DE102006008633A1 - Magnetic sensor arrangement for detecting ferromagnetic object, has chamber that is provided in housing for receiving magnets and guiding units for positioning magnets in specific position against magnetic field detection unit - Google Patents

Magnetic sensor arrangement for detecting ferromagnetic object, has chamber that is provided in housing for receiving magnets and guiding units for positioning magnets in specific position against magnetic field detection unit Download PDF

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Abstract

The arrangement has an integrated circuit (14) with a magnetic field detection unit (18), and a housing (16) enclosing the integrated circuit. A chamber (28) is provided in the housing for receiving the magnets (12). Guiding units are provided in order to position the magnets in a specific position against the magnetic field detection unit. The cross section of the chamber is formed as a trapezoid.

Description

Stand der Technikwas standing of the technique

Die Erfindung geht aus von einer Magnetsensoranordnung nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs. Aus der DE 10009173 A1 ist bereits eine Messvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines ferromagnetischen Gegenstands bekannt. Sie umfasst ein Hall-Element und mindestens einen Permanentmagneten, wobei zwischen dem Hall-Element und dem Permanentmagneten ein Luftspalt angeordnet ist. Weiter weist der Permanentmagnet an mindestens einer seiner Stirnseiten ein weichmagnetisches Bauteil auf, welches zwischen dem Permanentmagneten und dem Hall-Element angeordnet ist. Bei der Hall-Technologie ist die Richtung der magnetischen Empfindlichkeit senkrecht zur Oberfläche. Das erlaubt eine größere Toleranz in der Positionierung von Dauermagneten, welche benötigt werden, wenn das steuernde Element selbst keine Dauermagnete enthält. Andere Technologien wie beispielsweise GMR-Sensoren haben ihre empfindliche Richtung in der Ebene der Elemente. Dies erfordert bei Differentialanordnungen der sensitiven Zonen eine hohe Lagegenauigkeit der Zusatzmagneten, wenn der entstehende magnetische Offset nicht so groß werden soll.The invention is based on a magnetic sensor arrangement according to the preamble of the independent claim. From the DE 10009173 A1 already a measuring device for the contactless detection of a ferromagnetic object is known. It comprises a Hall element and at least one permanent magnet, wherein an air gap is arranged between the Hall element and the permanent magnet. Further, the permanent magnet on at least one of its end faces on a soft magnetic component, which is arranged between the permanent magnet and the Hall element. In Hall technology, the direction of magnetic sensitivity is perpendicular to the surface. This allows a greater tolerance in the positioning of permanent magnets, which are needed when the controlling element itself contains no permanent magnets. Other technologies, such as GMR sensors, have their sensitive direction in the plane of the elements. This requires a high positional accuracy of the additional magnets in differential arrangements of the sensitive zones, if the resulting magnetic offset should not be so great.

