Sensorelements und die Vorzugsrichtung, in welcher das Abschirmelement wirksam ist, parallel zueinander verlaufen.In principle, the preferred direction of the sensor element and the preferred direction in which the shielding element is effective can run at any angle to each other. Particularly good suppression of the secondary maxima is possible when the preferred direction of the sensor element and the preferred direction in which the shielding element is effective run parallel to each other.
Das Sensorelement selbst kann in beliebiger Art und Weise ausgebildet sein. Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, daß das Sensorelement eine ihr elektrisches Verhalten in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke ändernde Materialschicht aufweist. Eine derartige Ausbildung des Sensorelements läßt insbesondere in vorteilhafter Weise die Festlegung einer Vorzugsrichtung für die Magnetfeldempfindlichkeit des Sensorelements realisieren.The sensor element itself can be designed in any desired manner. A particularly advantageous embodiment provides that the sensor element has a material layer whose electrical behavior changes depending on the magnetic field strength. Such a design of the sensor element makes it particularly advantageous to establish a preferred direction for the magnetic field sensitivity of the sensor element.
Beispielsweise kann in diesem Fall das Sensorelement als magnetoresistives Element, beispielsweise als sogenannteFor example, in this case the sensor element can be a magnetoresistive element, for example a so-called
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Feldplatte oder Permalloyschicht, oder als Hallsensor arbeiten.Field plate or permalloy layer, or work as a Hall sensor.
Bei Verwendung eines eine Vorzugsrichtung aufweisenden Sensorelements kann die Vorzugsrichtung prinzipiell zur Bahn des Magneten beliebig ausgerichtet sein. Eine besonders günstige Unterdrückung der Nebenmaxima relativ zum Hauptmaximum läßt sich dann erreichen, wenn die Vorzugsrichtung des Sensorelements im wesentlichen parallel zur Bahn des Magneten verläuft.When using a sensor element with a preferred direction, the preferred direction can in principle be aligned in any way to the path of the magnet. A particularly favorable suppression of the secondary maxima relative to the main maximum can be achieved if the preferred direction of the sensor element runs essentially parallel to the path of the magnet.
Hinsichtlich der Ausbildung des Schwellwertschalters wurde bislang lediglich davon ausgegangen, daß dieser ein Überschreiten eines Schwellwertes feststellt. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch ein Schwellwertschalter erwiesen, welcher erkennt, ob das Signal zwischen zwei Schwellwerten liegt oder nicht und entsprechend ein Schaltsignal erzeugt.With regard to the design of the threshold switch, it has so far only been assumed that it detects when a threshold value is exceeded. However, a threshold switch that detects whether the signal is between two threshold values or not and generates a switching signal accordingly has proven to be particularly advantageous.
Das Abschirmelement kann prinzipiell in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet und angeordnet sein, solange es die unerwünschten Magnetfeldlinien unterdrückt.In principle, the shielding element can be designed and arranged in a variety of ways, as long as it suppresses the unwanted magnetic field lines.
Eine besonders einfache Ausbildung und Anordnung des Abschirmelements ist dann möglich, wenn dies auf einer der Bahn des Magneten zugewandten Seite des Sensorelements angeordnet ist, da dann das Abschirmelement die unerwünschten Magnetfeldlinien um das Sensorelement herumführen kann.A particularly simple design and arrangement of the shielding element is possible if it is arranged on a side of the sensor element facing the path of the magnet, since the shielding element can then guide the undesirable magnetic field lines around the sensor element.
Konstruktiv besonders einfach kann das Abschirmelement dann ausgebildet seinr wenn es sich in einer zurThe shielding element can be designed to be particularly simple if it is located in a
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Vorzugsrichtung parallelen Ebene erstreckt, so daß eine optimale Unterdrückung der unerwünschten Magnetfeldlinien bei geringer Bauhöhe von Sensorelement und Abschirmelement möglich wird.Preferred direction parallel plane, so that an optimal suppression of the unwanted magnetic field lines is possible with a low installation height of the sensor element and shielding element.
Um eine genügend große Abschirmwirkung für die unerwünschten Magnetfeldlinien zu erreichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Abschirmelement in Richtung der Vorzugsrichtung mindestens das Sensorelement überdeckt. Noch vorteilhafter ist es, wenn das Abschirmelement sich in Richtung der Vorzugsrichtung zumindest auf einer Seite über das Sensorelement hinauserstreckt.In order to achieve a sufficiently large shielding effect for the undesirable magnetic field lines, it is advantageously provided that the shielding element covers at least the sensor element in the direction of the preferred direction. It is even more advantageous if the shielding element extends beyond the sensor element in the direction of the preferred direction on at least one side.
