WO2009056315A1

WO2009056315A1 - Sensoranordnung mit einer magnetfeldquelle und einem magnetfeldsensor

Info

Publication number: WO2009056315A1
Application number: PCT/EP2008/009170
Authority: WO
Inventors: Benedikt BÜTTNER; Bernhard Knüttel; Frank Warmuth
Original assignee: Preh Gmbh
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2009-05-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung (1 ) mit einer Magnetfeldquelle (2) und einem Magnetfeldsensor (3), der auf einem Träger (4) angeordnet ist, wobei dass die Magnetfeldquelle (2) auf der dem Magnetfeldsensor (3) abgewandten Seite des Trägers (2) positioniert ist.

Description

B E S C H R E I B U N G

Sensoranordnung mit einer Magnetfeldquelle und einem Magnetfeldsensor

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einer Magnetfeldquelle und einem Magnetfeldsensor, der auf einem Träger angeordnet ist.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2005 010 212 A1 ist eine Sensoranordnung bekannt, die einen Magneten an einem Stellglied und einen ortsfest auf einer Leiterplatte angeordneten Magnetfeldsensor enthält. Mittels der Sensoranordnung wird die Stellung des Stellgliedes detektiert.

Der Nachteil einer derartigen Sensoranordnung ist der relativ große benötigte Bauraum für den Magneten, den Magnetfeldsensor und die Leiterplatte. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoranordnung bereitzustellen, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Sensoranordnung mit einer Magnetfeldquelle und einem Magnetfeldsensor, der auf einem Träger angeordnet ist, gelöst, wobei erfindungsgemäß die Magnetfeldquelle auf der dem Magnetfeldsensor abgewandten Seite des Trägers positioniert ist. Der Träger befindet sich demnach zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor. Das Magnetfeld der Magnetfeldquelle erstreckt sich durch den Träger hindurch und wird auf der der Magnetfeldquelle abgewandten Seite des Trägers von dem Magnetfeldsensor detektiert. Der Magnetfeldsensor weist beispielsweise einen bestimmten Punkt auf, in dem das Magnetfeld gemessen wird, den sogenannten sensitiven Punkt.

Um eine zuverlässige Detektion des Magnetfeldes zu erzielen, ist ein Mindestabstand der Magnetfeldquelle von dem Magnetfeldsensor erforderlich. Dadurch, dass der Träger zwischen dem Magnetfeldsensor und der Magnetfeldquelle angeordnet ist, reduziert sich die Ausdehnung der gesamten Sensoranordnung zumindest um die Dicke des Trägers. Wird ein Magnetfeldsensor eingesetzt, dessen für das Magnetfeld sensitiver Punkt auf seiner dem Träger abgewandten Seite liegt, reduziert sich die Ausdehnung der Sensoranordnung zusätzlich um die Dicke des Magnetfeldsensors.

Bevorzugt sind die Magnetfeldquelle und der Magnetfeldsensor relativ zueinander beweglich. Dazu ist der Magnetfeldsensor beispielsweise ortsfest angeordnet und die Magnetfeldquelle auf einem relativ zu dem Magnetfeldsensor beweglichen Bauteil. Der Begriff ortsfest bezieht sich auf ein adäquates Bezugssystem, beispielsweise ein Gehäuse oder eine sonstige Struktur. Mithilfe der Sensoranordnung lässt sich eine Bewegung und/oder eine Position der Magnetfeldquelle innerhalb des Bezugssystems ermitteln.

Bei dem Träger handelt es sich bevorzugt um eine Platine. Die Platine besteht in vorteilhafter Weise aus einem Material, das das Magnetfeld der Magnetfeldquelle nicht oder in einer für die Funktion der Sensoranordnung unerheblichen Weise be- einflusst. Bei der Platine kann es sich beispielsweise um eine geätzte oder bedruckte Platine oder um eine Lochrasterplatine handeln.

Bevorzugt ist die Magnetfeldquelle ein Permanentmagnet. Ein solcher Permanentmagnet ist einerseits kostengünstig und andererseits ist für die Erzeugung des Magnetfeldes keine externe Energieversorgung notwendig. Der Magnetfeldsensor ist in vorteilhafter Weise ein Hall-Sensor.

Der Magnetfeldsensor ist bevorzugt dazu ausgebildet, einen Magnetfeldvektor zu detektieren. Dies bedeutet, dass der Magnetfeldsensor nicht nur die Stärke, sondern auch die Richtung des Magnetfeldes detektiert. Dadurch lässt sich eine Relativbewegung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor noch detaillierter ermitteln.