Offenbarung der Erfindungepiphany the invention

Die erfindungsgemäße Magnetsensoranordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine hohe Lagegenauigkeit des Magneten zu dem Magnetfelderfassungsmittel erreicht wird, sodass sich die Messgenauigkeit der Sensoranordnung verbessert. Die Lage der Magnetfelderfassungsmittel auf der Grundplatte und damit im Gesamtgehäuse wird durch die Fertigungseinrichtung bestimmt. Das Gehäuse wird durch eine Kunststoffumspritzung hergestellt mittels hochgenauer Werkzeuge. Die Lage der Kammer zur Aufnahme des Magneten in dem Gehäuse ist somit festgelegt. Die Lage des Magneten ist nur von diesen Toleranzen abhängig. Die Kammer erzeugt erfindungsgemäß einen sicheren Halt des Magneten während der Aushärtung des Klebers zur Befestigung des Magneten in dem Gehäuse. Dadurch verbessert sich die Positioniergenauigkeit. Zudem hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, dass lediglich durch Austausch einer Hälfte des Spritzwerkzeugs die entsprechende Kammer mit erfindungsgemäßen Führungsmitteln zu jedem Standardgehäuse hinzugefügt werden kann. Kosten entstehen hierbei nur für eine Werkzeughälfte. Die Fertigungslinie ist jedoch bis zum Umspritzprozess eine Standardfertigung.The Magnetic sensor arrangement according to the invention according to the characteristics of the independent Claim 1 has the opposite the advantage that a high positional accuracy of the magnet to the Magnetic field detecting means is achieved, so that the measuring accuracy the sensor arrangement improved. The location of the magnetic field detecting means on the base plate and thus in the overall housing is by the manufacturing facility certainly. The housing is made by a plastic extrusion by means of high precision Tools. The location of the chamber for receiving the magnet in the casing is thus determined. The position of the magnet is only from these tolerances dependent. The chamber produces according to the invention secure hold of the magnet during the curing the adhesive for fixing the magnet in the housing. This improves the positioning accuracy. In addition, the device according to the invention the advantage that only by replacing one half of the injection mold the corresponding chamber with guide means according to the invention are added to each standard housing can. Costs arise only for a tool half. The However, the production line is a standard production until the injection molding process.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Führungsmittel eine Abschrägung der Kammer vorgesehen ist, die als Führungsfläche für den Magneten dient. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Magnet schnell und positionsgenau in der Kammer platzieren lässt.In an appropriate training is provided that as a guide a bevel of Chamber is provided, which serves as a guide surface for the magnet serves. This will ensure that the magnet moves quickly and position accurately in the chamber.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass als Führungsmittel eine am Magneten angebrachte Schräge vorgesehen ist, die mit der Abschrägung der Kammer zusammenwirkt. Dadurch kann eine noch genauere Positionierung des Magneten in der Kammer vorgenommen werden.In an appropriate training is provided that as a guide a magnet-mounted slope is provided with the the bevel the chamber interacts. This allows an even more accurate positioning of the magnet in the chamber.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Abschrägung und die Schräge den selben Winkel aufweisen gegenüber der Oberfläche des Magnetfelderfassungsmittels. Dadurch wird insbesondere eine parallele Ausrichtung der Oberflächen des Magneten und des Magnetfelderfassungsmittels erreicht.In an appropriate training is provided that the bevel and the slope the have the same angle opposite the surface of the magnetic field detection means. This will especially a parallel alignment of the surfaces reaches the magnet and the magnetic field detection means.

Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.Further appropriate training arise from other dependent Claims and from the description.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Magnetsensoranordnung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.One embodiment the magnetic sensor arrangement according to the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below.

Es zeigen die 1 einen Querschnitt durch die Magnetsensoranordnung sowieIt show the 1 a cross section through the magnetic sensor arrangement and

2 eine genauere Darstellung auch des in 1 mit einem Kreis versehenen Ausschnitts. 2 a more detailed account of the in 1 with a circle cutout.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

Ein Magnetsensor 10 besteht aus einer auf einer Grundplatte 15 aufgebrachten integrierten Schaltung 14. An der der Grundplatte 15 gegenüberliegenden Seite der integrierten Schaltung 14 sind zwei Magnetfelderfassungsmittel 18 angeordnet. Die integrierte Schaltung 14 ist über Bonddrähte 22 mit den jeweiligen Anschlüssen 20 verbunden. Die integrierte Schaltung 14, Grundplatte 15, Magnetfelderfassungsmittel 18, Bonddrähte 22 sowie die Enden der Anschlüsse 20 werden von einem Gehäuse 16 umgeben. Das im Wesentlichen rechteckförmige Gehäuse 16 weist an einer Oberfläche eine Kammer 28 auf, welche als Ausnehmung in dem Gehäuse 16 ausgebildet ist und der Aufnahme zumindest eines Magneten 12, dient. Die Kammer 28 weist an den beiden gegenüberliegenden Seiten Abschrägungen 26 auf, sodass sich für die Kammer 28 ein trapezförmiger Querschnitt ergibt. Die beiden gegenüberliegenden Abschrägungen 26 laufen von außen, das heißt der Gehäuseoberfläche, her in Richtung zu der integrierten Schaltung 14 aufeinander zu.A magnetic sensor 10 consists of one on a base plate 15 applied integrated circuit 14 , At the base plate 15 opposite side of the integrated circuit 14 are two magnetic field detecting means 18 arranged. The integrated circuit 14 is over bonding wires 22 with the respective connections 20 connected. The integrated circuit 14 , Base plate 15 , Magnetic field detecting means 18 , Bonding wires 22 as well as the ends of the connections 20 be from a housing 16 surround. The essentially rectangular housing 16 has a chamber on a surface 28 on, which as a recess in the housing 16 is formed and the inclusion of at least one magnet 12 , serves. The chamber 28 has bevels on the two opposite sides 26 on, making up for the chamber 28 a trapezoidal cross-section results. The two opposite bevels 26 run from the outside, that is the housing surface, towards the integrated circuit 14 towards each other.