Noch besser ist es, wenn sich das Abschirmelement in Richtung der Vorzugsrichtung beiderseits über das Sensorelement hinauserstreckt.It is even better if the shielding element extends beyond the sensor element on both sides in the preferred direction.
Besonders gute Abschirmwerte sind insbesondere dann erreichbar, wenn das Abschirmelement in Vorzugsrichtung eine Ausdehnung aufweist, welche mindestens dem 1,5-fachen, noch besser dem 2-fachen der Ausdehnung des Sensorelements in dieser Richtung entspricht.Particularly good shielding values can be achieved when the shielding element has an extension in the preferred direction which corresponds to at least 1.5 times, even better 2 times the extension of the sensor element in this direction.
Hinsichtlich der einzelnen Formen des Abschirmelements sind bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß das Abschirmelement plattenähnlich ausgebildet ist und vorzugsweise eine Dicke von mindestens 0,01 mm aufweist, wobei diese Dicke einige mm erreichen kann.No further details have been given so far regarding the individual shapes of the shielding element. One advantageous embodiment provides that the shielding element is designed like a plate and preferably has a thickness of at least 0.01 mm, whereby this thickness can reach several mm.
Darüber hinaus ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß sich das Abschirmelement auch quer zur Vorzugsrichtung über dieIn addition, it is advantageously provided that the shielding element also extends transversely to the preferred direction over the
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Breite des Sensorelements, noch besser über dieses hinaus erstreckt.Width of the sensor element, or even better, extends beyond it.
Eine besonders vorteilhafte konkrete Realisierung des erfindungsgemäßen Detektors sieht vor, daß das Abschirmelement auf einem Gehäuse des Sensorelements aufliegt und somit eine besonders kompakte Einheit aus Abschirmelement und Sensorelement herstellbar ist.A particularly advantageous concrete implementation of the detector according to the invention provides that the shielding element rests on a housing of the sensor element and thus a particularly compact unit consisting of shielding element and sensor element can be produced.
Hinsichtlich des für das Abschirmelement vorgesehenen Materials wurden ebenfalls bislang keine weiteren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß das Abschirmelement aus ferromagnetischem Material, z.B. aus Ferrit, Metallglas, Mu-Metall oder amorphem Metall hergestellt ist.No further information has been provided regarding the material intended for the shielding element. One advantageous embodiment provides that the shielding element is made of ferromagnetic material, e.g. ferrite, metallic glass, mu-metal or amorphous metal.
Bei einem kompakten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Detektors ist ferner vorgesehen, daß das Abschirmelement in das Gehäuse des Detektors auf einer der Bahn zugewandten Frontseite angeordnet ist und vorzugsweise einen der Bahn zugewandten Abschluß des Gehäuses bildet.In a compact embodiment of a detector according to the invention, it is further provided that the shielding element is arranged in the housing of the detector on a front side facing the web and preferably forms a closure of the housing facing the web.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aüswerteschaltung könnte beispielsweise diskret aufgebaut sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn das Sensorelement, der Signalgenerator und der Schwellwertschalter auf einem Chip integriert sind.An embodiment of an evaluation circuit according to the invention could, for example, be constructed discretely. However, it is particularly advantageous if the sensor element, the signal generator and the threshold switch are integrated on one chip.
Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele. In der Zeichnung zeigen:Further features and advantages are the subject of the following description and the drawings of some embodiments. The drawing shows:
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Fig. 1 eine ein Blockdiagramm einer Schaltung eines erfindungsgemäßen Detektors mit einem erfindungsgemäßen Sensorelement;Fig. 1 is a block diagram of a circuit of a detector according to the invention with a sensor element according to the invention;
Fig. 2 die bei unterschiedlichen Stellungen des Magneten und 3 das Sensorelement bei herkömmlicher Anordnung durchsetzenden Magnetfeldlinien;Fig. 2 shows the magnetic field lines penetrating the sensor element in different positions and 3 in a conventional arrangement;
Fig. 4 den durch die Magnetfeld!inien gemäß Fig. 2 und 3 erzeugten Verlauf des Signals S über den einzelnen Bahnpositionen des Magrieten und die beispielhaft erzeugten Schaltsignale (0,1);Fig. 4 shows the course of the signal S generated by the magnetic field lines according to Fig. 2 and 3 over the individual track positions of the magnet and the switching signals (0,1) generated as examples;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Detektor;Fig. 5 is a longitudinal section through a detector according to the invention;
Fig. 6 einen Schnitt längs Linie VI-VI in Fig. 5;Fig. 6 is a section along line VI-VI in Fig. 5;
Fig. 7 den Verlauf von Magnetfeldlinien bei unterschied- und 8 liehen Stellungen des Magneten durch einen erfindungsgemäßen Detektor; undFig. 7 the course of magnetic field lines at different positions of the magnet through a detector according to the invention; and
Fig. 9 den Verlauf des Signals mit (durchgezogen) undFig. 9 the course of the signal with (solid) and
ohne (gestrichelt) Abschirmelement in Abhängigkeit von unterschiedlichen Bahnpositionen des Magneten sowie das korrespondierende Schaltsignal (0,1).without (dashed) shielding element depending on different track positions of the magnet and the corresponding switching signal (0,1).
