DE3225499A1 - Magnetischer naeherungssensor - Google Patents

Magnetischer naeherungssensor

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DE3225499A1 DE19823225499 DE3225499A DE3225499A1 DE 3225499 A1 DE3225499 A1 DE 3225499A1 DE 19823225499 DE19823225499 DE 19823225499 DE 3225499 A DE3225499 A DE 3225499A DE 3225499 A1 DE3225499 A1 DE 3225499A1
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Description

Beschreibung:
Die Erfindung geht aus von einem magnetischen Näherungssensor mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Ein derartiger Sensor ist aus der EP-A1 34 821 bekannt. Er enthält auf einem Träger zwei antiparallel orientierte Stabmagnete, vorzugsweise Hochleistungsma'qnete aus Kobalt/Samarium. Die beiden Magnete besitzen ebene, miteinander fluchtende PoI-flächen* Zwei solche miteinander fluchtende Polflächen definieren eine Arbeitsfläche, welcher die Gegenstände, auf die der Sensor ansprechen soll, angenähert werden. Seitlich neben den Maqneten und hinter dieser Arbeitsfläche ist ein von einer Sensorwicklung umgebenes bistabiles magnetisches Element, nachfolgend auch kurz als "BME" bezeichnet, angeordnet.
Als bistabile magnetische Elemente, auch als bistabile magnetische Schaltkerne bezeichnet, eignen sich vor allem sogenanrteJwieqand-Drähte, deren Aufbau und Herstellung in der DE-OS 21 43 326 beschrieben sind und welche auch in dem aus der EP-Al 34 821 bekannten Sensor verwendet werden. Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammen-Setzung homogene, ferromagnetische Drähte (z.B. aus einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise 48 % Eisen und 5? % Nickel, oder aus einer Leqierunq von Eisen und Kobalt, oder aus einer Leqierunq von Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Leqierung von Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52 %
Kobalt, 38 % Eisen und 10 % Vanadium), die infolge einer besonderen mechanischen und thermischen Behandlung einen weichmagnetisehen Kern und einen hartmagnetischen Mantel besitzen, d.h. der Mantel besitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern.
Wiegand-Drähte haben typisch eine Länge von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 30 mm. Brinqt man einen Wiegand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisie- rungsrichtung des hartmagnetischen Mantels übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse übereinstimmt, der Magnetisierungsrichtung des Wiegand-Drahtes aber entgegengesetzt ist, dann wird bei Überschreiten einer Feldstärke von ca. 16 A/cm die Magnetisierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegand-Drahtes umgekehrt. Diese Umkehrung wird auch als Rückstellung bezeichnet. Bei erneuter Richtungsumkehr des äußeren Magnetfeldes kehit sich die Magnetisierungsrichtung des Kerns bei Überschreiten einer kritischen Feldstärke des äußeren Magnetfeldes (welche man als Zündfeldstärke bezeichnet) erneut um, sodaß der Kern und der Mantel wieder parallel magnetisiert sind. Diese Umkehrung der Magnetisierungsrichtung erfolgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken Änderung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinheit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des Kraftflusses kann in einer Induktionswicklung, die als Sensorwicklung bezeichnet wird, einen kurzen und sehr hohen (je nach Windungszahl und Belastungswiderstand der Induktionsspule bis zu ca. 12 Volt hohen) Spannungs-
impuls induzieren (Wiegand-Impuls).
Auch beim Zurückstellen des Kerns wird in der Sensorwicklung ein Impuls erzeugt, allerdings mit wesentlich geringerer Amplitude und mit umgekehrtem Vorzeichen als im Falle des Umklappens von der antiparallelen in die parallele Magnetisierungsrichtung. Liegt der Wiegand-Draht in einem Magnetfeld, dessen Richtung sich von Zeit zu Zeit umkehrt und welches so stark ist, daß es zuerst den Kern und danach auch den Mantel ummagnetisieren und jeweils bis in die magnetische Sättigung bringen kann, so treten Wiegand-Impulse infolge des Umklappens der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns abwechselnd mit positiver und negativer Polarität auf und man spricht von symmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man Feldstärken von ca. -(80 bis 120 A/cm) bis + (80 bis 120 A/cm). Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in der Sensorwicklung, jedoch ist der Impuls wesentlich kleiner als der beim Umklappen des Kerns induzierte Impuls.
Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches, welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nicht aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrichtung umzukehren, dann treten die hoher. Wiegand-Impulse nur mit gleichbleibender Polarität auf und man spricht von asymmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstellung des Wiegand-Drahtes) und in der umgekehrten Richtung eine Feldstärke von ca. 80 bis 120 A/cm.
Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgeschwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen.
IJ
Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufgebate bistabile magnetische Elemente, wenn diese zwei magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche von unterschiedlicher Härte (Koerzitivkraft) besitzen und in ähnlicher Weise wie Wiegand-Drähte durch induziertes, rasch erfolgendes Umklappen des weichmagnetischen Bereichs zur Impulserzeugung verwendet werden können. So ist zum Beispiel aus der DE-PS 25 14 131 ein bistabiler magnetischer Schaltkern in Gestalt eines Drahtes bekannt, der aus einem hartmagnetischen Kern (z.B. aus Nickel-Kobalt), aus einer darauf abgeschiedenen, elektrisch leitenden Zwischenschicht (z.B. aus Kupfter) und aus einer hierauf abgeschieden weichmagnetischen Schicht (z.B. aus Nickel-Eisen) besteht. Eine andere Variante verwendet zusätzlich einen Kern aus einem magnetisch nicht leitenden metallischen Innenleiter (z.B. aus Beryllium-Kupfer), auf den dann die hartmagnetische Schicht, darauf die Zwischenschicht und darauf die weichmagnetische Schicht abgeschieden werden. Dieser bekannte bistabile magnetische Schaltkern erzeugt allerdings geringere Schaltimpulse als ein Wiegand-Draht.
Bei dem aus der EP-Al 34 821 bekannten Sensor liegt der Wiegand-Draht im Streufeld der beiden Magnete
in einem Bereich mit relativ geringer Feldstärke. Wenn jedoch den beiden in der Arbeitsfläche liegenden Polflächen ein Gegenstand mit geringem magnetischem Widerstand, z.B. ein Eisenstab, angenähert wird, so wirkt dieser als Flußleitstück, durch welches - je nach dem Grad der Annäherung - ein mehr oder weniger großer Anteil des magnetischen Kraftflusses hindurchführt. Das ursprünglich vorhandene Magnetfeld der beiden Magnete wird stark deformiert, und bei hinreichender Annäherung des Gegenstandes an die in der Arbeitsfläche liegenden vorderen Polflächen wird der aus den hinteren Polflächen austretende magnetische Streufluß in Richtung auf den Gegenstand umgelenkt und beeinflußt verstärkt auch den Wiegand-Draht. Die Umlenkung des Maqnetfeldes bewirkt am Ort des Wiegand-Drahtes eine Umkehrung des magnetischen Kraftflusses, durch welche das Auftreten eines Wiegand-Impulses ermöglkht wird. Entfernt sich der Gegenstand mit geringem magnetischem Widerstand wieder vom Sensor, so kehrt das Magnetfeld in seinen ursprünglichen Zustand zurück, wobei erneut eine Richtungsumkehr des magnetischen Kraftflusses am Ort des Wiegand-Drahtes erfolgt.
Nachteilig bei dem bekannten Sensor ist, daß die Bewegungsrichtunq der Gegenstände, auf die der Sensor ansprechen soll, und die Orientierung des Sensors in Bezug auf seine zu den Stabmagneten paralelle Längsachse derart aufeinander abzustimmen sind, daß sich die Gegenstände zunächst an der Vorderseite des einen Stabmagneten und dann an der Vorderseite des anderen Stabmagneten vorbeibewegen, d.h. der Sensor kann be-
züglich seiner Längsachse nidit in beliebiger Drehlage eingebaut werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ,einen Näherungssensor der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß er bezüglich seiner Längsachse in beliebiger Drehlage verwendet werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Näherungssensor mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche·
Bei dem Näherungssensor können zwei magnetische Zustände unterschieden werden. Wird der Sensor nicht durch einen Gegenstand mit geringem magnetischem Widerstand beeinflußt, dann überwiegt im Innern des Ringmagneten am Ort des BME das magnetische Feld des Ringmagneten und sättigt das BME, sodaß dessen beide magnetischen Bereiche parallel magnetisiert sind. Wird jedoch ein Gegenstand aus einem Material mit geringem magnetischem Widerstand der offenen Seite des Näherungssensors dicht angenähert, dann wird durch diesen Gegenstand das magnetische Feld des Ringmagneten weitgehend kurzgeschlossen, sodaß im Innern des Ringmagneten am Ort des BME nunmehr das entgegengesetzt gerichtete Magnetfeld der weiteren Magnetpole überwiegt und dabei wenigstens die zur Rückstellung des BME in seinen antiparallelen Magnetisierungszustand erforderliche Stärke erreicht, (bei Wieganddrähten wenigstens ca. 16 A/cm). Bei einer Entfernung des magnetisch kurzschließenden Gegenstandes wird das Magnetfeld des Ringmagneten am Ort des BME erneut
überwiegen und das Umklappen des BME in den Zustand paralleler Magnetisierung bewirken, welches mit dem Auftreten eines elektrischen Spannungsimpulses in der Sensorwicklung einhergeht.
