DE19927759A1 - Magnetic distance measuring device - Google Patents

Magnetic distance measuring device

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DE19927759A1
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DE1999127759
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Rudolf Gebhardt
Herbert Blasig
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Siemens Krauss Maffei Lokomotiven GmbH
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Abstract

The device monitors the relative spacing between an object and a active organ (1) with permanent magnetic teeth (3), or a passive organ of a ferromagnetic material, using a permanent magnet attached to the object, at least one electromagnetic transducer (9) and an evaluation device. One pole face of the permanent magnet faces the organ, with the electromagnetic transducer attached to its side face, the position of the neutral zone within the permanent magnet unaffected by the position of the monitored organ.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur magnetischen Ab­ standsmessung zur Überwachung des Abstandes zwischen einem Objekt und einem Organ, das mit Zähnen aus Permanentmagneten besetzt ist (aktives Organ) oder das aus ferromagnetischem Material besteht (passives Organ). Bevorzugtes Anwendungsge­ biet der vorliegenden Erfindung ist die Überwachung der Dis­ tanz zwischen einem ferromagnetischen gezahnten Polrad und einem magnetisch sensitiven, in unmittelbarer Nähe des Pol­ rades positionierten Sensor zur Ermittlung von Drehzahl, Geschwindigkeit, Weg, Beschleunigung und Drehrichtung des Polrades.The invention relates to a device for magnetic Ab level measurement to monitor the distance between one Object and an organ with teeth made of permanent magnets is occupied (active organ) or that of ferromagnetic Material exists (passive organ). Preferred application The present invention is to monitor the dis dance between a ferromagnetic toothed magnet wheel and a magnetically sensitive, in the immediate vicinity of the pole wheel positioned sensor for determining speed, Speed, distance, acceleration and direction of rotation of the Pole wheel.

Stand der TechnikState of the art

Für die berührungslose Erfassung der Drehbewegung eines fer­ romagnetischen (passiven) oder permanentmagnetischen (ak­ tiven) Zahnrades werden Sensoren mit magneto-elektrischen Wandlern verwendet, die die Bewegung des Zahnrads in Form von Feldstärkeänderungen erfassen und in elektrische Signale um­ wandeln (DE-PS 30 41 041). In der Praxis werden diese mag­ neto-elektrischen Wandler sehr dicht an dem Zahnrad posi­ tioniert, um eine hohe Störfestigkeit, beispielsweise gegen äußere magnetische Störfelder, zu gewährleisten. Typische Ab­ stände liegen im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm. Bei diesen ger­ ingen Abständen besteht leicht die Gefahr, daß der Sensor un­ bemerkt beschädigt wird, beispielsweise aufgrund von Ver­ schleißerscheinungen in den Achslagern, die das Polrad tra­ gen. Insbesondere im dynamischen Betriebszustand von z. B. Schienenfahrzeugen ist es wichtig, den sich ändernden Abstand zu kennen, um eine unbemerkte Beschädigung des Sensors und damit dessen Ausfall zu verhindern (Sicherheitsaspekt). Die Abstandsbestimmung wird zur Zeit am ruhenden Zahnrad mit einer Fühlerlehre (Spion) abhängig vom individuellen Gefühl des Prüfers (satter, aber nicht klemmender Sitz der Fühler­ lehre) entsprechend ungenau durchgeführt. Außerdem ist es hierzu erforderlich, ein oder mehrere Teile zu demontieren, bis das Zahnrad zugänglich ist.For the contactless detection of the rotation of a fer romagnetic (passive) or permanent magnetic (ak tive) gearwheel are sensors with magneto-electrical Transducers used the movement of the gear in the form of Detect field strength changes and convert them into electrical signals convert (DE-PS 30 41 041). In practice, they will like this neto-electrical converter very close to the gear posi tioned to a high immunity, for example against to ensure external magnetic interference fields. Typical Ab stands are in the range of 0.1 to 1.5 mm. With these ger Ingen intervals there is a slight risk that the sensor un is damaged, for example due to Ver signs of wear in the axle bearings, which the magnet wheel tra gen. Especially in the dynamic operating state of z. B. It is important for rail vehicles to change the distance to know about undetected damage to the sensor and thus preventing its failure (safety aspect). The Distance determination is currently on the stationary gear a feeler gauge (spy) depending on the individual feeling  of the inspector (full but not jammed seat of the sensor teaching) carried out accordingly inaccurately. Besides, it is necessary to dismantle one or more parts, until the gear is accessible.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der der Abstand zwischen ei­ nem Sensor und einem Polrad sowohl im Ruhezustand als auch im dynamischen Betriebszustand in einfacher Weise gemessen und überwacht werden kann.Proceeding from this, the invention is based on the object specify a device with which the distance between egg nem sensor and a magnet wheel both in the idle state and in dynamic operating state measured in a simple manner and can be monitored.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Hauptvorteil der Erfindung liegt in folgendem:This object is achieved by a device with solved the features of claim 1. The main advantage of Invention is as follows:

Kernpunkt der Erfindung ist die Verwendung eines Permanent­ magneten, dessen dem gezahnten Organ zugewandte Polfläche im Verhältnis zu dem Polradmodul genügend groß ist, so daß die Lage der neutralen Zone in dem Permanentmagneten nahezu un­ beeinflußt von der jeweiligen Polradstellung ist. Unter Pol­ radmodul wird das Verhältnis der Anzahl der Zähne zu dem Teilkreisdurchmesser (je nach Zahnform in etwa mittlerer Durchmesser) des Polrades verstanden. Das eingangs genannte Verhältnis wird bestimmt durch die Abmessung lp des Perma­ nentmagneten in Richtung der Polradbewegung (siehe Fig. 1) und der durch das Polradmodul bestimmten Zahnperiode lz (siehe Fig. 1). Dieses Verhältnis lp zu lz sollte möglichst mehr als 1,5 betragen.The key point of the invention is the use of a permanent magnet, the pole face facing the toothed organ of which is sufficiently large in relation to the pole wheel module, so that the position of the neutral zone in the permanent magnet is almost unaffected by the respective pole wheel position. The pole wheel module is understood to mean the ratio of the number of teeth to the pitch circle diameter (depending on the tooth shape, approximately the mean diameter) of the pole wheel. The ratio mentioned at the outset is determined by the dimension lp of the permanent magnet in the direction of the magnet wheel movement (see FIG. 1) and the tooth period lz determined by the magnet wheel module (see FIG. 1). This ratio lp to lz should be more than 1.5 if possible.

Da die neutrale Zone unbeeinflußt von der jeweiligen Polrad­ stellung ist, kann mit einem an der Seitenfläche des Perma­ nentmagneten angebrachten magneto-elektrischen Wandler der Abstand d0 zwischen Polradstirnfläche und der Sensorvorder­ kante bzw. seiner dem Organ zugewandten Oberfläche auch in Ruhestellung des Polrades bestimmt werden. Vorteilhaft wird der magneto-elektrische Wandler in der neutralen Zone selbst angebracht, da dann das Meßsignal Null beträgt, da sich die für die Signalerzeugung verantwortlichen radialen Anteile des magnetischen Feldes über die Gesamtheit der magnetfeldemp­ findlichen Fläche gegenseitig aufheben.Because the neutral zone is unaffected by the respective pole wheel position, can be placed on the side of the Perma Magnet attached to the magneto-electrical converter Distance d0 between the face of the magnet wheel and the sensor front edge or its surface facing the organ also in The rest position of the magnet wheel can be determined. Will be beneficial the magneto-electrical converter in the neutral zone itself  attached, because then the measurement signal is zero, since the radial portions of the. responsible for signal generation magnetic field over the entirety of the magnetic field cancel each other out.

In der Praxis wird folgendermaßen vorgegangen:In practice, the procedure is as follows:

Bei einem an sich bekannten Impulsgeber (siehe z. B. DE-PS 30 41 041) ist dessen Arbeitsabstand (Nennabstand) bekannt. Die Polräder sind in der Regel normiert. Aufgrund des bekannten Arbeitsabstandes steht auch fest, wo sich die neu­ trale Zone im Betriebszustand befindet. Daher kann bei der Fertigung der Impulsgeber ein magneto-elektrischer Wandler so an der Seitenfläche des Permanentmagneten angebracht werden, daß er sich dann in der neutralen Zone befindet, wenn der Im­ pulsgeber im Arbeitsabstand zu dem Polrad positioniert wird. Dies bedeutet, daß beim Einbau eines derartigen Impulsgebers die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile (s. o.) vermieden werden, da beim Einbau nur noch darauf geachtet werden muß, daß der seitlich an dem Permanentmagneten ange­ brachte magneto-elektrische Wandler ein Ausgangssignal von Null anzeigt. Durch das oben erwähnte Verhältnis von lp/lz wird sichergestellt, daß die jeweilige Polradposition keine Rolle spielt, so daß im Ergebnis eine statisch integrierende Abstandsmessung erfolgt. Sicherheitshalber kann nach dem Ein­ bau auch eine dynamische Abstandsmessung erfolgen, d. h. bei rotierendem Polrad. Dabei sollte sich ebenfalls das Ausgangs­ signal Null ergeben. Bei relativ kleinem Verhältnis lp/lz können sich geringfügige Abweichungen ergeben. Mit größerem lp/lz schwindet der Einfluß der jeweiligen Zahnstellung (Pol­ radposition) auf die statische Messung, so daß die Abstands­ messungen im statischen und im dynamischen Zustand jeweils das Ausgangssignal Null ergeben. Der Betrieb des magneto­ elektrischen Wandlers in der neutralen Zone hat den Vorteil, daß der Wandler im Nullabgleich betrieben wird und damit auch thermisch das stabilste Verhalten zeigt. Selbstverständlich kann der Wandler auch außerhalb der neutralen Zone angebracht werden. In diesem Falle ist eine geeignete Kalibrierung er­ forderlich, so daß ein bestimmtes Ausgangssignal einem bes­ timmten Abstand (z. B. dem Nennabstand) der Sensorvorderkante bzw. der dem Polrad zugewandten Oberfläche des Permanentma­ gneten zu der Polradstirnfläche entspricht. Da der magneto­ elektrische Wandler in diesem Fall nicht mehr im Nullabgleich betrieben wird, sind die thermischen Einflüsse auf die Meßsignale zu berücksichtigen.With a pulse generator known per se (see, for example, DE-PS 30 41 041) the working distance (nominal distance) is known. The pole wheels are usually standardized. Because of the known working distance is also clear where the new central zone is in the operating state. Therefore at Manufacturing the encoder a magneto-electric converter like this be attached to the side surface of the permanent magnet, that he is in the neutral zone when the Im pulse generator is positioned at a working distance from the magnet wheel. This means that when installing such a pulse generator the disadvantages known from the prior art (see above) can be avoided, since only care is taken during installation must be that the side of the permanent magnet brought an output signal from magneto-electrical converters Displays zero. Due to the above-mentioned ratio of lp / lz it is ensured that the respective pole wheel position is none Role plays, so that in the result a statically integrating Distance measurement takes place. For safety's sake, after the one dynamic distance measurement, d. H. at rotating magnet wheel. This should also be the starting point result in signal zero. With a relatively small ratio lp / lz there may be slight deviations. With bigger lp / lz the influence of the respective tooth position (Pol wheel position) on the static measurement, so that the distance measurements in static and dynamic states result in the output signal zero. Operation of the magneto electrical converter in the neutral zone has the advantage that the converter is operated in zero adjustment and thus also thermally shows the most stable behavior. Of course the converter can also be installed outside the neutral zone  become. In this case it is a suitable calibration required, so that a certain output signal a particular the distance (e.g. the nominal distance) of the front edge of the sensor or the surface of the permanentma facing the pole wheel corresponds to the face of the magnet wheel. Since the magneto electrical converters in this case no longer in the zero adjustment is operated, the thermal influences on the Measurement signals to be considered.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 12 gekennzeichnet. Die Ausbildung der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 4 hat den Vorteil, daß von dem magneto-elektrischen Wandler im Betrieb­ szustand, d. h. bei Anordnung des Objekts im Sollabstand, kein Meßsignal erzeugt wird, da sich die für die Signaler­ zeugung verantwortlichen radialen Anteile des magnetischen Feldes über die Gesamtheit der magnetfeldempfindlichen Fläche gegenseitig aufheben. Diese Ausgestaltung hat den zusätzli­ chen Vorteil, daß die magneto-elektrischen Wandler durch den Betrieb im Nullabgleich auch thermisch das stabilste Verhal­ ten zeigen. Die Ausgestaltung nach einem der Unteransprüche 10 bis 12 hat den besonderen Vorteil, daß man mit nur einem Permanentmagneten auskommt, um einerseits die Bewegung des Polrades mit magneto-elektrischen Wandlern zu erfassen und damit andererseits durch den in der neutralen Zone ange­ brachten weiteren magneto-elektrischen Wandler der Abstand zwischen dem Sensor und dem Polrad überwacht werden kann.Advantageous refinements and developments are with the Features of subclaims 2 to 12 characterized. The Training of the device according to claim 4 has the Advantage of the magneto-electrical converter in operation state, d. H. if the object is arranged at the target distance, no measurement signal is generated, because the signaler generation responsible radial portions of the magnetic Field over the entirety of the magnetic field sensitive area cancel each other out. This configuration has the additional Chen advantage that the magneto-electrical converter through the Operation in zero adjustment also thermally the most stable behavior show. The design according to one of the subclaims 10 to 12 has the particular advantage that you can use only one Permanent magnets needs to move the movement of the Magnetic wheel with magneto-electrical transducers and so on the other hand by the in the neutral zone brought further magneto-electric transducers the distance can be monitored between the sensor and the magnet wheel.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len und unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 näher erläu­ tert.The invention will be explained in more detail using Ausführungsbeispie len and with reference to FIGS . 1 and 2.