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Detektors umfaßt, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes magnetfeldempfindliches Sensorelement, welches aus mehreren magnetfeldempfindlichen Schichtbereichen aus Permalloy aufgebaut ist, die in Fig. 1 in Form einzelner Widerstände 12a, 12b, 12c und 12dAn embodiment of a detector according to the invention comprises, as shown schematically in Fig. 1, a magnetic field sensitive sensor element, designated as a whole by 10, which is constructed from several magnetic field sensitive layer regions made of Permalloy, which in Fig. 1 are shown in the form of individual resistors 12a, 12b, 12c and 12d
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dargestellt sind, welche ihren Widerstandswert magnetfeldabhängig ändern. Diese einzelnen Schichten 12a bis 12d sind in Form einer in Fig. 1 mit 14 bezeichneten Wheatstone-Brücke zusammengeschaltet, wobei zwei einander gegenüberliegende Anschlüsse 16 und 18 mit einer Speisespannung U verbunden sind und die zwei anderen, ebenfalls einander gegenüberliegenden Anschlüsse 20 und 22 zu einer als Ganzes mit 24 bezeichneten Auswerteschaltung geführt sind, welche mit einem Signalgenerator 25 eine an diesen Anschlüssen 20 und 22 anliegende Spannung verstärkt und ein Signal S generiert, die einem Schwellwertschalter 26 der Auswerteschaltung 24 zugeführt ist, der je nach dem, ob das Signal S zwischen einem oberen und einem unteren Schwellwert SW+, SW- liegt, einen Schalter 28 schließt oder öffnet, welcher mit Ausgängen 30 und 32 des Detektors verbunden ist.which change their resistance value depending on the magnetic field. These individual layers 12a to 12d are connected together in the form of a Wheatstone bridge, designated 14 in Fig. 1, wherein two opposite connections 16 and 18 are connected to a supply voltage U and the two other, also opposite connections 20 and 22 are led to an evaluation circuit, designated as a whole by 24, which uses a signal generator 25 to amplify a voltage applied to these connections 20 and 22 and generates a signal S which is fed to a threshold switch 26 of the evaluation circuit 24, which closes or opens a switch 28 which is connected to outputs 30 and 32 of the detector depending on whether the signal S is between an upper and a lower threshold SW+, SW-.
Ein nach diesem Prinzip arbeitender Detektor ist beispielsweise aus der EP-A-O 179 384 oder der WO 88/02579 bekannt, auf welche hiermit Bezug genommen wird.A detector operating according to this principle is known, for example, from EP-A-0 179 384 or WO 88/02579, to which reference is hereby made.
Das magnetfeidempfind!iche Sensorelement 10 detektiert dabei im wesentlichen nur Magnetfeldlinien 44, welche parallel zu einer Vorzugsrichtung 34 die magnetfeldempfindlichen Schichtbereiche 12a bis 12d durchsetzen.The magnetic field sensitive sensor element 10 essentially only detects magnetic field lines 44 which pass through the magnetic field sensitive layer regions 12a to 12d parallel to a preferred direction 34.
