EP1379840A1 - Vorrichtung zur erkennung der position, bewegungsrichtung und/oder geschwindigkeit eines körpers mit ferromagnetischen eigenschaften - Google Patents

Vorrichtung zur erkennung der position, bewegungsrichtung und/oder geschwindigkeit eines körpers mit ferromagnetischen eigenschaften

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EP1379840A1
EP1379840A1 EP02737799A EP02737799A EP1379840A1 EP 1379840 A1 EP1379840 A1 EP 1379840A1 EP 02737799 A EP02737799 A EP 02737799A EP 02737799 A EP02737799 A EP 02737799A EP 1379840 A1 EP1379840 A1 EP 1379840A1
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EP
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magnetic field
speed
movement
ferromagnetic
actuator
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Withdrawn
Application number
EP02737799A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Hartmann
Gerhard Krekow
K. Wilh. ZÖLLER
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Secatec Beruehrungslose Schalttechnik GmbH
Original Assignee
Secatec Beruehrungslose Schalttechnik GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the position, direction of movement and / or speed of a body with ferromagnetic properties according to the preamble of patent claim 1 and to use of the device according to patent claims 10 and 12
  • marking with a strong magnetic field can be used.
  • a sufficiently strong permanent magnet is placed in the hydraulic piston.
  • this combination is used when using conventional magnetic sensors (reed contact, Hall sensor etc) only effective to a limited extent because the magnetic field of the magnet in the piston is almost completely shielded or short-circuited by the ferromagnetic cylinder wall.
  • DE 1971 1781 C2 has disclosed a device which requires the placement of several permanent magnets as close as possible to the ferromagnetic wall in order to to detect the position of an actuator via stray field influences Another application is in the field of so-called pig technology.
  • a batch of cleaning fluid may then occur, again followed by a pig, after which the line is then sufficiently cleaned for other, further chemical transports.
  • the transport measure shown above alone requires 3 such pigs Being able to assign them objectively and unambiguously is of particular importance here the observation and tracking of the pigs in the sense of preventive maintenance for possible changes and impairments of the functionality. This can be done by statistical evaluation of the distances traveled by the respective pig in order to calculate wear and tear based on experience is the unambiguous identification of the individual pig in order to register positions, distances traveled etc. in a higher-level host computer. To do this, the wall of a ferromagnetic or stainless steel tube must be hi n can be clearly differentiated from one another by a certain number of newts
  • the invention has for its object to ensure a position determination or identification of ferromagnetic bodies in a simple manner with simple means
  • a device in which a magnetic field sensor is present, the position, direction of movement and / or speed of the body being recognizable by the change in the magnetic field due to the changes in position of the body
  • the position, direction of movement and / or speed of movable ferromagnetic bodies can thus be detected through the wall of ferromagnetic or non-ferromagnetic materials by using appropriately sensitive magnetic sensors to change the overall magnetic field at the measurement location, consisting of an earth field and superimposed static and dynamic ones Background fields, which are partly generated by the ferromagnetic body itself, is detected by the entry of a ferromagnetic body into the measuring field of the sensor.
  • the overall field at the measuring location can also contain a static, periodically pulsed or periodic component, which is specifically generated externally and whose change at the location of the sensor due to the presence of the movable ferromagnetic body is detected
  • this material can be, for example, stainless steel, aluminum, brass or ceramic or plastic
  • the senor does not have to be attached to the wall of the ferromagnetic or non-ferromagnetic housing or a cylinder tube or a pipeline, but can be freely and freely positioned in a separate sensor housing Magnetoresistance sensors (AMR and preferably GMR), as well as the CMR sensors, which were previously only available as prototypes
  • the body has a surface structure.
  • the position of the body can be detected in the sense of a path measurement.
  • the direction of movement and / or the speed of the body can be recognized
  • the surface structure results in influences of different magnitudes on the magnetic field depending on the position of the body.
