DE19803018C2

DE19803018C2 - Magnetic sensor

Info

Publication number: DE19803018C2
Application number: DE19803018A
Authority: DE
Inventors: Armin Nimmrichter
Original assignee: VS SENSORIK GmbH
Current assignee: Vs Sensorik De GmbH
Priority date: 1997-03-05
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2018-01-28
Also published as: DE19803018A1

Description

Diese Erfindung betrifft einen magnetischer Meßwertaufnehmer, insbesondere zur be rührungsfreien magnetischen Positionserfassung eines magnetischen oder magnetisch- permeablen Geberelements, mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.This invention relates to a magnetic transducer, in particular for non-contact magnetic position detection of a magnetic or magnetic permeable encoder element, with the features according to the preamble of the claim 1.

Ein derartiger magnetischer Meßwertaufnehmer ist aus der DE 32 18 298 A1 bekannt. Magnetische Meßwertaufnehmer werden z. B. für Dreh- bzw. Lineargebersysteme zur Erfassung der Position eines Geberelements in Form eines Maßstabs oder einer Schaltfahne aus weichmagnetischem Material, wie z. B. einer Zahnstange, einem Zahn rad oder anderen Metallteilen, verwendet. Das Geberelement kann jedoch auch selbst magnetisch aktiv sein, d. h. es kann beispielsweise ein Permanentmagnet oder eine de finierte Anordnung von Permanentmagneten sein. Das Meßprinzip derartiger magneti scher Meßwertaufnehmer beruht auf einer durch das magnetfeldempfindliche Sensore lement detektierten Veränderung des Magnetfelds oder des magnetischen Flusses, wenn das Geberelement entweder mit dem einen oder dem anderen Magneten einen geschlossenen magnetischen Ring bildet.Such a magnetic transducer is known from DE 32 18 298 A1. Magnetic sensors are e.g. B. for rotary or linear encoder systems Detection of the position of a sensor element in the form of a scale or Switch flag made of soft magnetic material, such as. B. a rack, a tooth rad or other metal parts used. However, the donor element can itself be magnetically active, d. H. it can be, for example, a permanent magnet or a de Finished arrangement of permanent magnets. The measuring principle of such magneti shear sensor is based on a sensor sensitive to the magnetic field element-detected change in the magnetic field or the magnetic flux, if the encoder element with either one or the other magnet forms a closed magnetic ring.

In Fig. 1 ist ein nach dem Stand der Technik, z. B. der DE 43 27 796 C2, bekannter ma gnetischer Meßwertaufnehmer gezeigt. Ein Permanentmagnet 11, dessen Magnetisie rungsrichtung beispielhaft durch den Pfeil angezeigt ist, grenzt an seinen Polflächen je weils an einen Flußleiter 13 und 14. Auf dem Flußleiter 13 ist ein magnetfeldempfindli cher Sensor 12 angeordnet. Das auf den magnetfeldempfindlichen Sensor 12 einwir kende Magnetfeld ist im wesentlichen durch das in der Nähe des magnetischen Nord pols des Permanentmagneten herrschende Magnetfeld bestimmt. Aufgrund der räumli chen Gegebenheiten dieser Anordnung ist bei gegebenem Permanentmagneten, des sen Materialeigenschaften, Magnetisierung und Geometrie eine Veränderung des auf den Sensor einwirkenden Magnetfelds zur Einstellung dessen Arbeitspunkts nur sehr beschränkt über die Auswahl und Dimensionierung der Flußleiter 13 und 14 möglich. In Fig. 1 is according to the prior art, for. B. DE 43 27 796 C2, known ma magnetic measuring transducer. A permanent magnet 11 , whose direction of magnetization is indicated by way of example by the arrow, borders on its pole faces each on a flux conductor 13 and 14 . On the flux conductor 13 , a magnetic field sensitive sensor 12 is arranged. The magnetic field-sensitive sensor 12 acting effect is essentially determined by the magnetic field prevailing in the vicinity of the magnetic north pole of the permanent magnet. Due to the spatial conditions of this arrangement, given a permanent magnet whose material properties, magnetization and geometry, a change in the magnetic field acting on the sensor for setting its operating point is only possible to a very limited extent via the selection and dimensioning of the flux conductors 13 and 14 .