5
Infolge des drehsymmetrischen Aufbaus des ringförmigen Sättigungsmagneten ist es für die Funktion des Näherungssensors praktisch unerheblich, aus welcher Richtung ein zu erfühlender Gegenstand der offenen Seite des Sensors angenähert wird. Der Sensor kann deshalb z.B. mit einem zum Ringmagneten koaxialen Gewinde versehen und ohne Rücksicht auf seine Drehlage in eine Vorrichtung eingeschraubt werden. Ein möglicher Anwendungsfall liegt in der Bestimmung der Drehgeschwindigkeit von Zahnrädern in einem Getriebe; zu diesem Zweck wird man den Näherungssensor derart in das Getriebegehäuse einbauen, insbesondere in eine Gewindebohrung des Getriebegehäuses einschrauben, daß er mit seiner offenen Seite der Stirnseite eines Zahnrades gegenüberliegt, dessen Zähne an der offenen Seite des Sensors entlangbewegt werden und den Ringmagnet dadurch wiederholt magnetisch weitgehend kurzschließen.
Wesentlich für die Funktion des Näherungssensors ist hingegen, daß durch die Annäherung der Gegenstände aus dem Material mit geringem magnetischen Widerstand, das Feld des Ringmagneten so stark geschwächt wird, daß am Ort des BME eine zeitweilige Richtungsumkehr der FeIdstärke und dabei wenigstens die Rückstellfeldstärke erreicht wird. Unter diesem Gesichtspunkt ist es zweck-
mäßig, die Gegenstände möglichst dicht an die offene Seite des Ringmagneten heranzuführen· Ferner können besonders günstige Anordnungen der weiteren Magnetpole, welche für die Erzeugung der Rückstellfeldstärke verantwortlich sind, ausgewählt werden. Grundsätzlich müssen die Magnetpole, welche am Ort des BME ein dem . Ringmagneten entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugen, nicht koaxial zum Ringmagneten angeordnet sein, denn am wichtigsten dafür , daß der Näherungssensor unabhängig von seiner Drehlage anspricht, ist, daß die dem Näherungssensor angenäherten Gegenstände mit geringem magnetischen Widerstand das Magnetfeld des Ringmagneten im Innern des Ringmagneten bei Annäherung aus beliebiger Richtung an das offene Ende des Ringmagneten hinreichend stark schwächen, sodaß das entgegengesetzte Magnetfeld überwiegt und wenigstens die Rüctebellfeldstärke des BME erreicht.
Vorzugsweise sind aber die zusätzlichen Magnetpole, welche das dem Ringmagnet entgegengesetzte Magnetfeld erzeugen, koaxial zum Ringmagnet angeordnet, sodaß der Näherungssensor insgesamt einen drehsymmetrischen Aufbau erhält (Anspruch 3).
