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Die Erfindung geht aus von einer Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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Grundsätzlich sind lineare Positionssensoren mit Magnetfeldern bekannt. Es gibt Magnetsensoren, welche einen Abstand zu einem Magneten oder eine seitliche Verschiebung zu einem Magneten erfassen. Als nachteilig kann bei solchen Magnetsensoren angesehen werden, dass sie nur einen sehr begrenzten Messbereich (<2cm) haben oder sehr starke oder sehr große Magneten erfordern, um einen längeren Messweg abdecken zu können. Es können aber auch mehrere solche Magnetsensoren eingesetzt werden, um einen größeren Messbereich abzudecken. In manchen Fällen ist es erforderlich, Impulse zu zählen, was es notwendig macht, den Magnetsensor mit einer anderen Methode oder einem weiteren End- bzw. Referenzpunktsensor zu nummerieren.
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Zudem sind aus dem Stand der Technik auf dem Wirbelstromprinzip basierende Sensoranordnungen mit Wirbelstromspulen zur berührungslosen Wegerfassung bekannt. Die Spulen werden durch ein Target aus Metall elektrisch belastet, so dass die Oszillationsfrequenzen von mindestens drei Spulen geändert werden, so dass die lineare Position aus der Frequenzänderung abgeleitet werden kann.
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Aus der
DE 10 2004 033 083 A1 ist beispielsweise ein Wirbelstromsensor zur kontinuierlichen Weg- oder Winkelmessung bekannt. Der Wirbelstromsensor umfasst einen Sensor und einen leitfähigen Geber, wobei der Sensor wenigstens eine Spule zur Erzeugung von Wirbelströmen im leitfähigen Geber umfasst. Sensor und Geber können sich in einer Bewegungsrichtung relativ zueinander bewegen. Eine zeitkontinuierliche Weg- oder Winkelmessung kann dadurch realisiert werden, dass der Geber eine leitfähige Spur aufweist, die derart gestaltet ist, dass sich die komplexe Impedanz der Spule beim Abtasten der Spur in Bewegungsrichtung kontinuierlich ändert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein einfach gestaltetes Target und ein handelsübliches Messwertaufnehmer für die Positionserfassung eingesetzt werden. Somit kann unter Verwendung eines einzigen Magnetfeldsensors und eines einfach ausgeführten Targets eine einfache und kostengünstige Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung zur Verfügung gestellt werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass Magnetfeldsensoren für fast jede Spezifikation zur Verfügung stehen, sind die Investitionskosten sehr niedrig. Zudem können Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung einfach auf einen großen Messbereich von 10 bis 30cm erweitert werden. Zudem stehen die Sensorinformationen direkt nach dem Einschalten ohne Referenzgröße oder Inkrementalgeber zur Verfügung, was für die meisten Automobilanwendungen günstig ist. Des Weiteren können in vorteilhafter Weise viele verschiedene Konfigurationen und Konstruktionen mit mindestens einem Magnetfeldsensor, welcher einen zwei- oder dreidimensionalen Erfassungsbereich aufweist, und verschiedenen Zielformen mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten und Reichweiten einfach umgesetzt werden. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung an unterschiedliche Anwendungen. Ein allgemeiner Vorteil der magnetischen Sensibilitätsprinzipien ist die grundlegende Immunität gegen Hochfrequenzstörungen (RF EMI).
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit einem Target, welches einen entlang eines Messwegs verlaufenden Messwertgeber umfasst, und mit einem Magnetfeldsensor zur Verfügung, welcher beabstandet zum Messwertgeber und relativ beweglich entlang des Messwegs angeordnet ist und den Messwertgeber zumindest teilweise überdeckt. Hierbei ist der Messwertgeber magnetisch leitfähig ausgeführt und der Magnetfeldsensor umfasst einen Träger mit mindestens einem Messwertaufnehmer, welcher einen zwei- oder dreidimensionalen Erfassungsbereich aufweist, und mit mindestens einem Permanentmagneten, welcher ein lokales Magnetfeld erzeugt, dessen magnetischer Fluss in den Messwertgeber eingeleitet wird, wobei der Messwertgeber Mittel aufweist, welche geeignet sind den eingeleiteten Magnetfluss in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Magnetfeldsensors entlang des Messwegs zu beeinflussen, wobei der mindestens eine Messwertaufnehmer eine aktuelle Richtung des Magnetfelds erfasst, und wobei eine Auswerte- und Steuereinheit die aktuelle Richtung des Magnetfelds zur Bestimmung der aktuellen Position des Magnetfeldsensors bezogen auf den Messweg auswertet.