Daher ist eine Einstellung des Arbeitspunkts des magnetfeldempfindlichen Elements nur in sehr beschränktem Maße möglich, wodurch das Betriebsverhalten, die individuelle Anpaßbarkeit an das Geberelement und somit die Vielfalt in den Einsatzmöglichkeiten des magnetischen Meßwertaufnehmers ein geschränkt wird.Therefore, an adjustment of the working point of the magnetic field sensitive element is only possible to a very limited extent, whereby the operational behavior, the individual Adaptability to the encoder element and thus the variety in the possible uses of the magnetic transducer is restricted.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen magnetischen Meßwertauf nehmer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Magnetfeldanpassung zur Einstellung des Arbeitspunkts des magnetfeldempfindlichen Sensorelements in weiten Be reichen möglich ist.It is therefore an object of the present invention to provide a magnetic measurement to create subscribers of the type mentioned, in which a magnetic field adaptation to Setting the operating point of the magnetic field sensitive sensor element in a wide range is possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen gattungsgemäßen magnetischen Meßwertaufnehmer, der sich auszeichnet durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ge nannten Merkmale. Dabei kann der Einfluß der zweiten Magnetfeldquelle auf das Sensor element im gleichen Größenbereich wie der der ersten Magnetfeldquelle sein. Damit läßt sich auf einfache Weise das für das Sensorelement effektive Feld beeinflussen, so daß dessen Ansprechverhalten durch definiertes Einstellen des Arbeitspunkts in bezug auf des sen magnetische Kennlinie optimiert werden kann. Dabei ist es insbesondere möglich, das Ansprechverhalten des Sensors an Eigenschaften des Geberelements wie seine Magneti sierung oder magnetische Permeabilität oder seinen Abstand vom Sensorelement anzu passen. Außerdem kann die Art der Anbringung des Meßwertaufnehmers z. B. als bündiger oder nichtbündiger Einbau in einer Halterung bei der Einstellung des Arbeitspunkts berück sichtigt werden.According to the invention, this object is achieved by a generic magnetic Sensor, which is characterized by the ge in the characterizing part of claim 1 mentioned characteristics. The influence of the second magnetic field source on the sensor can element in the same size range as that of the first magnetic field source. So that leaves influence the effective field for the sensor element in a simple manner, so that whose response behavior by defined setting of the working point in relation to the magnetic characteristic can be optimized. It is particularly possible that Response behavior of the sensor to properties of the encoder element such as its magneti or magnetic permeability or its distance from the sensor element fit. In addition, the type of attachment of the transducer z. B. as flush or non-flush installation in a bracket when setting the working point be viewed.

Unter dem Begriff "Geberelement" wird ein beliebig gestaltetes Objekt verstanden, dessen Einfluß auf den Feldlinienverlauf durch den Sensor zu ermitteln ist. Das Geberelement ist somit im Sinne von "Schaltfahne", "Marke", "Maßstab", "zu vermessendes Objekt" zu ver stehen. The term “transmitter element” is understood to mean an object of any design, the Influence on the field line course is to be determined by the sensor. The encoder element is thus in the sense of "switch flag", "brand", "scale", "object to be measured" stand.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind sowohl die erste als auch zweite Magnetfeld quelle Permanentmagneten.In a further development of the invention, both the first and the second magnetic field source permanent magnets.

In einer alternativen Weiterbildung ist wenigstens eine der beiden Magnetfeldquellen eine Magnetfeldquelle mit veränderbarer Feldstärke, insbesondere in Form eines Elek tromagneten. In dieser Ausführungsform ist durch einfache elektrische Ansteuerung eine Einstellung und Nachregelung des Magnetfelds zur Einstellung des Arbeitspunkts des magnetfeldempfindlichen Sensors möglich.In an alternative development, at least one of the two magnetic field sources a magnetic field source with variable field strength, in particular in the form of an elec tromagnets. In this embodiment is a simple electrical control Adjustment and readjustment of the magnetic field to adjust the working point of the magnetic field sensitive sensor possible.