Besonders günstige Anordnungen dieser weiteren Magnetpole, die bei einem weitgehenden magnetischen Kurzschluß des Ringmagneten die Rückstellfeldstärke für das BME erzeugen, sind Gegenstand der Ansprüche 4 und 5. Um einen möglichst weitgehenden Kurzschluß des Ringmagneten bei Annäherung eines Gegenstandes an sein offenes Ende zu erreichen, ist zweckmäßigerweise das
gegenüberliegende Ende des Ringmagneten dauernd durch eine Platte magnetisch geschlossen (Anspruch 7) und zwar vorzugsweise durch eine solche Platte, die derart radial magnetisiert ist, daß gleichnamige PolflMchen der Platte und des Ringmagneten einandr berühren (Anspruch 8). Diese Platte kann bei einem magnetischen Kurzschluß des gegenüberliegenden Endes des Ringmagneten das nötige Rückstell feld am Ort des BME aufbauen und wird dabei vorzugsweise unterstützt durch Flußleitstücke aus Eisen oder dargleichen Material mit geringem magnetischem Widerstand, welche einersits von der Mitte der den Ringmagnet kurzschließenden Platte und andererseits vom gegenüberliegenden offenen Ende des Ringmagneten ausgehend zu den Enden des BME hinführen. Vorzugsweise sind diese PlußleitstUcke selbst Magnete, deren magnetischer Kraftfluß am Ort des BME dem magnetischen Kraftfluß des Ringmagneten entgegengerichtet ist (Anspruch 9)*
Der Ringmagnet ist zweckmäßigerweise ein Dauermagnet, insbesondere ein Hochleistungsmagnet aus Kobalt/ Samarium. Zur Erzielung hoher Feldstärke in seinem Innern sollte er relativ lang sein, vorzugsweise 30 bis 50 mm lang. In einem solchen Ringmagneten lassen sich z.B. bequem Wiegand-Drähte mit Längen von 20 mm bis 30 mm unterbringen, welche nicht über die Enden des Ringmagneten vorstehen, mit Sensorwicklungen von mehreren Tausend Windungen versiien werden können und hohe Signalausbeuten in der Sensorwicklung ergeben.
Das dem Ringmagneten entgegengesetzte magnetische Feld kann ebenfalls wie oben beschrieben durch Dauermagnete aufgebaut werden. Eine alternative, elegante Möglichkeit besteht darin, dieses dem Ringmagneten entgegengesetzte Magnetfeld auf elektrischem Wege mittels einer das BME umgebenden Erregerwicklung, welche vorzugsweise mit der Sensorwicklung übereinstimmt, zu erzeugen (Ansprüche 10 und 11). In diesen Fällen ist es zweckmäßig, das Feld des Ringmagneten mittels Flußleitstücken direkt an die Enden des BME heranzuführen. Die Erregerwicklung kann je nach Einsatzzweck des Näherungssensors mit Gleichstrom, mit pulsierendem Gleichstrom, mit bipolaren Spannungsimpulsen (z.B. in Sinus-Form) oder auch mit Wechsel- strom betrieben werden.
Bei einem Betrieb der Erregerwicklung mit Gleichstrom sind die Verhältnisse ähnlich wie bei Verwendung von Permanentmagneten für die Erzeugung der Rückstellfeldstärke.
Bei einem Betrieb der Erregerwicklung mit pulsierendem Gleichstrom hat man den Vorteil, daß nach dem Auslösen eines magnetisch induzierten Impulses in der Sensorwicklung (Wiegand-Impuls) das BME leichter in den Bereich der magnetischen Sättigung überführt werden kann, wenn das Magnetfeld des Ringmagneten nicht durch ein entgegengerichtetes Fsrmanentmagnetfeld geschwächt wird. Der Zeitpunkt des Auftretens des Gleichstromimpulses für die Erzeugung der Rückstellfeldstärke kann durch Triggerung einer Torschaltung mittels des Wiegand-
impulses bestimmt werden, sodaß nach dem Auftreten eines Wiegand-Impulses das BME selbsttätig zurückgestellt wird.
Bei einem Betrieb der Erregerwicklung mit bipolaren Impulsen, deren Auftreten in entsprechender Weise wie bei Gleichstromimpulsen gesteuert werden kann, kann durch den ersten Teil des Impulses das Feld des Ringmagneten verstärkt und dadurch die Sättigung des BME erleichtert oder überhaupt erst erreicht werden, während der zweite Teil des Impulses mit entgegengesetzter Polarität die Rückstellung des BME bewirkt.
Bei einem Betrieb der Erregerwicklung mit Wechselstrom kann über die Möglichkeiten bei der Erregung mit bipolaren Impulsen hinausgehend erreicht werden, daß ein dem Näherungssensor angenäherter Gegenstand nicht nur einen, sondern mehrere Impulse in der Sensor-Wicklung auslöst, sofern die Periode des· Wechselstroms nur einen Bruchteil der Zeitspanne beträgt, während der der Ringmagnet durch den angenäherten Gegenstand weitgehend kurzgeschlossen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt.