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Das ferromagnetische Material des Messwertgebers, wie beispielsweise Stahl, wird so gewählt, dass es nicht durch den mindestens einen Permanentmagneten magnetisiert werden kann. Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass der Magnetfeldsensor driftet oder Hystereseeffekte zeigt.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, oder eine Baugruppe verstanden werden, welche erfasste Sensorsignale verarbeiten bzw. auswerten kann. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit auch in den Magnetfeldsensor bzw. den Messwertaufnehmer integriert werden. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Unter einem Messwertaufnehmer wird vorliegend eine Baueinheit verstanden, welche mindestens ein Sensorelement umfasst, welches eine physikalische Größe bzw. eine Änderung einer physikalischen Größe direkt oder indirekt erfasst und vorzugsweise in ein elektrisches Sensorsignal umwandelt.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der Messwertgeber mindestens einen Luftspalt mit vorgegebener Breite und Länge aufweisen kann, dessen Längsrichtung in einem vorgegebenen Winkel zum Messweg verläuft. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausführung des Targets, welches beispielsweise als Stahlplatte mit Schlitz ausgeführt wird, welcher die vorgegebenen Länge und Breite aufweist. Die Erfassung kann durch die Verwendung mehrerer Messwertaufnehmer oder mehrerer Luftspalte weiter verbessert werden, um die Auflösung, den Arbeitsbereich oder die Immunität gegen äußere Felder zu erhöhen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann der mindestens eine Messwertaufnehmer unterhalb des Luftspalts in einer Ausgangsposition die Richtung des Magnetfelds an einem ersten Rand des Luftspalts und in einer Endposition an einem zweiten Rand des Luftspalts erfassen und entlang des Messwegs über die Breite des Luftspalts von der Ausgangsposition zur Endposition bewegt werden und die Richtung des Magnetfelds über die Breite des Luftspalts erfassen. Der mindestens eine Messwertaufnehmer kann beispielsweise als Hallsensorelement oder als GMR-Sensorelement oder als AMR-Sensorelement ausgeführt werden. Solche Sensorelemente stehen als Massenprodukte in ausreichender Anzahl kostengünstig zur Verfügung. Zudem kann der mindestens eine Messwertaufnehmer auf einer dem Messwertgeber zugewandten Oberfläche des Trägers angeordnet werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann zwischen dem mindestens einen Messwertaufnehmer und dem Messwertgeber ein Abstandshalter angeordnet werden. Der Abstandshalter trennt den Messwertaufnehmer vom Messwertgeber und schützt den Messwertaufnehmer in vorteilhafter Weise vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Wasser, Staub, Öl usw.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein Permanentmagnet unterhalb des mindestens einen Messwertaufnehmers auf einer dem Messwertgeber abgewandten Oberfläche des Trägers angeordnet werden. Zudem kann der Permanentmagnet den mindestens einen Messwertaufnehmer und den Luftspalt überdecken, wobei zwei magnetische Leiterden magnetischen Fluss in Richtung Messwertgeber leiten können.
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In alternativer Ausgestaltung der Sensoranordnung können zwei Permanentmagnete seitlich neben dem mindestens einen Messwertaufnehmer in den Träger integriert und in Richtung Messwertgeber ausgerichtet werden. Zudem kann ein magnetischer Leiter auf einer dem Messwertgeber abgewandten Oberfläche des Trägers angeordnet werden und die beiden Permanentmagnete miteinander verbinden und den Luftspalt überdecken.
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In weiterer alternativer Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein Permanentmagnet unter dem mindestens einen Messwertaufnehmer in den Träger integriert werden. Des Weiteren kann der mindestens eine Messwertaufnehmer den Permanentmagneten überdecken, wobei ein magnetischer Leiter auf einer dem Messwertgeber abgewandten Oberfläche des Trägers angeordnet werden und den Messwertaufnehmer und den Luftspalt überdecken kann.