Vorzugsweise ist das magnetfeldempfindliche Sensorelement eine Feldplatte, ein ma gnetoresistives Element oder ein Hall-Element.The magnetic field-sensitive sensor element is preferably a field plate, a ma gnetoresistive element or a Hall element.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung verwendet zwei oder mehr magnet feldempfindliche Sensorelemente, die bei geeigneter Verschaltung eine differentielle Meßwertaufnahme mit entsprechend erhöhter Empfindlichkeit ermöglichen.Another advantageous development of the invention uses two or more magnets field-sensitive sensor elements, which with a suitable wiring a differential Enable measured value recording with a correspondingly increased sensitivity.

Vorteilhafterweise findet der erfindungsgemäße magnetische Meßwertaufnehmer Ver wendung in einem magnetischen Schalter. Durch die individuelle Einstellbarkeit der Ma gnetfeldstärke am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensorelements können bipolar schaltende magnetfeldempfindliche Sensorelemente zum Einsatz kommen. In diesem Fall ist es erforderlich, daß bei Annäherung des magnetischen oder magnetischperme ablen Geberelements das Magnetfeld am Ort des Sensorelements das Vorzeichen än dert.The magnetic transducer Ver according to the invention advantageously finds in a magnetic switch. Due to the individual adjustability of the Ma Magnetic field strength at the location of the magnetic field sensitive sensor element can be bipolar switching magnetic field sensitive sensor elements are used. In this Case it is necessary that when approaching the magnetic or magnetic perm Ablen encoder element, the magnetic field at the location of the sensor element changes the sign different.

Der erfindungsgemäße magnetische Meßwertaufnehmer besitzt allgemein den Vorteil, daß eine Positionserfassung des Geberelements berührungsfrei erfolgt, und daß zwi schen dem Meßwertaufnehmer und dem Geberelement vorhandende nichtmagnetische Materialien, z. B. nichtmagnetische Gehäuseteile oder Gefäßwände zur Aufnahme einer Flüssigkeit, die Meßwertaufnahme nicht beeinflussen.The magnetic transducer according to the invention generally has the advantage that a position detection of the encoder element takes place without contact, and that between existing non-magnetic the transducer and the encoder element Materials, e.g. B. non-magnetic housing parts or vessel walls for receiving a Liquid that does not affect the recording of measured values.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.Further advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen in bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.The present invention is explained below using exemplary embodiments in explained and described in more detail with reference to the accompanying drawings.

In den Zeichnungen zeigen:The drawings show:

Fig. 1 eine schematische Anordnung eines magnetischen Meßwertaufnehmers nach dem Stand der Technik; Figure 1 is a schematic arrangement of a magnetic sensor according to the prior art.

Fig. 2 eine schematische Anordnung einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungs form; Fig. 2 is a schematic arrangement of a first embodiment according to the invention;

Fig. 3 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 3 shows a second embodiment of the invention;

Fig. 4 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 4 shows a third embodiment of the invention;

Fig. 5 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 5 shows a fourth embodiment of the invention;

Fig. 6 eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 6 shows a fifth embodiment of the invention;

Fig. 7 eine sechste erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 7 shows a sixth embodiment of the invention;

Fig. 8 eine siebente erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 8 shows a seventh embodiment of the invention;

Fig. 9 eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. 9 is an eighth embodiment of the invention;

Fig. 10 ist eine Schemaskizze zur Erläuterung einer ersten Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers; Fig. 10 is a schematic diagram for explaining a first possible use of the transducer according to the invention;

Fig. 11 ist eine grafische Darstellung, die eine Eichkurve für die durch die Fig. 12 ver anschaulichte erste Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meß wertaufnehmers zeigt; FIG. 11 is a graphic representation showing a calibration curve for the first possible use of the sensor according to the invention illustrated by FIG. 12;