Figur 1 zeigt in der Draufsicht einen Näherungssensor ohne elektrische Erregung, 30
Figur 2 zeigt den Näherungssensor aus Fig. 1 im Längsschnitt,
Figur 3 zeigt im Längsschnitt einen Näherungssensor ähnlich Fig. 2, welcher zusätzlich, Flußleitstücke enthält,
Figur 4 zeigt einen elektrisch vormagnetisierten Näherungssensor im Längsschnitt, und
Figur 5 zeigt einen weiteren elektrisch vormagnetisierten Näherungssensor im Längsschnitt. 10
.Gleiche oder einander entsprechende Bauteile in den Figuren sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet .
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Näherungssensor besteht aus einem Ringmagneten 1, bevorzugt aus Kobalt/ Samarium, welcher in Richtung seiner Längsachse 2 magnetisiert ist und an seinem einen Ende durch eine Platte 3 abgeschlossen ist, welche radial magnetisiert ist, und zwar in der Weise, daß die Peripherie der Platte 3 dieselbe Polarität aufweist wie das abgeschlossene Ende des Ringmagneten 1. Koaxial im Innern des Ringmagneten 1 ist ein Wiegand-Draht 4 angeordnet, welcher von einer elektrischen Sensorwicklung 5 umgeben ist, deren Zuleitungen 6 durch die Platte 3 nach außen geführt sind.
Das offene Ende des Ringmagneten 1 definiert die Arbeitsfläche des Näherungssensors, welcher die zu erfühlenden Gegenstände 7'z.B. in Richtung des Pfeils angenähert werden.Ist das offene Ende des Ringmagneten
1 nicht durch einen Gegenstand 7 abgedeckt, dann überwiegt am Ort des Wiegand-Drahtes 4 das Magnetfeld des Ringmagneten 1. Wenn jedoch der Gegenstand 7 - wie in Fig. 2 gestrichelt gezeichnet - das offene Ende des Ringmagneten 1 so abdeckt, dass dessen Magnetfeld überwiegend kurzgeschlossen ist, dann steht der Wiegand-Draht 4 überwiegend unter dem Einfluß eines entgegengesetzt gerichteten Magnetfeldes, welches von der Platte 3 ausgeht und den Wiegand-Draht 4 magnetisch zurückstellt. Bei Weiterbewegung des Gegenstandes in Richtung des Pfeils 8 wird das offene Ende des Ringmagneten 1 wieder allmählich freigegeben, sein Einfluß auf den Wiegand-Draht 4 verstärkt sich, bewirkt an dessen Ort eine erneute Richtungsumkehr des magnetischen Kraftflusses und löst damit den charakteristischen Wiegand-Impuls aus. Der Wiegand-Draht 4 samt Sensorwicklung 5 kann durch Eingießen in Kunstharz im Innern des Ringmagneten 1 fixiert sein.
Fig. 3 zeigt einen Näherungssensor ähnlich wie in Fig. 2, bei welchem zwei Flußleitstücke 9 und 10 vorgesehen sind, welche das Erreichen der Rückstellfeldstärke erleichtern. Beide Flußleitstücke führen zu den Enden des Wiegand-Drahtes 4. Das untere Flußleitstück 9 ist in der Mitte auf die Platte 3 aufgesetzt, das obere Flußleitstück 10 am offenen Ende des Ringmagneten 1 schließt mit dem Rand des Ringmagneten 1 fluchtend ab. Die Fixierung des oberen Flußleitstückes 10 und des Wiegand-Drahtes 4 samt Sensorwicklung 5 kann durch Eingießen in Kunstharz geschehen.
Fig. 4 zeigt einen Näherungssensor mit elektrischer Erregung. Er besteht aus einem axial magnetisierten Ringmagnet 1, in welchem koaxial ein Wiegand-Draht angeordnet ist, welcher eine Wicklung 5 trägt, die zugleich Sensorwicklung und Erregerwicklung ist. Ihre Zuleitungen 6 können einerseits an eine Stromquelle 11, vorzugsweise eine Gleichstromquelle, und andererseits über ein Hochpaßfilter 13 an eine Impulsauswerteschaltung 12 angeschlossen werden.