  • the position of the body can be inferred from an evaluation of the magnetic field at a certain point. By evaluating the time course of the signal, the direction of movement and / or the speed of the body can be recognized As an alternative to determining the position in the sense of a continuous path measurement, an evaluation can also be carried out in the sense of reaching one or more target positions as threshold values
  • the surface structure can be step-shaped according to claim 3 or also have a continuously differentiable course according to claim 4
  • a plurality of sensors are present, the sensor signals with regard to the detection of the position of the body in the sense of a path measurement, the detection of the direction of movement of the body and / or the detection of the speed of the sensor due to the spatial distribution of the sensors Body can be evaluated
  • the sensor signals can be evaluated over time so that the corresponding sizes can be identified
  • the magnetic field sensor or the magnetic field sensors can be produced in screen printing technology with a magnetically sensitive printing paste
  • This screen printing technology is basically known from thick film hybrid technology
  • a permanent magnet is provided for determining an operating point of the magnetic field sensor
  • This can be given a magnetic field of suitable strength, which can be evaluated with regard to its changes due to the change in position of the body
  • the magnetic field sensor is connected gradiometrically in the first or second order
  • the magnetic field sensors can preferably be connected alternatively or additionally in a bridge circuit
  • a stationary, periodically pulse-shaped magnetic field can be generated
  • such a magnetic field may be more suitable for performing the position detection according to the invention
  • Claim 10 relates to a use of the device for detecting the position, direction of movement and / or speed of an actuator of an actuator, the actuator being made of ferromagnetic material
  • the wall of the actuator can consist of ferromagnetic material or of non-magnetic or non-magnetizable material.
  • the device can be used to detect the position, direction of movement and / or speed of a pig body for transporting liquids, gases, pasty substances or dust within piping systems, the pig body consisting at least partially of a ferromagnetic substance
  • different pig bodies can be distinguished by different geometric structures of the ferromagnetic substances
  • a particular advantage of the sensor technology according to the invention is the possibility of differentiation of different ferromagnetic materials without permanent magnetic properties and the combination with permanent magnets of different strengths for position determination (hydraulic cylinder) or identification (pigging technology).
  • a sensor 101 can be seen, which is attached to the outer surface of a wall 102 of an actuator.
  • This wall 102 can consist, for example, of ferromagnetic material.
  • an actuator 103 can be seen that consists of a ferromagnetic material.
  • This actuator 103 can be a hydraulic piston.
  • FIG. 2 shows a corresponding example of a position determination with an additional improvement in the spatial resolution by the detection of differently sized ferromagnetic masses as a result of a structured front of the actuator 203 Magnetic field, the position of the actuator 103 can be determined more accurately
  • FIG. 3 shows an inversely structured front of the actuator 303 in relation to the exemplary embodiment of the actuator in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a sensor arrangement according to the invention, in which an additional position and position determination of a hydraulic piston can be carried out with the aid of a linear sensor array, which consists of several sensors 401, 402, 403.
  • the actuator 404 is again shown with a straight front
  • a "coding" of the actuator can also be carried out, for example in accordance with the representation and description of FIGS. 2 and 3
  • FIG. 5 shows an example according to the invention for simple pig detection.
  • a pig 501 can be seen running along a pipe 502. This pig has a component 503 in its interior made of a ferromagnetic material.
  • a magnetic field sensor 504 attached to the outside of the pipe 502 can in turn be used the position of the newt can be recognized
  • FIG. 6 shows an example according to the invention for pig detection, but with a structured arrangement of a coding body for individual identification of the respective pig body
  • calibration can advantageously be carried out on site by moving the movable body at a defined speed or moving it in defined positions.
  • the strength of the magnetic field can then be determined, which is assigned to the respective defined condition a characteristic curve or a characteristic field for the change of the magnetic field at the measurement location are determined, on the basis of which the corresponding size of the movable body can be determined on the basis of the measured magnetic field during operation

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Körpers mit ferromagnetischen Eigenschaften, wobei die Position, die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Körpers erkannt werden soll, wenn sich dieser hinter einer Wand befindet, wobei ein Magnetfeldsensor vorhanden ist, wobei die Position, die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Körpers erkennbar ist durch die Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Positionsänderungen des Körpers. Die Vorrichtung kann verwendet werden zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Stellgliedes eines Stellantriebes wie auch eines Molchkörpers.