In diese Kammer 28 wird der Magnet 12 lagerichtig gegenüber den Magnetfelderfassungsmitteln 18 positioniert und beispielsweise über ein Klebemittel dauerhaft mit dem Gehäuse 16 verbunden. Beispielsweise durch sich bewegende Geberelemente kann das Magnetfeld des Magneten 12 beeinflusst werden. Die entsprechenden Änderungen können von den Magnetfelderfassungsmitteln 18 und der zugehörigen integrierten Schaltung 14 ausgewertet werden, beispielsweise zur Bewegungserfassung oder der Positionserfassung des Geberelements.In this chamber 28 becomes the magnet 12 in the correct position relative to the magnetic field detection means 18 positioned and permanently, for example via an adhesive with the housing 16 connected. For example, by moving donor elements, the magnetic field of the magnet 12 to be influenced. The corresponding changes can be made by the magnetic field detection means 18 and the associated integrated circuit 14 be evaluated, for example, for detecting movement or the position detection of the donor element.

Der in 1 mit einem Kreis dargestellte Ausschnitt ist auf der rechten Seite der 2 nun genauer dargestellt. Aus 2 wird ersichtlich, dass auch am Magnet 12, zumindest an seinen zwei unteren Kanten, die den Magnetfelderfassungsmitteln 18 am nächsten liegen, ebenfalls eine Schräge 25 vorgesehen ist, welche denselben Winkel aufweist wie die gegenüber der Oberfläche des Magnetfelderfassungsmittels 18 geneigte Abschrägung 26 der Kammer 28. Dort, wo die Schräge 25 am Magneten 12 auf der Abschrägung 26 aufsitzt, befindet sich die Führungsfläche 24. Die Schräge 25 und die Abschrägung 26 sind um den Winkel α gegenüber der Oberfläche des Magnetfelderfassungsmittels 18 geneigt. Die entsprechenden Führungsmittel, bestehend aus Schräge 25, Abschrägung 26 und dadurch gebildete Führungsfläche 24 sind auch auf der anderen Seite des Magneten 12 ausgebildet, wie gemäß 2 dargestellt. Durch entsprechende Wahl der Geometrie lässt sich eine vorgegebenen Positionierung des Magneten 12 gegenüber den Magnetfelderfassungsmitteln 18 erreichen. Dies eignet sich insbesondere bei solchen Magnetfelderfassungsmitteln 18, welche ihre empfindliche Richtung in Ebene der Elemente haben, wie dies beispielsweise bei GMR-Elementen (Giant Magneto-Resistive Elements) der Fall ist. Der Magnet 12 wird bei passiven Systemen benötigt, wenn das steuernde Element wie beispielsweise ein Geberrad selbst keine Magnete aufweist. Die Geberelemente beeinflussen das Magnetfeld des Magneten 12, wodurch auf interessierende Kenngrößen des Geberelements wie beispielsweise Drehzahl, Winkel oder Position zurück geschlossen werden kann. Die entsprechenden Änderungen des Magnetfelds werden durch die integrierte Schaltung 14 in Verbindung mit den Magnetfelderfassungsmitteln 18 erfasst und ausgewertet. Das die integrierte Schaltung 14 umgebende Gehäuse 16 wird im Spritzgussverfahren hergestellt. Diese Kunststoffumspritzung erfolgt mit hochgenauen Werkzeugen, sodass insbesondere die Abschrägungen 26 in der Kammer 28 sehr genau gefertigt werden können. Zur Montage des Magneten 12 wird dieser in die Kammer 28 eingeführt und erreicht die durch die Führungsfläche 24 festgelegte Endposition. Somit erzeugt die Kammer 28 einen sicheren Halt des Magneten 12 bei der Aushärtung des Klebers, der den Magneten 12 mit dem Gehäuse 16 dauerhaft verbindet.The in 1 The cutout shown on the right is a circle 2 now shown in more detail. Out 2 will be seen that also on the magnet 12 at least at its two lower edges, which are the magnetic field detection means 18 lie closest, also a slope 25 is provided, which has the same angle as that with respect to the surface of the magnetic field detection means 18 inclined bevel 26 the chamber 28 , There, where the slope 25 at the magnet 12 on the slope 26 is seated, is the guide surface 24 , The slope 25 and the bevel 26 are at the angle α to the surface of the magnetic field detection means 18 inclined. The corresponding guide means, consisting of slope 25 , Bevel 26 and thus formed guide surface 24 are also on the other side of the magnet 12 trained as according to 2 shown. By appropriate choice of the geometry can be a predetermined positioning of the magnet 12 opposite to the magnetic field detection means 18 to reach. This is particularly suitable for such magnetic field detection means 18 , which have their sensitive direction in the plane of the elements, as is the case for example with GMR elements (Giant Magneto-Resistive Elements). The magnet 12 is required in passive systems when the controlling element such as a donor wheel itself has no magnets. The encoder elements influence the magnetic field of the magnet 12 , which can be closed to interesting characteristics of the donor element such as speed, angle or position back. The corresponding changes in the magnetic field are made by the integrated circuit 14 in conjunction with the magnetic field detection means 18 recorded and evaluated. That's the integrated circuit 14 surrounding housing 16 is produced by injection molding. This plastic extrusion takes place with high-precision tools, so that in particular the bevels 26 in the chamber 28 can be made very accurately. For mounting the magnet 12 this is in the chamber 28 introduced and reached by the guide surface 24 fixed end position. Thus, the chamber generates 28 a secure hold of the magnet 12 when curing the adhesive, the magnet 12 with the housing 16 permanently connects.