Wird das eine offene Ende des Ringmagneten durch einen angenäherten Gegenstand 7 abgedeckt, dann überwiegt am Ort des Wiegand-Drahtes 4 das Magnetfeld der Erregerwicklung 5 und stellt den Wiegand-Draht 4 magnetisch zurück. Entfernt sich der Gegenstand 7, dann kehrt sich das resultierende Magnetfeld am Ort des Wiegand-Drahtes 4 um, wodurch in der Wicklung 5 ein Wiegand-Impuls erzeugt wird, und das nun überwiegende Magnetfeld des Ringmagneten 1 führt den Wiegand-Draht 4 in die Sättigung.
Fig. 5 zeigt einen abgewandelten Näherungssensor mit elektrischer Erregung im Längsschnitt. Der axial magnetisierte Ringmagnet 1, in welchem sich in koaxialer Anordnung ein Wiegand-Draht 4 und eine ihn als Sensor- und Erregerwicklung umgebende Wicklung 5 befinden, ist an seinem einen Ende mit einer Platte 3 verschlossen, welche radial magnetisiert ist, und zwar in der Weise, daß die aufeinanderliegenden Polflächen der Platte und des Ringmagneten 1 ungleichnamig sind. Von der Mitte der Platte 3 führt ein Flußleitstück zum nächst-
liegenden Ende des Wiegand-Drahtes 4. Am offenen Ende des Ringmagneten 1 ist in koaxialer Anordnung als Flußleitstück 10 ein Stabmagnet vorgesehen, welcher vom oberen Ende des Wiegand-Drahtes 4 bis zu der durch den oberen Rand des Ringmagneten 1 definierten Arbeitsfläche des Näherungssensors führt und dem Ringmagnet 1 entgegengesetzt magnetisiert ist. Solange das offene Ende des Ringmagneter. 1 nicht durch einen angenäherten Gegenstand 7 überdeckt und weitgehend kurzgeschlossen ist, überwiegt das Feld der vorzugsweise gleichstromerregten Wicklung 5 und führt den Wiegand-Draht 4 in die Sättigung. Wird das offene Ende des Ringmagneten 1 aber vom Gegenstand 7 überdeckt, überwiegt das am Ort des Wiegand-Drahtes 4 nun verstärkte Magnetfeld des Ringmagneten 1 und stellt den Wiegand-Draht 4 magnetisch arück. Entfernt sich der Gegenstand wieder, kehrt sich das Magnetfeld am Ort des Wiegand-Drahtes 4 um und es entsteht der charakteristische Wiegand-Impuls.
13 Leerseite

Claims (1)

  1. :. -: PAlTEISfTA'N WALTE- - " —- 3 2 2 5 Λ 9
    DR. RUDOLF BAUER · DIPL.-ING. HELMUT HUBBUCH DIPL.-PHYS. ULRICH TWELMEIER
    WESTLICHE 29-31 (AM LEOPOlDPLATZI
    D-7530 PFORZHEIM (west geswanyi
    β (O 73311 10329O/70 TFLEOHAMME PATMARK
    7. Juli 1982 III/Be
    DODUCO KG Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim
    11 Magnetischer Näherungssensor "
    Patentansprüche:
    1 .J Magnetischer Näherungssensor mit wenigstens
    vier Magnetpolen, in deren Magnetfeld ein Wiegand-Draht oder dergl. bistabiles magnetisches Element (BME) sowie eine das BME umgebende elektrische Sensorwicklung angeordnet sind und die Anordnung der Magnetpole und des BME derart gewählt ist, daß der magnetische Kraftfluß bei Annäherung eines Körpers aus einem Material mit geringem magnetischem Widerstand am Ort des BME in dessen Längsrichtung seine Richtung umkehrt, dadurch gekennzeichnet, daß das BME (4) in der Längsachse (2) eines längs magnetischen kreisförmigen Ringmagneten (1) angeordnet ist und daß durch wenigstens zwei weitere koaxial angeordnete Magnetpole dem Magnetfeld im Innern des Ringmagneten
    (1) ein in Richtung des BME (4) entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld überlagert ist, welches das Magnetfeld des Ringmagneten (1) schwächt.
    2. Näherungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringmagnet (1) länger
    ist als das BME (4) und dieses nicht aus dem Ringmagnet (1) vorsteht.
    5
    3. Näherungssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei
    weiteren Magnetpole koaxial in Bezug auf den Ringmagnet (1) angeordnet sind.