Die vorliegende Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt: Fig. 1 eine beispielhafte Sensoranordnung und

Fig. 2 eine Magnetfeldverteilung.

Dargestellt in der Figur 1 ist eine Sensoranordnung 1 mit einem Magneten 2, einem Hall-Sensor 3 und einer Platine 4. Der Hall-Sensor 3 ist auf der dem Magneten 2 abgewandten Seite der Platine 4 angeordnet und fest mit der Platine 4 verbunden. Die Platine 4 befindet sich also zwischen dem Magneten 2 und dem Hall-Sensor 3. Der Hall-Sensor 3 weist auf seiner der Platine 4 abgewandten Oberfläche einen Punkt 3a auf, der für ein Magnetfeld sensitiv ist. Die Platine 4 und damit der Hall- Sensor 3 sind ortsfest in einem Bezugssystem, beispielsweise einem Kraftfahrzeug, angeordnet.

Der Magnet erzeugt ein Magnetfeld, das in der Figur 2 symbolisch anhand von Magnetfeldlinien dargestellt ist. Die Pfeile repräsentieren zweidimensionale Magnetfeldvektoren in der Zeichenebene im Bereich der Platine 4. Der Hall-Sensor 3 ist dazu ausgebildet, die Magnetfeldvektoren in seinem sensitiven Punkt 3a zu detek- tieren.

Der Magnet 2 ist translatorisch gegenüber der Platine 4 und dem Hall-Sensor 3 verschiebbar, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Dimension parallel zu der Oberfläche der Platine 4. Dies ist in der Figur 1 durch zwei gestrichelte Pfeile P angedeutet. Der Magnet 2 ist dazu entweder direkt oder über eine Mechanik wie ein Getriebe mit einem nicht dargestellten beweglichen Bauteil verbunden, beispielsweise einer Abgasklappe in einen Kraftfahrzeug.

Eine Bewegung des beweglichen Bauteils relativ zu dem Bezugssystem erzeugt eine Relativbewegung zwischen dem Magneten 2 und dem Hall-Sensor 3. Dies hat eine Änderung des Magnetfeldes am Hall-Sensor 3 zur Folge. Aus dem Zustand des Magnetfeldes lässt sich die Relativbewegung zwischen dem beweglichen Bauteil und dem Bezugssystem ermitteln, beispielsweise die Richtung und/oder die Distanz der Bewegung. Ein vorteilhafter Abstand d zwischen dem Magneten 2 und dem sensitiven Punkt 3a bei einem relativen Verfahrweg von 20 mm beträgt vorzugsweise 8 mm. Bei diesem Abstand d ergibt sich im sensitiven Punkt 3a ein optimaler Kompromiss zwischen der Auflösbarkeit der Feldlinien und der Feldstärke. Bei diesem Abstand ist auch ein im Wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen der Distanz der Relativbewegung und dem Ausgangssignal des Hall-Sensors gegeben. Die Dicke d2 der Platine beträgt beispielsweise 1 ,5mm, die Dicke d3 des Hall-Sensors beträgt beispielsweise 2 mm, wobei der sensitive Punkt 3a etwa in der Mitte des Sensors liegt. Daraus ergibt sich ein Abstand d1 von 5,5 mm zwischen dem Magneten 2 und der Platine 4.

Wäre der Hall-Sensor 3 auf der gleichen Seite der Platine 4 angeordnet wie der Magnet 2, so müsste der Abstand des Magneten 2 von der Platine 4 bei einem Verfahrweg von 20 mm 7 mm betragen, um den optimalen Abstand von 8 mm zwischen dem Magneten 2 und dem sensitiven Punkt 3a zu erreichen, da der sensitive Punkt 3a weiterhin 1 mm von der Platine 4 beabstandet ist. Hinzu käme noch die Dicke d2 von 1 ,5 mm der Platine 4, womit die gesamte Sensoranordnung 1 demnach 2,5 mm dicker wäre als die Sensoranordnung in der erfindungsgemäßen Konfiguration.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E

1.

Sensoranordnung (1) mit einer Magnetfeldquelle (2) und einem Magnetfeldsensor (3), der auf einem Träger (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldquelle (2) auf der dem Magnetfeldsensor (3) abgewandten Seite des Trägers (2) positioniert ist.

2.

Sensoranordnung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldquelle (2) und der Magnetfeldsensor (3) relativ zueinander beweglich sind.

3.

Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Träger (4) um eine Platine handelt.

4.

Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfeldquelle (2) ein Permanentmagnet ist.

5.

Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (3) ein Hall-Sensor ist.

6.

Sensoranordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeldsensor (3) dazu ausgebildet ist, einen Magnetfeldvektor zu de- tektieren.