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In weiterer alternativer Ausgestaltung der Sensoranordnung kann ein Permanentmagnet in Richtung des Messwegs vor oder nach dem mindestens einen Messwertaufnehmer in den Träger integriert werden und den Luftspalt überdecken. Zudem kann unter dem Permanentmagneten ein magnetischer Leiter auf einer dem Messwertgeber abgewandten Oberfläche des Trägers angeordnet werden und den Permanentmagneten und den Luftspalt überdecken.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung.
- 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Ausgangsposition.
- 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit dem ersten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Zwischenposition.
- 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit dem ersten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Endposition.
- 5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Zwischenposition.
- 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Zwischenposition.
- 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoranordnung mit dem dritten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an der Ausgangsposition.
- 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung zur berührungslosen linearen Positionserfassung mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an einer Zwischenposition.
- 9 zeigt eine schematische Draufsicht auf das vierte Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung aus 8.
- 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Sensoranordnung mit dem vierten Ausführungsbeispiel eines Magnetfeldsensors an der Endposition.
- 11 zeigt eine schematische Draufsicht auf das vierte Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung aus 10.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 11 ersichtlich ist, umfassen dargestellte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung 1, 1A, 1B, 1C, 1D zur berührungslosen linearen Positionserfassung jeweils ein Target 3, welches einen entlang eines Messwegs M verlaufenden Messwertgeber 4 umfasst, und einen Magnetfeldsensor 10, 10A, 10B, 10C, 10D, welcher beabstandet zum Messwertgeber 4 und relativ beweglich entlang des Messwegs M angeordnet ist und den Messwertgeber 4 zumindest teilweise überdeckt. Hierbei ist der Messwertgeber 4 magnetisch leitfähig ausgeführt, und der Magnetfeldsensor 10, 10A, 10B, 10C, 10D umfasst einen Träger 14A, 14B, 14C, 14D mit mindestens einem Messwertaufnehmer 12, welcher einen zwei- oder dreidimensionalen Erfassungsbereich aufweist, und mit mindestens einem Permanentmagneten 16A, 16B, 16C, 16D. Der mindestens eine Permanentmagnet 16A, 16B, 16C, 16D erzeugt ein lokales Magnetfeld 7A, 7B, 7C, 7D, dessen magnetischer Fluss in den Messwertgeber 4 eingeleitet wird. Der Messwertgeber 4 weist Mittel 5 auf, welche geeignet sind den eingeleiteten Magnetfluss in Abhängigkeit von der aktuellen Position A', A, A“ des Magnetfeldsensors 10, 10A, 10B, 10C, 10D entlang des Messwegs M zu beeinflussen. Der mindestens eine Messwertaufnehmer 12 erfasst eine aktuelle Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D und eine Auswerte- und Steuereinheit wertet die aktuelle Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D zur Bestimmung der aktuellen Position A', A, A“ des Magnetfeldsensors 10, 10A, 10B, 10C, 10D bezogen auf den Messweg M aus.
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Wie aus 1 bis 11 weiter ersichtlich ist, ist der Messwertgeber 4 in den dargestellten Ausführungsbeispielen als Stahlplatte mit Schlitz ausgeführt, welcher einen Luftspalt 5A mit vorgegebener Breite B und Länge L vorgibt, dessen Längsrichtung in einem vorgegebenen Winkel zum Messweg M verläuft. Selbstverständlich kann der Messwertgeber 12 auch aus einem anderen geeigneten ferromagnetischen Material hergestellt werden.
