DE3144283A1

DE3144283A1 - Messeinrichtung

Info

Publication number: DE3144283A1
Application number: DE19813144283
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 6232 Bad Soden Hauschild
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1981-11-07
Filing date: 1981-11-07
Publication date: 1983-05-19

Description

Meßeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung9 welche relativ zueinander beweglich einen Permanentmagneten und eine Sonde zur Magnetfeldmessung hat Eine solche Meßeinrichtung kann zum Beispiel zur Weg- oder Winkelmessung9 aber auch zur Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmessung dienen.
Gelangt ein stromführender Halbleiter in ein Magnetfeld9 so werden seine elektrischen Ladungsträger je nach Feldstärke des Magnetfeldes mehr oder weniger stark seitlich abgedrängt. Diese als Hall Effekt bekannte Erscheinung 1äRt sich für Meßeinrichtungen nutzen, wenn man einen solchen Halbleiter entlang eines Magneten bewegt und dabei einen vom Halbleiter ausgehenden Querstrom mißt Abgesehen von der Nutzung des Hall-Effektes ist es seit Jahrzehnten bekannt, die Widerstandserhöhung des Wismuts im magnetischen Feld für meßtechnische Zwecke heranzuziehen.
Um zur Wegmessung entlang eines Weges eine unterschiedliche, auf die Sonde wirkende Feldstrke zu erzielen9 bietet es sich an, den Abstand des Magneten von der Sonde entlang des Weges zu variieren. Nachteilig dabei ist, daß der maximal mögliche Bereich, in dem der Sensor beeinflußt werden kann, relativ klein ist. Durch Abstandsänderungen zwischen Magnet und Sensor kann man deshalb keine längere Strecken, wie zum Beispiel den Füllstand in einem Behälter messen.
Ein möglicher Ausweg bestünde darin, eine unterschiedlich hoch aufmagnetisierte Scheibe an dem Sensor vorbei zu führen. Leider hat die Praxis gezeigt, daß bei einer solchen Anordnung eine gewisse magnetische Instabilität eintritt und die Luftspaltinduktion im Laufe der Zeit geringer wird. Dies ließe sich zwar vermeiden, wenn man die Scheibe bis zur Sättigung magnetisiert und anschließend über die Länge unterschiedlich entmagnetisiert. Man müßte hierzu jedoch einen unverhältnismäßig hohen Arbeitsaufwand betreiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit der mit möglichst geringem technischem Aufwand wegabhängige elektrische Signale erzeugbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegehenen Maßnahmen gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich auf einfache Weise durch Breitenänderung des Magneten eine über seine Länge unterschiedliche Feldstärke erzeugen läßt, so daß die Position der Sonde aufgrund des von ihr erzeugten elektrischen Meßwertes sehr genau bestimmt werden kann. Aufgrund dieses Merkmales sind auch zur Erzielung hoher Meßgenauigkeit keine hohen Fertigungsgenauigkeiten bei der Herstellung der Meßeinrichtung erforderlich. Die erfindungagemäße Meßeinrichtung eignet sich vorzugsweise zur Füllstandsmessung in einem Behälter, sie kann jedoch auch als Winkelgeber oder Drehzahl- oder Geschwindigkeitsmeßeinrichtung eingesetzt werden.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist besonders billig, wenn sie wie im Anspruch 2 angegeben gestaltet ist. Der Dünnschichtmagnet kann zum Beispiel durch Aufsputtern oder Aufdampfen aber auch durch Aufwalzen einer Folie erzeugt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Permanentmagnet über seiTe Länge in der Breite stetig und gleichmäßig zunimmt. Eine solche Ausgestaltung eignet sich besonders zur exakten Wegmessung zweier relativ zueinander beweglicher. Teile, beispielsweise zur Füllstandsmessung.
Für manche Anwendungsfälle kann es auch vorteilhaft sein, die Breite des Permanentmagneten über seine Länge zwar stetig, jedoch unterschiedlich stark zu verändern. Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel zur Füllstandsmessung in einem Tank mit über seine Höhe unterschiedlichen Querschnitt zweckmäßig sein. Man kann dabei zum Beispiel die Breite des Permanentmagneten so gestalten, daß die auf einen Schwimmer aufgebrachte, entlang des Permanentmagneten bewegliche Sonde stets ein den Füllstandsänderungen im Tank proportionales Signal abgibt, indem die Breitenänderung des Permanentmagneten über seine Länge da gering ist, wo der Tank geringen Querschnitt hat und dort groß ist, wo der Querschnitt des Tanks ebenfalls groß ist Um einen hohen magnetischen Fluß und geringe Streuung und damit hohe Meßgenauigkeit zu erzielen, ist die im Anspruch 5 angegebene Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft.
Die im Anspruch 6 angegebene Ausgestaltung der Erfindung dient dazu, eine Meßeinrichtung zur Erzeugung eines sinusförmigen Signals zu schaffen. Sie kann deshalb gut als Drehzahlmeßeinrichtung benutzt werden.
Die im Anspruch 7 angegebene vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dient dazu, bei einer Meßeinrichtung zur Drehzahlbestimmung ein möglichst starkes Meßsignal zu erhalten.
Die Erfindung läßt zahlreiche Ausfuhrungsmöglichkeiten zu.
Zu ihrer Verdeutlichung ist eine Ausführungsform schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Meßeinrichtung, Figur 2 eine Abwicklung eines in der Meßeinrichtung gemäß Figur 1 angeordneten Permanentmagneten, Figur 3 eine Abwicklung einer anderen Ausführungs form eines Permanentmagneten für die erfindungsgemäße Meßeinrichtung.
Die in Figur 1 dargestellte Meßeinrichtung besteht aus einem Weicheisenkörper 1,welcher um eine Achse 2 drehbar ist. In dem Weicheisenkörper 1 ist von der oberen Stirnseite her eine umlaufende Nut 3 vorgesehen. An den beiden Nutflanken ist jeweils ein Permanentmagnet 4, 5 angebracht.
Die Permanentmagnete 4, 5 stellen konzentrische Ringe dar, die so magnetisiert sind, daß die Feldlinien radial von dem einen Permanentmagneten 4 zum anderen Permanentmagneten 5 verlaufen. 7wischen den Permanentmagneten 4, 5 ist eine Sonde 6 zur Magnetfeldmessung, beispielsweise einer Hall-Sonde angeordnet.
Figur 2 zeigt eine Abwicklung des Permanentmagneten 4e Man erkennt, daß die Breite des Permanentmagneten 4 über seinen Umfang gleichmäßig abnimmt. Der Permanentmagnet 5 ist identisch wie der Permanentmagnet 4 gestalt. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß die Stärke des auf die Sonde 6 einwirkenden elektrischen Feldes sich stetig ändert wenn der Weicheisenkörper 1 sich um die Achse 2 dreht und die Sonde 6 dabei feststeht.
Statt der Keilform kann es für andere Anwendungsfälle zweckmäßig sein, eine andere Form, beispielweise eine sinuslinienförmige Gestaltung zu wählen7 wie das in Figur 3 dargestellt ist. Die Meßeinrichtung braucht desweiteren nicht notwendigerweise ein drehendes Teil zu haben, vielmehr kann auch ein Bauteil mit dem erfindungsgemäß gestalteten Permanentmagneten geradlinig entlang einer Sonde bewegt werden, so daß das Maß dieser Bewegung bestimmbar ist.
Leerseite