Wird das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, in bisher bekannter üblicher Art und Weise zur Detektion eines längs einer Bahn 36 sich bewegenden Magneten 38, vorzugsweise eines Magneten 38, welcher in einem Kolben 40 eines nicht ferromagnetischen Zylindergehäuses 42 sitzt und sich mit diesem mitbewegt, so erfolgt die Ausrichtung der Vorzugsrichtung 34 vorzugsweise parallel zur Bahn 36 und die Anordnung des Sensörelements 10 außerhalb des Zylindergehäuses 42.If the magnetic field-sensitive sensor element 10, as shown in Fig. 2 and 3, is used in the conventional manner known to date to detect a magnet 38 moving along a path 36, preferably a magnet 38 which is seated in a piston 40 of a non-ferromagnetic cylinder housing 42 and moves with it, the orientation of the preferred direction 34 is preferably parallel to the path 36 and the arrangement of the sensor element 10 is outside the cylinder housing 42.
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Von dem Magnet 38 ausgehende Magnetfeldlinien 44 durchsetzen nun das magnetfeldempfindliche Element 10, wenn der Magnet 38 auf der Bewegung längs der Bahn 36 in dessen Nähe steht.Magnetic field lines 44 emanating from the magnet 38 now pass through the magnetic field-sensitive element 10 when the magnet 38 is in the vicinity of the latter during movement along the path 36.
Steht der Magnet 38, wie in Fig. 2 dargestellt, bezogen auf die Bahn 36, in gleicher Position wie das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10, so weisen die das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10 durchsetzenden Magnetfeldlinien 44 im wesentlichen nur eine parallel zur Vorzugsrichtung 34 verlaufende Komponente FP auf. In dieser Stellung detektiert das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10 die maximale Feldstärke und das Signal S zeigt, wie in Fig. 4 dargestellt, ein Maximum, welches über dem des Schwellwertes SW+ liegt.If the magnet 38, as shown in Fig. 2, is in the same position as the magnetic field-sensitive sensor element 10 with respect to the track 36, the magnetic field lines 44 passing through the magnetic field-sensitive sensor element 10 essentially only have a component FP running parallel to the preferred direction 34. In this position, the magnetic field-sensitive sensor element 10 detects the maximum field strength and the signal S shows, as shown in Fig. 4, a maximum which is above the threshold value SW+.
Bewegt sich der Magnet 38 in Richtung der Bahn 36 von dem magnetfeldempfindlichen Sensorelement 10 weg, so durchsetzen äußere Feldlinien 44' das magnetfeldempfindliche Sensorelement, wobei diese Feldlinien 44' eine Komponente FQ' quer zur Vorzugsrichtung 34 und eine Komponente FP' parallel zur Vorzugsrichtung 34 aufweisen. Zusätzlich ist die lediglich vom magnetfeldempfindlichen Sensorelement detektierte Komponente FP' entgegengesetzt zur Komponente FP gerichtet, so daß in dieser Stellung ein in Fig. 4 dargestelltes Nebenmaximum NM entsteht, allerdings mit umgekehrtem Vorzeichen bezüglich des Maximums M.If the magnet 38 moves in the direction of the path 36 away from the magnetic field sensitive sensor element 10, external field lines 44' pass through the magnetic field sensitive sensor element, whereby these field lines 44' have a component FQ' transverse to the preferred direction 34 and a component FP' parallel to the preferred direction 34. In addition, the component FP' detected only by the magnetic field sensitive sensor element is directed opposite to the component FP, so that in this position a secondary maximum NM is created as shown in Fig. 4, but with the opposite sign with respect to the maximum M.
Insgesamt wird vom magnetfeldempfindlichen Sensorelement und der Auswerteschaltung 24 beim Passieren eines sich längs der Bahn 36 bewegten Magneten 38 der in Fig. 4 dargestellte Signalverlauf erzeugt, welcher sowohl beimOverall, the magnetic field-sensitive sensor element and the evaluation circuit 24 generate the signal curve shown in Fig. 4 when passing a magnet 38 moving along the track 36, which signal curve is
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9. September 19999 September 1999
Annähern des Magneten 38 an die Position des magnetfeldempfindlichen Sensors 10 zunächst ein Nebenmaximum NM, dann das Maximum M und sich schließlich beim Entfernen wiederum ein weiteres Maximum NM zeigt und bei weiterer Entfernung des Magneten 38 jeweils gegen Null geht.As the magnet 38 approaches the position of the magnetic field sensitive sensor 10, first a secondary maximum NM is observed, then the maximum M, and finally, as the magnet 38 moves away, another maximum NM is observed, which approaches zero as the magnet 38 moves further away.