Fig. 1 zeigt ein ferromagnetisches gezahntes Organ 1, bei­ spielsweise ein Zahnrad oder eine Zahnstange, welches in Richtung des Pfeils 2 beweglich ist. In einem Abstand dp von den Zähnen 3 ist ein Permanentmagnet 4 angeordnet, dessen eine Polfläche, z. B. die N-Polfläche, den Zähnen zugewandt ist und einen Sensor 5 zur Erfassung der Bewegung des Organs 1 trägt. Der Sollabstand des Sensors 5 von den Zähnen 3 ist mit do bezeichnet. Im Betriebszustand, d. h. während der Bewe­ gung des Organs 1, ist darauf zu achten, daß der Abstand d des Sensors 5 von den Zähnen 3 einen vorgebbaren Minimalwert dmin nicht unter- und einen vorgebbaren Maximalwert dmax nicht überschreitet. Bei Unterschreiten des Minimalwertes besteht die Gefahr, daß der Sensor 5 mit den Zähnen 3 in Berührung kommt und beschädigt wird, so daß in der Regel der gesamte Meßkopf ausgetauscht werden muß. Bei Überschreiten des Maxi­ malwertes ist mit Funktionseinbußen bei der Meßwerterfassung mit dem Sensor 5 zu rechnen. Der Sensor 5 besteht z. B. aus zwei magneto-elektrischen Wandlerpaaren 6 und 7, die elek­ trisch als Doppelbrückenschaltung ausgebildet sind. Ein der­ artiger Sensor ist an sich bekannt und in der DE-PS 30 41 041 beschrieben. Die neutrale Zone 8, die bei einem freien Perma­ nentmagnet in der Regel in dessen Mitte liegt, ist vorliegend durch den starken Einfluß des in unmittelbarer Nähe befindli­ chen ferromagnetischen Organs 1 etwas nach oben verschoben (in Fig. 1 übertrieben dargestellt). In dieser neutralen Zone 8 ist ein weiterer elektromagnetischer Wandler 9, beispiel­ sweise ein Hall-Generator, so angebracht, daß seine magnet­ feldempfindliche Fläche parallel zur Tangentialkomponente des magnetischen Feldes des Permanentmagneten ausgerichtet ist. Aufgrund der Positionierung in der neutralen Zone heben sich die radialen Anteile des magnetischen Feldes, die bei dem Wandler 9 allein für die Signalerzeugung verantwortlich sind, über die Gesamtheit der magnetfeldempfindlichen Fläche gegen­ seitig auf, so daß das Ausgangssignal also Null ist. Durch den Betrieb des Wandlers um den Nullpunkt weist dieser auch thermisch das stabilste Verhalten auf. In der Regel erfolgt die Positionierung des Wandlers 9 auf dem Permanentmagnet in der Weise, daß der Permanentmagnet in einem Abstand d von einem rotierenden Polrad (Testpolrad) gehalten wird, der einem Sollabstand d0 des Sensors 5 von den Zähnen 3 ent­ spricht und daß der Wandler 9 unter Beobachtung seines Aus­ gangssignals in der Position an dem Permanentmagnet befestigt wird, in der das Ausgangssignal Null ist, der Wandler 9 sich also in der neutralen Zone 8 befindet. Fig. 1 shows a ferromagnetic toothed organ 1 , for example, a gear or a rack, which is movable in the direction of arrow 2 . At a distance d p from the teeth 3 , a permanent magnet 4 is arranged, the one pole face, z. B. the N-pole face facing the teeth and carries a sensor 5 for detecting the movement of the organ 1 . The target distance of the sensor 5 from the teeth 3 is denoted by d o . In the operating state, ie during the movement of the organ 1 , care must be taken that the distance d of the sensor 5 from the teeth 3 does not fall below a predeterminable minimum value d min and does not exceed a predeterminable maximum value d max . If the minimum value is undershot, there is a risk that the sensor 5 will come into contact with the teeth 3 and be damaged, so that the entire measuring head generally has to be replaced. If the maximum value is exceeded, the function of sensor 5 can be reduced when the measured value is recorded. The sensor 5 consists, for. B. from two magneto-electrical transducer pairs 6 and 7 , which are designed elec trically as a double bridge circuit. One of the sensor is known per se and described in DE-PS 30 41 041. The neutral zone 8 , which is with a free permanent magnet usually in the middle, is here slightly shifted upward by the strong influence of the ferromagnetic organ 1 in the immediate vicinity Chen (shown exaggerated in Fig. 1). In this neutral zone 8 , another electromagnetic transducer 9 , for example a Hall generator, is mounted so that its magnetic field-sensitive surface is aligned parallel to the tangential component of the magnetic field of the permanent magnet. Due to the positioning in the neutral zone, the radial portions of the magnetic field, which are solely responsible for the signal generation in the transducer 9, cancel each other out over the entirety of the magnetic field-sensitive surface, so that the output signal is therefore zero. By operating the transducer around the zero point, it also exhibits the most stable behavior thermally. In general, the positioning of the transducer 9 on the permanent magnet is carried out in such a way that the permanent magnet is held at a distance d from a rotating magnet wheel (test pole wheel) which speaks a desired distance d 0 of the sensor 5 from the teeth 3 and that Transducer 9 is observed while observing its output signal in the position on the permanent magnet in which the output signal is zero, the converter 9 is thus in the neutral zone 8 .