Description

VORRICHTUNG ZUR ERKENNUNG DER POSITION, BEWEGUNGSRICHTUNG UND/ODER GESCHWINDIGKEIT EINES KÖRPERS MIT FERROMAGNETISCHEN EIGENSCHAFTEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Korpers mit ferromagnetischen Eigenschaften nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Verwendung der Vorrichtung gemäß Patentansprüchen 10 sowie 12
Die Detektierung ferromagnetischer Stoffe und Korper insbesondere durch ferromagnetische Wandungen hindurch stellt im Bereich der Technik ein unzureichend gelöstes Problem dar Eine typische Anwendung ist die Positionsbestimmung von Hydraulikkolben aus ferromagnetischem Stahl durch die Wandung des Hydraulikzylinders aus ferromagnetischem Stahl hindurch Als passive Systeme ohne eigene Energieversorgung im Hydraulikkolben kommen nach dem bekannten Stand der Technik Markierungen mit radioaktiven Stoffen in Frage. Die Strahlung dieser radioaktiven Markierung durchdringt den Kolben und den Zylinder und kann in einem Sensor, der am Außenmantel des Hydraulikzylinders angebracht ist, detektiert werden Nachteilig ist in jedem Fall die Anwendung von radioaktiven Stoffen, nicht nur aus Kostengrunden sondern auch unter dem Gesichtspunkt der Umwelthygiene und Strahlenbelastung Einsatz findet diese Kombination daher überwiegend in hoch- sicherheitsrelevanten Anwendungen
Als Alternative zur Markierung mit radioaktiven Stoffen kommt die Markierung mit einem starken Magnetfeld in Frage Dazu wird z B im Hydraulikkolben ein ausreichend starker Permanentmagnet platziert Beim Einsatz von ferromagnetischen Kolben- und Zylindermaterialien ist diese Kombination bei Anwendung herkömmlicher Magnetsensoren (Reed-Kontakt, Hall-Sensor etc ) nur bedingt effektiv, weil das Magnetfeld des Magneten im Kolben durch die ferromagnetische Zylinderwandung nahezu vollständig abgeschirmt bzw kurzgeschlossen wird So ist durch die DE 1971 1781 C2 eine Vorrichtung bekannt geworden, die eine Platzierung mehrerer Permanentmagnete möglichst dicht an der ferromagnetischen Wandung erfordert, um über Streufeldeinflusse die Position eines Stellgliedes zu detektieren Eine andere Anwendung liegt im Bereich der sogenannten Molchtechnik Dabei werden in abgeschlossenen Rohrsystemen aus ferromagnetischem Material oder Edelstahl elastische Formkorper, z B zur Reinigung der Innenwandungen, mit Hilfe von Druckluft von einem Ort zum anderen befordert Neben dem reinen Reinigungseffekt findet diese Technologie zunehmend Einsatz beim Stofftransport in der chemischen Industrie Transportiert werden können mit diesem System alle Arten von Chemikalien, Flüssigkeiten, zähflüssige Stoffe und selbst Staube Mit Hilfe der Molchtechnik lassen sich so auch geringste Mengen verschiedener Chemikalien über eine einzelne Leitung transportieren Der Chemikalientransport erfolgt dabei in der Form, dass ein derartiger Molch einem solchen Materialtransport vorangeschickt wird, dann folgt die entsprechende Menge des Mediums und abschließend ein weiterer Molch Je nach Art der transportierten Chemikalie erfolgt danach möglicherweise eine Charge Reinigungsflussigkeit, wiederum gefolgt von einem Molch, wonach dann die Leitung ausreichend gereinigt ist fiir andere, weitere Chemikalientransporte Allein die oben dargestellte Transportmaßnahme erfordert 3 derartige Molche Hier ergibt sich nun nach dem Stand der Technik das Problem der eindeutigen Molcherkennung, um die Molche innerhalb eines weitverzweigten Leitungssystems raumlich und sachlich eindeutig zuordnen zu können Von besonderer Bedeutung ist dabei die Beobachtung und Verfolgung der Molche im Sinne einer vorbeugenden Wartung auf mögliche Veränderungen und Beeinträchtigungen der Funktionsfahigkeit Dies kann durch statistische Auswertung der zurückgelegten Wege des jeweiligen Molches geschehen, um Verschleiß und Abnutzung nach Erfahrungswerten zu kalkulieren Wichtig ist dabei die eindeutige Identifikation des einzelnen Molches, um in einem übergeordneten Leitrechner Positionen, zurückgelegte Wege etc zu registrieren Dazu muss also durch die Wandung eines ferromagnetischen- oder Edelstahlrohres hindurch eine bestimmte Anzahl von Molchen eindeutig voneinander differenziert werden können