Wenn der Schwellwertschalter 36 mit zwei symmetrischen Schwellwerten SW+ und SW- das Signal S auswertet und beispielsweise bei Überschreiten der Schwellwerte SW+ und SW-den Schalter 28 schließt, so tritt ein Schließen des Schalters 28 nicht nur im Bereich des Maximums M auf, sondern auch noch ein Schließen des Schalters 28 im Bereich der Nebenmaxima NM, wenn die Nebenmaxima NM stark genug sind und über die Schwelle SW- hinausreichen.If the threshold switch 36 evaluates the signal S with two symmetrical threshold values SW+ and SW- and closes the switch 28, for example, when the threshold values SW+ and SW- are exceeded, the switch 28 closes not only in the area of the maximum M, but also the switch 28 closes in the area of the secondary maxima NM if the secondary maxima NM are strong enough and extend beyond the threshold SW-.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist nun, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt, das Sensorelement 10 in einem Gehäuse 50 angeordnet, wobei die Vorzugsrichtung 34 vorzugsweise parallel zu Flachseiten 52 und 54 des Gehäuses verläuft. Von diesem Gehäuse 50 sind Anschlüsse 56 zu einer elektrischen Schaltung 58 geführt, welche vorzugsweise eine senkrecht zu den Flachseiten 52 und 54 ausgerichtete Platine 60 umfaßt. Die elektrische Schaltung 58 umfaßt dabei ihrerseits die Auswerteschaltung 24 mit dem Schwellwertschalter 26 und dem Schalter 28.In the solution according to the invention, as shown in Fig. 5 and 6, the sensor element 10 is arranged in a housing 50, with the preferred direction 34 preferably running parallel to the flat sides 52 and 54 of the housing. From this housing 50, connections 56 are led to an electrical circuit 58, which preferably comprises a circuit board 60 aligned perpendicular to the flat sides 52 and 54. The electrical circuit 58 in turn comprises the evaluation circuit 24 with the threshold switch 26 and the switch 28.
Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, daß das Sensorelement 10 und der Signalgenerator 25 sowie der Schwellwertschalter 26 auf einem Chip in Form eines IC integriert und in dem Gehäuse 50 angeordnet sind, so daß die Schaltung 58 nur noch die Leistungsbauteile, insbesondere des Schalters 28, umfaßt.A preferred embodiment provides that the sensor element 10 and the signal generator 25 as well as the threshold switch 26 are integrated on a chip in the form of an IC and arranged in the housing 50, so that the circuit 58 only comprises the power components, in particular the switch 28.
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A 55 210 &khgr; - 11 -A 55 210 x - 11 -
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Die elektrische Schaltung 58 und das das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10 umfassende Gehäuse 50 sind ihrerseits in einem Detektorgehäuse 5.2 angeordnet, wobei das Gehäuse 50 stirnseitig des Detektorgehäuses 62 angeordnet ist.The electrical circuit 58 and the housing 50 comprising the magnetic field-sensitive sensor element 10 are in turn arranged in a detector housing 5.2, wherein the housing 50 is arranged on the front side of the detector housing 62.
Ferner wird das Detektorgehäuse 62 noch durch ein als Ganzes mit 64 bezeichnetes Abschirmelement in Form einer Platte aus ferromagnetische!!! Material, z.B. Mu-Metall, stirnseitig abgeschlossen, welche das Gehäuse 50 und insbesondere auch das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10 innerhalb des Gehäuses 50 parallel zur Vorzugsrichtung 34 beidseitig übergreift.Furthermore, the detector housing 62 is closed off at the front by a shielding element, designated as a whole by 64, in the form of a plate made of ferromagnetic material, e.g. Mu-metal, which overlaps the housing 50 and in particular also the magnetic field-sensitive sensor element 10 within the housing 50 on both sides parallel to the preferred direction 34.