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Wie aus 1 bis 11 weiter ersichtlich ist, ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen nur ein Messwertaufnehmer 12 unterhalb des Luftspalts 5A auf einer dem Messwertgeber 4 zugewandten Oberfläche des Trägers 14A, 14B, 14C, 14D angeordnet. Zudem ist zwischen dem Messwertaufnehmer 12 und dem Messwertgeber 4 ein Abstandshalter 11 angeordnet. Der Messwertaufnehmer 12 kann beispielsweise als Hallsensorelement oder als GMR-Sensorelement oder als AMR-Sensorelement ausgeführt werden. In den dargestellten Ausführungsbeispielen weist der Messwertaufnehmer 12 einen zweidimensionalen Erfassungsbereich auf und kann die Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D in der y-z-Ebene erfassen. Alternativ kann der Messwertaufnehmer 12 einen dreidimensionalen Erfassungsbereich aufweisen und kann die Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D im x-y-z-Raum erfassen. Der Messwertaufnehmer 12 erfasst in einer Ausgangsposition A' die Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D an einem ersten Rand 5.1 des Luftspalts 5A. In einer Endposition A“ erfasst der Messwertaufnehmer 12 die Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D an einem zweiten Rand 5.2 des Luftspalts 5A. Wird der Magnetfeldsensor 10, 10A, 10B, 10C, 10D bzw. der Träger 14A, 14B, 14C, 14D mit Messwertaufnehmer 12 und dem mindestens einen Permanentmagneten 16A, 16B, 16C, 16D entlang des Messwegs M bewegt, dann erzeugt der Permanentmagnet 16A, 16B, 16C, 16D an der aktuellen Position A', A, A“ das lokale Magnetfeld 7A, 7B, 7C, 7D, welches über die Breite B durch den Luftspalt 5A verläuft. Da der Luftspalt 5A einen vorgegebenen Winkel zum Messweg M aufweist, bewegt sich der Messwertaufnehmer 12 bei der Bewegung entlang des Messwegs M über die Breites B des Luftspalts 5A von der Ausgangsposition A' zur Endposition A“ und erfasst über die Breite B des Luftspalts 5A die Richtung R des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D. Da die Richtung des Magnetfelds 7A, 7B, 7C, 7D sich über die Breite B des Luftspalts 5A ändert, repräsentiert die erfasste Richtung R des Magnetfelds die aktuelle Position A des Messwertaufnehmers 12 entlang des Messwegs M.
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Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1A mit einem ersten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 10A ein Permanentmagnet 16A unterhalb des Messwertaufnehmers 12 auf einer dem Messwertgeber 4 abgewandten Oberfläche des Trägers 14A angeordnet. Der Permanentmagnet 16A überdeckt den Messwertaufnehmer 12 und den Luftspalt 5A. Zudem leiten zwei magnetische Leiter 18A den magnetischen Fluss in Richtung Messwertgeber 4 und schließen einen Magnetkreis. Der Magnetkreis verläuft ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 16A, über einen linken magnetischen Leiter 18A, durch den Abstandshalter 11 in den Messwertgeber 4, durch den Luftspalt 5A und wieder in den Messwertgeber 4 und von dort durch den Abstandshalter 11 in einen rechten magnetischen Leiter 18A und dann in den Südpol des Permanentmagneten 16A. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, erfasst der Messwertaufnehmer 12 in der dargestellten Ausgangsposition A' des Magnetfeldsensors 10A die Richtung R des am ersten Rand 5.1 des Luftspalts 5A aus dem Messwertgeber 4 austretenden Magnetfelds 7A. In der in 3 dargestellten Zwischenposition A des Magnetfeldsensors 10A erfasst der Messwertaufnehmer 12 die Richtung R das im Wesentlichen waagerecht verlaufenden Magnetfelds 7A. In der in 4 dargestellten Endposition A“ des Magnetfeldsensors 10A erfasst der Messwertaufnehmer 12 die Richtung R des am zweiten Rand 5.2 des Luftspalts 5A in den Messwertgeber 4 eintretenden Magnetfelds 7A.
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Wie aus 5 weiter ersichtlich ist, sind im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1B mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 10B zwei Permanentmagnete 16B seitlich neben dem Messwertaufnehmer 12 in den Träger 14B integriert und in Richtung Messwertgeber 4 ausgerichtet. Zur Verstärkung des Magnetfelds 7B und zum Schließen des Magnetkreises ist ein magnetischer Leiter 18B auf einer dem Messwertgeber 4 abgewandten Oberfläche des Trägers 14B angeordnet, welcher die beiden Permanentmagnete 16B miteinander verbindet und den Luftspalt 5A überdeckt. Der Magnetkreis verläuft ausgehend vom Nordpol eines linken Permanentmagneten 16B durch den Abstandshalter 11 in den Messwertgeber 4, durch den Luftspalt 5A wieder in den Messwertgeber 4 und von dort durch den Abstandshalter 11 in den Südpol des rechten Permanentmagneten 16B und vom Nordpol des rechten Permanentmagneten durch den magnetischen Leiter 18B zurück in den Südpol des linken Permanentmagneten 16B. Durch die Nähe zum Target 2 bzw. zum Messwertgeber 4 können die beiden Permanentmagnete 16B kleiner als der Permanentmagnet 16A des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt werden.