Wird die gesamte Anordnung aus Permanentmagnet 4, Sensor 5 und Wandler 9 dem Organ 1 angenährt (Abstand kleiner als Sol­ labstand d0), so bewirkt dies eine Verschiebung der neutralen Zone 8 und somit ein vorzeichenbehaftetes, betragsmäßig an­ steigendes Ausgangssignal an dem Wandler 9. Wird die Anord­ nung von dem Organ 1 entfernt (Abstand größer als Sollabstand d0), wird das Vorzeichen des Ausgangssignals umgekehrt. Daher kann allein aus dem Vorzeichen des Ausgangssignals entnommen werden, ob sich der Abstand zwischen dem Sensor 5 und dem Or­ gan 1 verringert oder vergrößert. Die Kurve 1 in Fig. 2 zeigt schematisch den Verlauf des Ausgangssignals des Wandlers 9, z. B. die Ausgangsspannung UH eines Hall-Generators, in Ab­ hängigkeit vom Abstand d des Sensors 5 von den Zähnen 3. Beim Sollabstand d0 befindet sich der Wandler 9 in der neutralen Zone 8 und UH ist gleich Null. Bei einer Verringerung des Ab­ standes nimmt der Einfluß des ferromagnetischen Organs 1 zu, was zu einer Verschiebung der neutralen Zone 8 in Richtung des Nordpols führt. Da sich der Wandler 9 dann außerhalb der neutralen Zone befindet, wird ein Ausgangssignal UH<O er­ zeugt. Bei weiterer Annäherung nimmt der Wert von UH betrags­ mäßig zu bis zu einem Endwert UH(d = 0). Bei einer Vergrößerung des Abstandes nimmt der Einfluß des ferromagnetischen Organs 1 ab, was zu einer Verschiebung der neutralen Zone 8 in Rich­ tung des Südpols führt. Der Wandler 9 befindet sich wieder außerhalb der neutralen Zone und ein Ausgangssignal UH<O liegt vor. Mit zunehmender Entfernung schwindet der Einfluß des ferromagnetischen Organs 1 und ein Maximalwert UH(d = ∞) wird erreicht. In diesem Fall befindet sich die neutrale Zone 8 in einer Position, wie sie bei einem freien Permanentmagnet vorliegt, also in der Regel in der Mitte, und der Wandler 9 befindet sich in seiner maximalen Entfernung von dieser neu­ tralen Zone. Im Betriebszustand, also während der Bewegung des Organs 1 ist darauf zu achten, daß die Abweichungen des Abstandes d vom Sollwert d0 die vorgegebenen Grenzwerte dmin und dmax nicht übersteigen. Dies geschieht in einfacher Weise durch die Überwachung des Ausgangssignals UH des Wandlers 9.If the entire arrangement of permanent magnet 4 , sensor 5 and transducer 9 is brought closer to the organ 1 (distance smaller than sol labstand d 0 ), this causes a shift in the neutral zone 8 and thus a signed output signal with increasing amount at the transducer 9 . If the arrangement is removed from the organ 1 (distance greater than the desired distance d 0 ), the sign of the output signal is reversed. It can therefore be seen from the sign of the output signal whether the distance between the sensor 5 and the organ 1 is decreasing or increasing. Curve 1 in Fig. 2 shows schematically the course of the output signal of the converter 9 , z. B. the output voltage U H of a Hall generator, in dependence on the distance d of the sensor 5 from the teeth 3rd At the desired distance d 0 , the converter 9 is in the neutral zone 8 and U H is zero. With a reduction in the state from the influence of the ferromagnetic organ 1 increases, which leads to a shift of the neutral zone 8 in the direction of the north pole. Since the converter 9 is then outside the neutral zone, an output signal U H <O is generated. With further approximation, the value of U H increases in amount up to a final value U H (d = 0). With an increase in the distance, the influence of the ferromagnetic organ 1 decreases, which leads to a shift of the neutral zone 8 in the direction of the south pole. The converter 9 is again outside the neutral zone and an output signal U H <O is present. With increasing distance, the influence of the ferromagnetic organ 1 disappears and a maximum value U H (d = ∞) is reached. In this case, the neutral zone 8 is in a position as is the case with a free permanent magnet, that is to say generally in the middle, and the transducer 9 is at its maximum distance from this neutral zone. In the operating state, that is to say during the movement of the organ 1 , care must be taken that the deviations of the distance d from the target value d 0 do not exceed the predetermined limit values d min and d max . This is done in a simple manner by monitoring the output signal U H of the converter 9 .