Beim Einsatz eines erfindungsgemäßen Detektors führt nun, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, das Abschirmelement 64 dazu, daß dann, wenn der Magnet 38 bezogen auf die Bahn 36 in gleicher Position steht, wie das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10, diejenigen Feldlinien 44, die ausschließlich eine Komponete FP parallel zur Vorzugsrichtung 34 aufweisen, im wesentlichen unbeeinflußt bleiben, daß allerdings, wie insbesondere in Fig. 8 dargestellt, dann, wenn sich der Magnet 38 vom magnetfeldempfindlichen Sensorelement 10 wegbewegt, die Feldlinien 44', welche schräg zur Vorzugsrichtung 44 verlaufen und eine nennenswerte Komponente FQ' im Vergleich zu ihrer Komponente FP' aufweisen, von dem magnetfeldempfindlichen Sensorelement aufgrund des Abschirmelements 64 abgeschirmt werden und somit nicht zum Signal S* beitragen, so daß, wie in Fig. 9 dargestellt, die Nebenmaxima NM* weit stärker unterdrückt werden als das Maximum M*, wie sich aus einem Vergleich der gestrichelt dargestellten und ohne Abschirmelement 64 aufgenommenen Kurve ergibt.When using a detector according to the invention, as shown in Fig. 7 and 8, the shielding element 64 means that when the magnet 38 is in the same position with respect to the track 36 as the magnetic field sensitive sensor element 10, those field lines 44 which only have a component FP parallel to the preferred direction 34 remain essentially unaffected, but that, as shown in particular in Fig. 8, when the magnet 38 moves away from the magnetic field sensitive sensor element 10, the field lines 44' which run obliquely to the preferred direction 44 and have a significant component FQ' compared to their component FP' are shielded by the magnetic field sensitive sensor element due to the shielding element 64 and thus do not contribute to the signal S*, so that, as shown in Fig. 9, the secondary maxima NM* are suppressed far more strongly than the maximum M*, as can be seen from a comparison of the dashed and curve recorded without shielding element 64.
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A" 55 210 &khgr; - 12 - .·" **A" 55 210 x - 12 - .·" **
9. September 1999
t-2399 September 1999
t-239
Damit ist es möglich, die durch die Nebenmaxima NM* ausgelösten Schaltvorgänge zu unterdrücken und somit lediglich ein Schalten des Schalters 28 im Bereich des Maximums M* zu erreichen, ohne daß für dieses Schalten beim Maximum M* eine Anpassung des Detektors an den jeweiligen Magnet 38 im jeweiligen Zylindergehäuse 42 erforderlich ist.This makes it possible to suppress the switching processes triggered by the secondary maxima NM* and thus to achieve only a switching of the switch 28 in the region of the maximum M*, without an adaptation of the detector to the respective magnet 38 in the respective cylinder housing 42 being necessary for this switching at the maximum M*.
Ferner ist in Fig. 9 zu erkennen, daß das Nebenmaximum NM*r kleiner ist als das Nebenmaximum NM*1. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich, wie in Fig. 5 und 6 deutlich dargestellt, das Abschirmelement 64 auf der rechten Seite des Sensorelements 10 um ein mehrfaches über dieses hinauserstreckt als auf der linken Seite, so daß die Abschirmwirkung des Abschirmelements 64 für die unerwünschten Magnetfeldlinien 44' dann, wenn sich der Magnet 38, wie in Fig. 8 dargestellt nach rechts bewegt, umfassender ist als bei einer Bewegung des Magneten 38 nach links, bezogen auf das magnetfeldempfindliche Sensorelement 10.Furthermore, it can be seen in Fig. 9 that the secondary maximum NM*r is smaller than the secondary maximum NM*1. This is due to the fact that, as clearly shown in Figs. 5 and 6, the shielding element 64 on the right-hand side of the sensor element 10 extends several times beyond the latter than on the left-hand side, so that the shielding effect of the shielding element 64 for the undesirable magnetic field lines 44' is more comprehensive when the magnet 38 moves to the right, as shown in Fig. 8, than when the magnet 38 moves to the left, relative to the magnetic field-sensitive sensor element 10.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht ferner vor, daß der erfindungsgemäße Detektor, wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, unmittelbar an dem Zylindergehäuse 42 eines Betätigungszylinders gehalten ist, wobei er vorzugsweise mit dem Abschirmelement 64 unmittelbar auf einer Außenmantelfläche 46 des Zylindergehäuses 42 sitzt, um den vom Kolben 40 mitgeführten Magnet 38 zu detektieren.An advantageous embodiment further provides that the detector according to the invention, as shown in Figs. 7 and 8, is held directly on the cylinder housing 42 of an actuating cylinder, wherein it preferably sits with the shielding element 64 directly on an outer surface 46 of the cylinder housing 42 in order to detect the magnet 38 carried by the piston 40.
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Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9422307U DE9422307U1 (en) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Magnetic position detector |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9422307U DE9422307U1 (en) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Magnetic position detector |
| DE19944429857 DE4429857C2 (en) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Magnetic position detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE9422307U1 true DE9422307U1 (en) | 1999-12-09 |
Family
ID=25939442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE9422307U Expired - Lifetime DE9422307U1 (en) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Magnetic position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9422307U1 (en) |
-
1994
- 1994-08-23 DE DE9422307U patent/DE9422307U1/en not_active Expired - Lifetime
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