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Wie aus 6 und 7 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1C mit einem dritten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 10C ein Permanentmagnet 16C unter dem Messwertaufnehmer 12 in den Träger 14C integriert. Hierbei überdeckt der Messwertaufnehmer 12 den Permanentmagneten 16C. Zudem ist ein magnetischer Leiter 18C auf einer dem Messwertgeber 4 abgewandten Oberfläche des Trägers 14C angeordnet und überdeckt den Messwertaufnehmer 12 und den Luftspalt 5A.
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Wie aus 5 und 6 weiter ersichtlich ist, entstehen durch diese Anordnung zwei Magnetkreise. Hierbei verläuft ein erster Magnetkreis ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 16C durch den Messwertaufnehmer 12 und den Abstandshalter 11, durch den Luftspalt 5A zum ersten Rand 5.1 des Luftspalts 5A und in den Messwertgeber 4 und von dort durch den Abstandshalter 11 und den Träger 14C in den magnetischen Leiter 18C und zurück in den Südpol des Permanentmagneten 16C. Ein zweiter Magnetkreis verläuft ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 16C durch den Messwertaufnehmer 12 und den Abstandshalter 11, durch den Luftspalt 5A zum zweiten Rand 5.2 des Luftspalts 5A und in den Messwertgeber 4 und von dort durch den Abstandshalter 11 und den Träger 14C in den magnetischen Leiter 18C und zurück in den Südpol des Permanentmagneten 16C. In der in 6 dargestellten Zwischenposition A des Magnetfeldsensors 10C ist die Stärke der beiden Magnetkreise gleich groß. In der in 7 dargestellten Ausgangsposition A' des Magnetfeldsensors 10C ist die Stärke des linken Magnetkreises größer als die Stärke des rechten Magnetkreises.
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Wie aus 8 bis 11 weiter ersichtlich ist, ist im dargestellten vierten Ausführungsbeispiel der Sensoranordnung 1D mit einem vierten Ausführungsbeispiel des Magnetfeldsensors 10D ein Permanentmagnet 16D in Richtung des Messwegs M nach dem Messwertaufnehmer 12 in den Träger 14D integriert und überdeckt den Luftspalt 5A. Des Weiteren ist unter dem Permanentmagneten 16D ein magnetischer Leiter 18D auf einer dem Messwertgeber 4 abgewandten Oberfläche des Trägers 14D angeordnet und überdeckt den Permanentmagneten 16D und den Luftspalt 5A. Der Permanentmagnet 16D kann in dieser Konfiguration näher am Target 3 bzw. dem Messwertgeber 4 angeordnet werden, wodurch ein größeres Magnetfeld 7D erzeugt wird. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann ein Permanentmagnet 16D in Richtung des Messwegs M vor dem Messwertaufnehmer 12 in den Träger 14D integriert werden.
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Wie aus 8 und 10 weiter ersichtlich ist, entstehen auch durch diese Anordnung zwei Magnetkreise. Hierbei verläuft ein erster Magnetkreis ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 16C durch den Abstandshalter 11 in den Messwertgeber 4 und von dort am ersten Rand 5.1 in den Luftspalt 5A und über den Abstandshalter 11 in den magnetischen Leiter 18D und zurück in den Südpol des Permanentmagneten 16D. Ein zweiter Magnetkreis verläuft ausgehend vom Nordpol des Permanentmagneten 16D durch den Abstandshalter 11 in den Messwertgeber 4 und von dort am zweiten Rand 5.2 in den Luftspalt 5A und über den Abstandshalter 11 in den magnetischen Leiter 18D und zurück in den Südpol des Permanentmagneten 16D. In der in 8 und 9 dargestellten Zwischenposition A des Magnetfeldsensors 10D ist die Stärke der beiden Magnetkreise gleich groß. In der in 10 und 11 dargestellten Endposition A' des Magnetfeldsensors 10D ist die Stärke des rechten Magnetkreises größer als die Stärke des linken Magnetkreises.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Positionserfassung durch die Verwendung mehrerer Messwertaufnehmer oder mehrerer Luftspalte weiter verbessern, um die Auflösung, den Arbeitsbereich oder die Immunität gegen äußere Felder zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004033083 A1 [0004]