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsbestimmung bzw Identifikation von ferromagnetischen Korpern auf einfache Weise mit einfachen Mitteln zu gewahrleisten
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch eine Vorrichtung gelost, bei der ein Magnetfeldsensor vorhanden ist, wobei die Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit des Korpers erkennbar ist durch die Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Positionsanderungen des Korpers Es kann also eine Erfassung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit beweglicher ferromagnetischer Korper durch die Wandung ferromagnetischer bzw nicht- ferromagnetischer Materialien hindurch erfolgen, indem mit Hilfe entsprechend empfindlicher Magnetsensoren die Veränderung des am Messort vorhandenen Gesamtmagnetfeldes, bestehend aus Erdfeld und überlagerten statischen und dynamischen Hintergrundfeldern, die zum Teil durch den ferromagnetischen Korper selbst erzeugt werden, durch das Eintreten eines ferromagnetischen Korpers in das Messfeld des Sensors, detektiert wird Das am Messort vorhandene Gesamtfeld kann auch eine statische, periodisch gepulste oder periodische Komponente enthalten, die gezielt extern erzeugt wird und deren Veränderung am Ort des Sensors infolge der Anwesenheit des beweglichen ferromagnetischen Korpers detektiert wird
Sofern die Wandung aus nicht magnetischem Material besteht, kann dieses Material beispielsweise rostfreier Stahl, Aluminium, Messing sein oder auch Keramik oder Kunststoff
Für die praktische Anwendung von besonderem Vorteil ist die Tatsache, dass der Sensor nicht auf der Wandung des ferromagnetischen oder nicht ferromagnetischen Gehäuses bzw eines Zylinderrohres oder einer Rohrleitung aufgebracht sein muss, sondern in einem eigenen Sensorgehause frei und beliebig positioniert werden kann Es bieten sich insbesondere handelsübliche Magnetowiderstandssensoren (AMR und bevorzugt GMR) an, wie auch die bisher ausschließlich als Prototypen verfugbaren CMR-Sensoren
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 weist der Korper eine Oberflachenstruktur auf Anhand der Änderungen des Magnetfeldes aufgrund der Position des Korpers ist die Position des Korpers im Sinne einer Wegmessung erfassbar Alternativ oder zusatzlich können die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Korpers erkannt werden
Durch die Oberflachenstruktur ergeben sich abhangig von der Position des Korpers unterschiedlich starke Einflüsse auf das Magnetfeld Dadurch kann durch eine Auswertung des Magnetfeldes an einem bestimmten Punkt auf die Position des Korpers geschlossen werden Indem der zeitliche Verlauf des Signals ausgewertet wird, kann auch die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Korpers erkannt werden Alternativ zur Bestimmung der Position im Sinne einer kontinuierlichen Wegmessung kann auch eine Auswertung im Sinne des Erreichens einer oder mehrerer Sollpositionen als Schwellwerte vorgenommen werden
Die Oberflachenstruktur kann dabei gemäß Anspruch 3 stufenförmig ausgebildet sein oder auch gemäß Anspruch 4 einen stetig differenzierbaren Verlauf aufweisen
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 sind mehrere Sensoren vorhanden, wobei aufgrund der raumlichen Verteilung der Sensoren die Sensorsignale im Hinblick auf die Erkennung der Position des Korpers im Sinne einer Wegmessung, auf die Erkennung der Bewegungsrichtung des Korpers und/oder auf die Erkennung der Geschwindigkeit des Korpers auswertbar sind