Die Vorzüge der Erfindung zeigen sich auch beim Einbau einer Meßvorrichtung gemäß Fig. 1 in ein Fahrzeug, z. B. ein Schie­ nenfahrzeug. Es ist nun nicht mehr erforderlich, ein oder mehrere Teile zu demontieren, um das Polrad für eine Fühler­ lehre zugänglich zu machen. Die Meßvorrichtung bzw. der mit dem Abstandssensor ausgestattete Impulsgeber muß lediglich in eine dafür vorgesehene Halterung geschoben werden, wobei das Ausgangssignal UH des Wandlers 9 zu beobachten ist. Bei UH = 0 befindet sich die Meßvorrichtung im Sollabstand do von dem Polrad und kann arretiert werden. Ob sich beim Einbau gegen­ über der Meßvorrichtung ein Zahn. 3 oder eine Zahnlücke befin­ det, ist von untergeordneter Bedeutung, solange die Polfläche im Verhältnis zu den Abmessungen von Zahn und Zahnlücke groß genug ist, so daß die Position der neutralen Zone möglichst unbeeinflußt bleibt. In der Praxis (Polrad nach DIN 867) sollte das Verhältnis von der Seitenlänge lp des Permanent­ magneten 4 zum periodischen Zahnabstand lz nicht kleiner als 1,5 sein. Im Ergebnis wird damit eine sowohl statisch als auch dynamisch integrierende Abstandsmessung erzielt.The advantages of the invention are also evident when installing a measuring device according to FIG. 1 in a vehicle, for. B. a rail vehicle. It is no longer necessary to disassemble one or more parts to make the magnet wheel accessible for a feeler gauge. The measuring device or the pulse generator equipped with the distance sensor only has to be pushed into a holder provided for this purpose, the output signal U H of the converter 9 being observable. When U H = 0, the measuring device is at the desired distance d o from the pole wheel and can be locked. Whether there is a tooth when installing against the measuring device. 3 or a tooth gap is of minor importance as long as the pole area is large enough in relation to the dimensions of the tooth and tooth gap so that the position of the neutral zone remains as unaffected as possible. In practice (pole wheel according to DIN 867), the ratio of the side length l p of the permanent magnet 4 to the periodic tooth spacing l z should not be less than 1.5. The result is a distance measurement that is both statically and dynamically integrated.