Claims

Ansprüche 1. Meßeinrichtung, welche relativ zueinander beweglich einen Permanentmagneten und eine Sonde zur Magnetfeldmessung hat, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Permanentmagnet (4p 5) eine über seine Länge veränderliche Breite hat.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h q e -k e n n z e i c h n e t , daß der Permanentmagnet (4v 5) ein Dünnschichtmagnet auch hochkoerzitivem Werkstoff ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 5 daß der Permanentmagnet (4, 5) über seine Länge sich in der Breite stetig und gleichmaBig verändert.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden5 d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t D daß der Permanentmagnet (4, 5) über seine Länge sich in der Breite stetig, jedoch unterschiedlich stark verändert.
5. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Permanentmagnet (42 als geschlossener Ring auf der Mantelfläche eines Rotors (Weicheisenteil 1) angeordnet ist und seine Breite sinuslinienartig variiert.
6. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß parallel zu dem Permanentmagneten (4) ein zweiter, gleichgeformter, jedoch jeweils entgegengesetzt magnetisierter Permanentmagnet (5) angeordnet ist, und die Sonde (fi) sich zwischen diesen Permanentmagneten (4, 5) befindet.
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß auf dem Rotor (Weicheisenkern 1) konzentrisch zueinander zwei als geschlossene Ringe ausgebildete Permanentmagnete (4, 5) und dazwischen die Sonde (6) angeordnet sind.