Durch die raumliche Zuordnung der Sensoren können die Sensorsignale in ihrem zeitlichen Verlauf so ausgewertet werden, dass die entsprechenden Großen erkennbar sind
Gemäß Anspruch 6 können der Magnetfeldsensor bzw die Magnetfeldsensoren in Siebdrucktechnologie hergestellt werden mit einer magnet sensitiven Druckpaste
Diese Siebdrucktechnologie ist aus der Dickfilmhybridtechnik dem Grunde nach bekannt
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist ein Permanentmagnet vorhanden zur Festlegung eines Arbeitspunktes des Magnetfeldsensors
Dadurch wird eine magnetische Vorspannung des Magnetfeldsensors bewirkt Diesem kann dadurch ein Magnetfeld geeigneter Starke vorgegeben werden, das hinsichtlich seiner Änderungen durch die Positionsanderung des Korpers auswertbar ist
Gemäß Anspruch 8 wird der Magnetfeldsensor gradiometrisch in erster oder zweiter Ordnung verschaltet
Dadurch können vorteilhaft Einflüsse äußerer Storfelder minimiert werden
Aus Gründen der Kompensation ihres Temperaturganges können die Magnetfeldsensoren bevorzugt alternativ oder auch zusatzlich in Bruckenschaltung geschaltet sein Bei der Vorrichtung nach Anspruch 9 ist ein ortsfestes, periodisch pulsformiges Magnetfeld erzeugbar
Unter bestimmten Umgebungsbedingungen kann ein solches Magnetfeld geeigneter sein, die erfindungsgemaße Positionserkennung durchzufuhren
Anspruch 10 betrifft eine Verwendung der Vorrichtung zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Stellgliedes eines Stellantriebes, wobei das Stellglied aus ferromagnetischem Material besteht
Dadurch können vorteilhaft die eingangs im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Probleme bei der Magnetisierung des Stellgliedes vermieden werden
Gemäß Anspruch 11 kann die Wandung des Stellantriebes aus ferromagnetischem Material oder aus nicht magnetischem bzw nicht magnetisierbaren Material bestehen.
Dadurch ist vorteilhaft ein weites Einsatzfeld gegeben
Gemäß Anspruch 12 kann die Vorrichtung verwendet werden zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Molchkorpers zum Transport von Flüssigkeiten, Gasen, pastosen Stoffen oder Stauben innerhalb von Rohrleitungssystemen, wobei der Molchkorper zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Stoff besteht
Damit können vorteilhaft die eingangs beschriebenen Probleme bei der Verwendung der Molchkorper gelost werden
Gemäß Anspruch 13 sind verschiedene Molchkorper durch unterschiedliche geometrische Strukturen der ferromagnetischen Stoffe unterscheidbar
Dadurch können beispielsweise individuell zu den einzelnen Molchkorpern die von diesen zurückgelegten Wegstrecken bzw Betriebsdauern ermittelt werden Von besonderem Vorteil der erfindungsgemaßen Sensortechnologie ist dabei die Differenzie- rungsmoglichkeit unterschiedlicher ferromagnetischer Stoffe ohne permanent magnetische Eigenschaften und die Kombination mit Permanentmagneten unterschiedlicher Starke zur Positionsbestimmung (Hydraulikzylinder) bzw Identifikation (Molchtechnik)
Es ist dabei ersichtlich, dass aus den beschriebenen gemessenen Großen auch andere Großen wie beispielsweise zurückgelegte Wegstrecken ermittelt werden können, indem die entsprechenden Großen aufintegriert werden
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten ist in der Zeichnung naher dargestellt Die Figuren sind nachfolgend erläutert