In Abwandlung zu dem bisher vorgestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den Wandler 9 in der neutralen Zone zu positionieren, wie sie in dem Permanentmagneten im ungestör­ ten Zustand vorliegt. Dann ergibt sich der Verlauf des Aus­ gangssignals UH gemäß der Kurve 2 von Fig. 2. In diesem Fall beträgt UH(d = ∞) = 0 und bei Annäherung der gesamten Anordung aus Permanentmagnet 4, Sensor 5 und Wandler 9 an das Organ 1 wird die neutrale Zone 8 nach oben verschoben und das Aus­ gangssignal UH nimmt betragsmäßig bis zu einem Endwert UH(d = 0) stetig zu. Dem Sollabstand d0 entspricht dann ein be­ stimmter Wert UH(d = d0). Entsprechendes gilt für die Grenz­ werte dmin und dmax. Im Ergebnis ist der Verlauf des Ausgangs­ signals UH identisch wie im ersten Ausführungsbeispiel. Die Kurve 2 ist lediglich nach unten verschoben und nähert sich für d→∞ dem Grenzwert UH (d = ∞) = 0. Da der Wandler 9 im Sol­ labstand d0 nicht im Nullpunkt (UH = 0) betrieben wird, ist die thermische Stabilität geringer als im ersten Ausführungs­ beispiel. In a modification of the previously presented embodiment, it is also possible to position the transducer 9 in the neutral zone, as it is in the permanent magnet in the undisturbed state. Then there is the course of the output signal U H according to curve 2 of Fig. 2. In this case, U H (d = ∞) = 0 and when the entire arrangement of permanent magnet 4 , sensor 5 and transducer 9 is approached to the organ 1 , the neutral zone 8 is shifted upwards and the output signal U H increases in amount up to a final value U H (d = 0). The target distance d 0 then corresponds to a certain value U H (d = d 0 ). The same applies to the limit values d min and d max . As a result, the course of the output signal U H is identical to that in the first embodiment. The curve 2 is only shifted downwards and approaches the limit value U H (d = ∞) = 0 for d → ∞. Since the converter 9 is not operated at zero point (U H = 0) at the sol lab stand d 0 , the is thermal stability less than in the first embodiment example.

BezugszeichenlisteReference list

11

gezahntes Organ, z. B. Zahnrad oder Zahnstange
toothed organ, e.g. B. gear or rack

22nd

Bewegungsrichtung
Direction of movement

33rd

Zähne
teeth

44

Permanentmagnet
Permanent magnet

55

Sensor zur Erfassung der Bewegung des Organs Sensor for detecting the movement of the organ

11

66

, ,

77

magneto-elektrische Wandlerpaare
magneto-electrical transducer pairs

88th

neutrale Zone
neutral zone

99

magneto-elektrischer Wandler zur Überwachung des Abstandes des Sensors magneto-electrical converter for monitoring the distance of the sensor

55

zum Organ to the organ

11

Claims (12)