Claims (10)

Magnetsensoranordnung, umfassend zumindest eine integrierte Schaltung (14), die zumindest ein Magnetfelderfassungsmittel (18) aufweist, mit zumindest einem die integrierte Schaltung (14) umgebenden Gehäuse (16), wobei in dem Gehäuse (16) zumindest eine Kammer (28) vorgesehen ist zur Aufnahme zumindest eines Magneten (12), dadurch gekennzeichnet, dass Führungsmittel (24, 25, 26) vorgesehen sind, um den Magneten (12) in einer bestimmten Lage gegenüber dem Magnetfelderfassungsmittel (18) zu positionieren.Magnetic sensor arrangement comprising at least one integrated circuit ( 14 ) comprising at least one magnetic field detection means ( 18 ), with at least one integrated circuit ( 14 ) surrounding housing ( 16 ), wherein in the housing ( 16 ) at least one chamber ( 28 ) is provided for receiving at least one magnet ( 12 ), characterized in that guide means ( 24 . 25 . 26 ) are provided to the magnet ( 12 ) in a certain position relative to the magnetic field detecting means ( 18 ). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Führungsmittel eine Abschrägung (26) der Kammer (28) vorgesehen ist, die als Führungsfläche (24) für den Magneten (12) dient.Apparatus according to claim 1, characterized in that as a guide means a bevel ( 26 ) the chamber ( 28 ) is provided, which serves as a guide surface ( 24 ) for the magnet ( 12 ) serves. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Führungsmittel eine am Magneten (12) angebrachte Schräge (25) vorgesehen ist, die mit der Abschrägung (26) der Kammer (28) zusammenwirkt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that as a guide means on the magnet ( 12 ) inclined slope ( 25 ) provided with the bevel ( 26 ) the chamber ( 28 ) cooperates. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abschrägung (26) und Schräge (25) den selben Winkel aufweisen gegenüber der Oberfläche des Magnetfelderfassungsmittels (18).Device according to one of the preceding claims, characterized in that bevel ( 26 ) and bevel ( 25 ) have the same angle with respect to the surface of the magnetic field detection means ( 18 ). Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Führungsmittel (24, 25, 26) vorgesehen sind, die mit zwei Kanten des Magneten (12) zusammenwirken.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two guide means ( 24 . 25 . 26 ) provided with two edges of the magnet ( 12 ) interact. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Abschrägungen (26) und Schrägen (25) vorgesehen sind, die jeweils denselben Winkel gegenüber dem Magnetfelderfassungsmittel (18) aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two bevels ( 26 ) and bevels ( 25 ), each having the same angle with respect to the magnetic field detecting means ( 18 ) exhibit. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Kammer (28) im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cross section of the chamber ( 28 ) is formed substantially trapezoidal. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (24, 25, 26) eine parallele Ausrichtung von Magnet (12) und Oberfläche des Magnetfelderfassungsmittels (18) bewirken.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide means ( 24 . 25 . 26 ) a parallel orientation of magnet ( 12 ) and surface of the magnetic field detection means ( 18 ) cause. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (24, 25, 26) den Magneten (12) so lange mit dem Gehäuse (16) in der richtigen Lage zu dem Magnetfelderfassungsmittel (18) behalten, bis die Aushärtung des Klebemittels zur Verbindung des Magneten (12) mit dem Gehäuse (16) erfolgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the guide means ( 24 . 25 . 26 ) the magnet ( 12 ) so long with the housing ( 16 ) in the correct position to the magnetic field detecting means ( 18 ) until the Curing of the adhesive to bond the magnet ( 12 ) with the housing ( 16 ) he follows. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Magnetfelderfassungsmittel (18) um einen GMR-Sensor handelt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the magnetic field detecting means ( 18 ) is a GMR sensor.
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