    10
    4. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
    wenigstens zwei weiteren Magnetpole nahe bei den Enden des BME (4) angeordnet sind. 15
    5. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
    wenigstens zwei weiteren Magnetpole im Innern des Ringmagneten (1) angeordnet sind. 20
    6. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
    Ringmagnet (1) ein Dauermagnet, insbesondere ein
    solcher aus Kobalt/Samarium ist. 25
    7- Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
    Ringmagnet (1) an seiner Rückseite durch eine Platte
    (3) aus einem Material mit geringem magnetischem Widerstand, insbesondere aus einem hartmagnetischen Material, geschlossen ist.
    8. Näherungssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (3) dergestalt
    radial magnetisiert ist, daß gleichnamige Polflächen der Platte (3) und des Ringmagneten (1) einander berühren.
    5
    9. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im
    Innern des Ringmagneten (1) an dessen beiden Enden Magnete (3,9,10) vorgesehen sind, welche in der Flucht der Ringachse (2) magnetisiert sind und zwischen denen der magnetische Kraftfluß am Ort des BME (4) dem magnetischen Kraftfluß des Ringmagneten (1) entgegengesetzt ist.
    10. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Magnetfeldes, welches das Magnetfeld des Ringmagneten (1) schwächen soll, eine das BME (4) umgebende mit einer elektrischen Stromquelle (11) verbundene Erregerwicklung vorgesehen ist.
    11. Näherungssensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung zugleich
    die Sensorwicklung (5) ist.
    25
    12. Näherungssensor nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekernzeichnet, daß an den
    Enden des Ringmagneten (1) Flußleitstücke vorgesehen sind, welche den magnetischen Kraftfluß auf den achsnahen Bereich des Ringmagneten (1) konzentrieren.
DE19823225499 1982-07-08 1982-07-08 Magnetischer Näherungssensor Expired DE3225499C2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8717201D0 (en) * 1987-07-21 1987-08-26 Manchester Lasers Ltd Magnetic sensor
DE59109089D1 (de) * 1990-11-09 1999-02-25 Siemens Ag Elektromagnetischer Geber zur Bestimmung der Drehzahl und/oder Drehrichtung eines Rotors
DE4038017A1 (de) * 1990-11-29 1992-06-04 Ego Elektro Blanc & Fischer Elektrokochplatte
JP3352366B2 (ja) * 1997-09-17 2002-12-03 株式会社ヒロセチェリープレシジョン パルス信号発生装置
JP3679907B2 (ja) 1997-09-18 2005-08-03 Ｈｓｔ株式会社 パルス信号発生装置
JP3431471B2 (ja) * 1997-11-14 2003-07-28 株式会社ヒロセチェリープレシジョン パルス信号発生装置
JP3673412B2 (ja) * 1998-09-18 2005-07-20 ヒロセ電機株式会社 パルス信号発生装置
US10564004B2 (en) 2015-12-10 2020-02-18 Bourns, Inc. Long range magnetic proximity sensor
DE102022115350A1 (de) 2022-06-21 2023-12-21 Fachhochschule Aachen, Körperschaft d. öffentl. Rechts Vorrichtung zur Relativlagenbestimmung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2143326A1 (de) * 1970-11-02 1972-05-04 Wiegand J Selbst kernbildender magnetischer Draht
DE2514131C3 (de) * 1974-04-08 1978-11-30 International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. (V.St.A.) Kontaktlose Schalttaste, insbesondere fur Tastaturen zur Erzeugung elektrischer Signale
EP0134821A1 (de) * 1983-07-22 1985-03-27 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Hochtemperatur-Schutzschicht

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3008527C2 (de) * 1980-03-06 1982-04-29 Fa. Dr. Eugen Dürrwächter DODUCO, 7530 Pforzheim Schaltungsanordnung zur digitalen Fernübertragung von Signalen

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2143326A1 (de) * 1970-11-02 1972-05-04 Wiegand J Selbst kernbildender magnetischer Draht
DE2514131C3 (de) * 1974-04-08 1978-11-30 International Business Machines Corp., Armonk, N.Y. (V.St.A.) Kontaktlose Schalttaste, insbesondere fur Tastaturen zur Erzeugung elektrischer Signale
EP0134821A1 (de) * 1983-07-22 1985-03-27 BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie. Hochtemperatur-Schutzschicht

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