1. Vorrichtung zur magnetischen Abstandsmessung zur Überwa­ chung des Abstandes zwischen einem Objekt und einem Organ, das mit Zähnen aus Permanentmagneten besetzt ist (aktives Or­ gan) oder das aus ferromagnetischem Material besteht (pas­ sives Organ), bestehend aus einem Permanentmagneten, wenig­ stens einem magneto-elektrischen Wandler und einer Auswerte­ einrichtung, wobei eine Polfläche des Permanentmagneten dem Organ zugewandt ist, wobei das Objekt mit dem Permanentmagne­ ten ortsfest verbunden ist, wobei der oder die magneto-elek­ trischen Wandler an einer Seitenfläche des Permanentmagneten positioniert sind, und wobei die dem gezahnten Organ zuge­ wandte Polfläche des Permanentmagneten im Verhältnis zum Pol­ radmodul derart groß ist, daß die Lage der neutralen Zone in dem Permanentmagneten im wesentlichen unbeeinflußt von der jeweiligen Stellung des Organs ist.1. Device for magnetic distance measurement for monitoring the distance between an object and an organ, that has teeth made of permanent magnets (active Or gan) or made of ferromagnetic material (pas sives organ), consisting of a permanent magnet, little At least one magneto-electrical converter and an evaluation device, wherein a pole face of the permanent magnet the Organ facing, the object with the permanent magnet ten is connected in a fixed position, the magneto or the elec trical transducer on a side surface of the permanent magnet are positioned, and the zuge the toothed organ turned pole face of the permanent magnet in relation to the pole wheel module is so large that the location of the neutral zone in the permanent magnet essentially unaffected by the position of the organ. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung lp des Permanentmagneten in Richtung der Polradbewegung im Verhältnis zu der durch das Polradmodul bestimmten Zahnperiode lz mehr als 1,5 beträgt.2. Device according to claim 1, characterized, that the dimension lp of the permanent magnet in the direction of Magnet wheel movement in relation to that through the magnet wheel module certain tooth period lz is more than 1.5. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die magneto-elektrischen Wandler in der neutra­ len Zone positioniert ist bzw. sind, wie sie in dem Perma­ nentmagneten im ungestörten Zustand vorliegt, und daß die magnetfeldempfindliche Fläche des bzw. der Wandler parallel zur Tangentialkomponente des magnetischen Feldes des Perma­ nentmagneten ausgerichtet ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized, that the magneto-electric converter or transducers in the neutra len zone is positioned as they are in the perma nentmagneten in the undisturbed state, and that the Magnetic field sensitive surface of the transducer or transducers in parallel to the tangential component of the magnetic field of the perma magnet is aligned. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die magneto-elektrischen Wandler in der neutra­ len Zone positioniert ist bzw. sind, wie sie in dem Perma­ nentmagneten für einen vorgebbaren Abstand do (Sollabstand) des Objekts von dem Organ vorliegt, und daß die magnetfeld­ empfindliche Fläche des bzw. der Wandler parallel zur Tan­ gentialkomponente des magnetischen Feldes des Permanent­ magneten ausgerichtet ist.4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the one or more magneto-electric transducers is positioned in the neutra len zone as they are in the permanent magnet for a predeterminable distance d o (target distance) of the object from the Organ is present, and that the magnetic field sensitive surface of the transducer (s) is aligned parallel to the tan component of the magnetic field of the permanent magnet. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Organ um eine Zahnstange oder ein Zahnrad (Polrad) handelt.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized, that the organ is a rack or a gear (Polrad) acts. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als mageneto-elektrische Wandler Feldplatten und/oder Hallgeneratoren vorgesehen sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized, that as a mageneto-electrical converter field plates and / or Hall generators are provided. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung eine elektrische Brückenschaltung aufweist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized, that the evaluation device has an electrical bridge circuit having. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die magneto-elektrischen Wandler an dem Perma­ nentmagneten befestigt sind.8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized, that the magneto-electric converter or transducers on the perma Magnets are attached. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Objekt um einen Sensor zur Erfassung der Bewegung des Organs handelt, der auf der dem Organ zuge­ wandten Polfläche des Permanentmagneten angeordnet ist.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized, that the object is a sensor for detecting the Movement of the organ acts on the organ facing pole face of the permanent magnet is arranged. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor um einen oder mehrere magneto­ elektrische Wandler handelt, mit denen die Bewegung des Or­ gans in Form von Feldstärkeänderungen erfaßbar ist. 10. The device according to claim 9, characterized, that the sensor is one or more magneto electrical transducers with which the movement of the Or goose is detectable in the form of field strength changes.   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den magneto-elektrischen Wandlern zur Bewe­ gungserfassung um Feldplatten und/oder Hall-Generatoren han­ delt.11. The device according to claim 10, characterized, that it is in the magneto-electric transducers supply detection around field plates and / or Hall generators delt. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere magneto-elektrischen Wandler zur Bewegungserfas­ sung mit einer elektrischen Brückenschaltung vorgesehen sind.12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized, that several magneto-electrical transducers for motion detection solution are provided with an electrical bridge circuit.
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