Fig. 12 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer zweiten mögli chen Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers; Fig. 12 is a schematic diagram illustrating a second possible use of the transducer according to the invention;

Fig. 13 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ver wendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers; Fig. 13 is a schematic diagram illustrating another possible use of the transducer according to the invention;

Fig. 14 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ver wendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers; Fig. 14 is a schematic diagram illustrating another possible use of the transducer according to the invention;

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ver wendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers; und Fig. 15 is a schematic illustration illustrating another possible use of the transducer according to the invention; and

Fig. 16 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer weiteren Ver wendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers. Fig. 16 is a schematic diagram illustrating another possible use of the transducer according to the invention.

In Fig. 2 ist schematisch eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt. Auf einem als Substratplatte wirkenden Flußleiter 24 sind nebeneinanderliegend eine erste Magnetfeldquelle 21 und zweite Magnetfeldquelle 25 angeordnet. Auf der ersten Magnet feldquelle 21 ist ein zweiter Flußleiter 23 angebracht, auf dem wiederum ein magnetfel dempfindliches Sensorelement 22 sitzt. Zwischen den beiden Magnetfeldquellen 21 und 25 ist ein Luftspalt vorgesehen. Durch die Pfeile ist eine Magnetisierungsrichtung der beiden Magnetfeldquellen 21 und 25 angezeigt, die vertikal zum Flußleiter 24 und in Richtung zum Flußleiter 23 bzw. zum magnetfeldempfindlichen Sensorelement 22 ver läuft. Bei Verwendung eines Permanentmagneten als Magnetfeldquelle 21 durchdringen somit die an der Endfläche, an der der Flußleiter 23 angeordnet ist, austretenden Feldli nien das magnetfeldempfindliche Sensorelement in einer ersten "positiven" Richtung, d. h. von der der Magnetfeldquelle 21 zugewandten (Unter-)Seite zu der der Magnetfeld quelle abgewandten Seite. Die zweite Magnetfeldquelle 25 besitzt eine zu der ersten Magnetfeldquelle 21 parallele Magnetisierung, wobei jedoch nunmehr die aus den Stirn flächen der zweiten Magnetfeldquelle 25 austretenden Feldlinien das magnetfeldemp findliche Sensorelement 22 in der umgekehrten Richtung durchdringen.A first embodiment according to the invention is shown schematically in FIG . On a substrate acting as a flux guide plate 24, a first magnetic field source 21 and second magnetic field source 25 are juxtaposed. On the first magnetic field source 21 , a second flux conductor 23 is attached, on which in turn a magnetic element sensitive sensor 22 sits. An air gap is provided between the two magnetic field sources 21 and 25 . The arrows indicate a direction of magnetization of the two magnetic field sources 21 and 25 , which runs vertically to the flux conductor 24 and in the direction of the flux conductor 23 or to the magnetic field-sensitive sensor element 22 . When a permanent magnet is used as the magnetic field source 21 , the field lines emerging at the end face on which the flux conductor 23 is arranged penetrate the magnetic field-sensitive sensor element in a first “positive” direction, ie from the (lower) side facing the magnetic field source 21 the magnetic field source side facing away. The second magnetic field source 25 has a magnetization parallel to the first magnetic field source 21 , but now the field lines emerging from the end faces of the second magnetic field source 25 penetrate the sensor element 22 sensitive to magnetic field in the opposite direction.