Fig 1 zeigt ein erfindungsgemaßes Beispiel zur einfachen Bestimmung der Position eines Hydraulikkolbens Dabei ist ein Sensor 101 zu sehen, der an der Außenflache einer Wand 102 eines Stellantriebes angebracht ist Diese Wand 102 kann beispielsweise aus ferromagnetischem Material bestehen Weiterhin ist ein Stellglied 103 zu sehen, das aus einem ferromagnetischen Material besteht Dieses Stellglied 103 kann ein Hydraulikkolben sein Bei einer Bewegung des Stellgliedes 103 ändert sich das Magnetfeld am Ort des Sensors 101 Durch eine Auswertung des Sensorsignals kann also eine Aussage über die Position des Stellgliedes 103 gemacht werden
Fig 2 zeigt ein entsprechendes Beispiel für eine Positionsbestimmung mit zusatzlicher Verbesserung der Ortsauflosung durch die Detektierung unterschiedlich großer ferromagnetischer Massen infolge einer strukturiert ausgebildeten Front des Stellgliedes 203 Durch die gestufte Ausbildung ändert sich das Magnetfeld nicht abrupt sondern langsamer, so dass durch eine Auswertung der Änderung des Magnetfeldes die Position des Stellgliedes 103 entsprechend genauer bestimmt werden kann
Fig 3 zeigt eine invers strukturierte Front des Stellgliedes 303 zu dem Ausfuhrungsbeispiel des Stellgliedes in Figur 2
Es ist beispielsweise auch denkbar, dass die Oberflachenstruktur des Stellgliedes nicht stufenförmig verlauft sondern stetig differenzierbar ist Das bedeutet beispielsweise, dass das Stellglied an seinem vorderen Ende halbrund oder ellipsoid ausgebildet sein kann Fig 4 zeigt eine erfmdungsgemaße Sensoranordnung, bei der eine zusatzliche Orts- und Positionsbestimmung eines Hydraulikkolbens mit Hilfe eines linearen Sensor-Arrays vorgenommen werden kann, das aus mehreren Sensoren 401, 402, 403 besteht In dem in Figur 4 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel ist das Stellglied 404 wieder mit gerader Front dargestellt Es kann jedoch auch zusatzlich zur Verbesserung der Auswertungsmoglichkeiten der Sensorsignale eine "Kodierung" des Stellgliedes beispielsweise entsprechend der Darstellung und der Beschreibung der Figuren 2 und 3 vorgenommen werden
Fig 5 zeigt ein erfindungsgemaßes Beispiel zur einfachen Molchdetektierung Dabei ist ein Molch 501 zu sehen, der in einer Rohrleitung 502 entlang lauft Dieser Molch weist in seinem Inneren einen Bestandteil 503 aus einem ferromagnetischen Material auf Mit einem außen an der Rohrleitung 502 angebrachten Magnetfeldsensor 504 kann wiederum die Position des Molches erkannt werden
Fig 6 zeigt ein erfindungsgemaßes Beispiel zur Molchdetektierung, jedoch mit strukturiert ausgeführter Anordnung eines Kodierkorpers zur individuellen Identifikation des jeweiligen Molchkorpers
Vorteilhaft kann bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Kalibrierung am Einsatzort vorgenommen werden, indem der bewegliche Korper mit definierter Geschwindigkeit bewegt wird bzw in definierte Positionen bewegt wird Es kann dann die Starke des Magnetfeldes ermittelt werden, die der jeweiligen definierten Bedingung zugeordnet ist Dadurch kann eine Kennlinie bzw ein Kennfeld für die Änderung des Magnetfeldes am Messort festgelegt werden, anhand dem im laufenden Betrieb die entsprechende Große des beweglichen Korpers aufgrund des gemessenen Magnetfeldes bestimmt werden kann

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Vorrichtung zur Erkennung der Position, Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Korpers (103, 203, 303, 404, 501) mit ferromagnetischen Eigenschaften, wobei die Position, die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Korpers (103, 203, 303, 404, 501) erkannt werden soll, wenn sich dieser hinter einer Wand (102, 502) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetfeldsensor (101, 401, 402, 403, 504) vorhanden ist, wobei die Position, die Bewegungsrichtung und/oder die Geschwindigkeit des Korpers (103, 203, 303, 404, 501) erkennbar ist durch die Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Positionsanderungen des Korpers (103, 203, 303, 404, 501)