Die von der ersten Magnetfeldquelle 21 und der zweiten Magnetfeldquelle 25 erzeugten, sich überlagernden Magnetfelder führen am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensore lements zu einem neuen effektiven Magnetfeld, das im Falle der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wesentlich geringer ist als das durch die erste Magnetfeldquelle 21 allein erzeugte erste Magnetfeld. Durch die Stärke der zweiten Magnetfeldquelle 25 und die Art bzw. Nähe ihrer Anordnung bezüglich der ersten Magnetfeldquelle 21 bzw. des magnetfeldempfindlichen Sensorelements 22 ist das effektive Magnetfeld am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensorelements 22 steuerbar in bezug auf seine Stärke und auch Richtung.Those overlapping magnetic fields generated by the first magnetic field source 21 and the second magnetic field source 25 lead at the location of the magnetic field sensitive Sensore lements to a new effective magnetic field in the case of the embodiment shown in Fig. 2 is much lower than by the first magnetic field source 21 alone generated first magnetic field. Due to the strength of the second magnetic field source 25 and the type or proximity of their arrangement with respect to the first magnetic field source 21 or the magnetic field sensitive sensor element 22 , the effective magnetic field at the location of the magnetic field sensitive sensor element 22 can be controlled with respect to its strength and direction.

Das magnetfeldempfindliche Sensorelement ist vorteilhafterweise an der ersten Magnet feldquelle (oder der zweiten Magnetfeldquelle) ggf. über den Flußleiter 23 und eventuelle weitere Elemente an oder in der Nähe von dessen Polfläche befestigt, könnte aber auch ohne Einschränkung der Funktionsfähigkeit der Erfindung an anderer Position innerhalb eines Bereichs der überlagerten ersten oder zweiten Magnetfelder mit oberhalb der Nachweisgrenze des Sensorelements liegender Stärke vorgesehen sein.The magnetic field sensitive sensor element is advantageously attached to the first magnetic field source (or the second magnetic field source), possibly via the flux conductor 23 and any other elements at or in the vicinity of its pole face, but could also be used at another position within a without restricting the functionality of the invention Area of the superimposed first or second magnetic fields can be provided with a strength lying above the detection limit of the sensor element.

Als magnetfeldempfindliches Sensorelement kann z. B. ein magnetoresistives Element, eine Feldplatte oder ein Hall-Element verwendet werden. Ein magnetoresistives Element ist ein ferromagnetischer Widerstand, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit von einem äußeren, in einer Ebene des Elements orientierten Magnetfeld ändert. Ein magne toresistives Element zeigt für große Werte des Magnetfelds ein Sättigungsverhalten, so daß das aus den beiden Magnetfeldquellen erzeugte effektive Magnetfeld und das durch das Geberelement erzeugte zusätzliche Magnetfeld bzw. die erzeugte Abwandlung auf den vorgegebenen Meßbereich des magnetoresitiven Elements abgestimmt sein müs sen. As a magnetic field sensitive sensor element z. B. a magnetoresistive element, a field plate or a Hall element can be used. A magnetoresistive element is a ferromagnetic resistor, the resistance value of which depends on an external magnetic field oriented in one plane of the element. A magne toresistive element shows a saturation behavior for large values of the magnetic field, see above that the effective magnetic field generated by the two magnetic field sources and that by the transmitter element generated additional magnetic field or the generated modification the specified measuring range of the magnetoresistive element must be matched sen.

Eine Feldplatte ist ein Halbleiterwiderstand, dessen Widerstandswert von dem senkrecht zur Elementebene orientierten magnetischen Fluß B (B = µ × H, wobei µ die magnetische Permeabilität und H die magnetische Feldstärke sind) abhängt. Eine Feldplatte zeigt bis zu sehr hohen magnetischen Flüssen keine Sättigung.A field plate is a semiconductor resistor, the resistance value of which is perpendicular magnetic flux B oriented to the element plane (B = µ × H, where µ is the magnetic Permeability and H are the magnetic field strength). A field plate shows up no saturation at very high magnetic fluxes.

Ein Hall-Element ist eine Halbleitervorrichtung, die in Abhängigkeit von einer senkrecht zur Elementebene orientierten magnetischen Induktion B eine nahezu proportionale Spannung U erzeugt.A Hall element is a semiconductor device that is dependent on a perpendicular magnetic induction B oriented to the element level is almost proportional Voltage U generated.