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Korper (203, 303) eine Oberflachenstruktur aufweist und dass anhand der Änderungen des Magnetfeldes aufgrund der Position des Korpers (203, 303) die Position des Korpers (203, 303) im Sinne einer Wegmessung, die Bewegungsrichtung des Korpers (203, 303) und/oder die Geschwindigkeit des Korpers (203, 303) erfassbar sind
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflachenstruktur stufenförmig ausgebildet ist (203, 303)
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflachenstruktur stetig differenzierbar ausgeführt
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren (401, 402, 403) vorhanden sind, wobei aufgrund der raumlichen Verteilung der Sensoren (401, 402, 403) die Sensorsignale im Hinblick auf die Erkennung der Position des Korpers (404) im Sinne einer Wegmessung, auf die Erkennung der Bewegungsrichtung des Korpers (404) und/oder auf die Erkennung der Geschwindigkeit des Korpers (404) auswertbar sind
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor bzw die Magnetfeldsensoren in Siebdrucktechnologie hergestellt werden mit einer magnetsensitiven Druckpaste
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Permanentmagnet vorhanden ist zur Festlegung eines Arbeitspunktes des Magnetfeldsensors
Vorπchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor gradiometrisch in erster oder zweiter Ordnung verschaltet wird
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein ortsfestes, periodisch pulsformiges Magnetfeld erzeugbar ist
Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Positionserkennung eines Stellgliedes (103, 20,3 303, 404) eines Stellantriebes, wobei das Stellglied (103, 20,3 303, 404) zumindest teilweise aus ferromagnetischem Material besteht
Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (102) des Stellantriebes aus ferromagnetischem Material oder aus nicht magnetischem bzw nicht magnetisierbaren Material besteht
Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Positionserkennung eines Molchkorpers (501) zum Transport von Flüssigkeiten, Gasen, pastosen Stoffen oder Stauben innerhalb von Rohrleitungssystemen (502), wobei der Molchkorper (501) zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Stoff (503) besteht
3. Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Molchkörper (501) durch unterschiedliche geometrische Strukturen der ferromagnetischen Stoffe unterscheidbar sind (503).
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10250846B4 (de) * 2002-10-24 2006-04-20 Balluff Gmbh Positionssensoranordnung
DE102005020876B4 (de) * 2004-05-14 2010-02-18 Komatsu Ltd. Wegmessvorrichtung
DE102007054969B4 (de) * 2007-11-17 2015-07-16 Eisenmann Ag Einrichtung und Verfahren zur berührungslosen Bestimmung einer Zustandsgröße, insbesondere der Position, wenigstens eines Molches
DE102008052267B4 (de) 2008-10-18 2014-12-24 Festo Ag & Co. Kg Messanordnung zur Erfassung der Geschwindigkeit und/oder Relativposition eines Körpers
EP3816586B1 (de) * 2019-11-04 2023-03-22 Grant Prideco, Inc. Magnetisches molchpositionierungssystem und -verfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1282139C (en) * 1987-06-22 1991-03-26 Mohan Kurup Monitoring system for position sensing and reciprocating rod used therein
FR2640530B1 (fr) * 1988-12-20 1992-01-31 Fmc Europe Racleur pour conduite de distribution de liquide, notamment pour produits petroliers
GB9121367D0 (en) * 1991-10-09 1991-11-20 Emhart Glass Mach Invest Hall sensor movement detection device
DE19842719A1 (de) * 1998-09-18 2000-03-23 Eduard Bautz Gmbh & Co Kg Anordnung von magnetflußempfindlichen Halbleitern zum Abtasten der Magnetspur von Linearmotoren

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO02086423A1 *

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