Als Magnetfeldquellen können einerseits Permanentmagneten mit fest vorgegebener Magnetisierung und andererseits Elektromagneten mit einstellbarer Magnetfeldstärke verwendet werden. Letztere bieten den Vorteil, daß die effektive Magnetfeldstärke am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensorelements optimal für den vorgesehenen Ver wendungszweck bzw. die Art und Wirkung des Geberelements eingestellt werden kann.On the one hand, permanent magnets can be used as magnetic field sources Magnetization and on the other hand electromagnets with adjustable magnetic field strength be used. The latter have the advantage that the effective magnetic field strength on Location of the magnetic field sensitive sensor element optimal for the intended Ver application or the type and effect of the encoder element can be set.

Nachfolgend soll kurz die Funktion und Wirkungsweise des in Fig. 2 dargestellten ma gnetischen Meßwertaufnehmers erläutert werden.The function and mode of operation of the magnetic transducer shown in FIG. 2 will be briefly explained below.

Die beiden Magnetfeldquellen 21 und 25 erzeugen am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensorelements 22 ein effektives Überlagerungsmagnetfeld. Durch die Flußleiter 23 und 24 wird das am Ort des Sensorelements 22 vorhandene effektive Magnetfeld je nach spezieller Ausbildung der Flußleiter verstärkt, homogenisiert und/oder lokal konzentriert. Bei Annäherung eines Geberelements an dem magnetischen Meßwertaufnehmer wird der magnetische Fluß bzw. das Magnetfeld der beiden Magnetfeldquellen gestört, wenn dieses aus weichmagnetischem (magnetisch permeablem) Material oder magnetischem Material hergestellt ist. Diese Störung führt am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensor elements zu einer von diesem detektierten Änderung des magnetischen Flusses bzw. der magnetischen Feldstärke.The two magnetic field sources 21 and 25 generate an effective superimposing magnetic field at the location of the magnetic field sensitive sensor element 22 . The effective magnetic field present at the location of the sensor element 22 is amplified, homogenized and / or locally concentrated by the flux conductors 23 and 24 , depending on the special design of the flux conductors. When a sensor element approaches the magnetic transducer, the magnetic flux or the magnetic field of the two magnetic field sources is disturbed if it is made of soft magnetic (magnetically permeable) material or magnetic material. This disturbance leads to a change in the magnetic flux or the magnetic field strength detected by the sensor element sensitive to the magnetic field.

Der erfindungsgemäße magnetische Meßwertaufnehmer kann einerseits als Entfer nungsmesser und andererseits als Schalter dienen. Bei Entfernungsmessung wird aus dem Vorzeichen und der Stärke des vom magnetfeldempfindlichen Sensorelement aus gegebenen Meßsignals auf den Abstand und die Bewegungsrichtung des Geberele ments geschlossen. Bei Verwendung als magnetischem Schalter wird bei Erreichen ei nes bestimmten, vom magnetfeldempfindlichen Sensorelement ausgegebenen Schwell wert das Vorhandensein des Geberelements in der Nähe des erfindungsgemäßen ma gnetischen Meßwertaufnehmers erkannt.The magnetic transducer according to the invention can be used as a distance voltage meter and on the other hand serve as a switch. When measuring distance is off the sign and the strength of the magnetic field sensitive sensor element given measurement signal on the distance and the direction of movement of the encoder closed. When used as a magnetic switch, when egg is reached nes certain threshold output by the magnetic field sensitive sensor element worth the presence of the donor element near the ma according to the invention gnetic transducer recognized.

In der Schalterfunktion ermöglicht der erfindungsgemäße magnetische Meßwertaufneh mer die Verwendung sowohl eines unipolar als auch eines bipolar schaltenden magnet feldempfindlichen Sensorselements.In the switch function, the magnetic measurement pickup according to the invention enables mer the use of both a unipolar and a bipolar switching magnet field-sensitive sensor element.

Bei dem magnetischen Meßwertaufnehmer nach Fig. 2 ist beispielsweise die durch die zweite Magnetfeldquelle 25 erzeugte magnetische Feldstärke am Ort des magnetfel dempfindlichen Sensorelements 22 größer als die durch die erste Magnetfeldquelle er zeugte Feldstärke. Aufgrund der unterschiedlichen Vorzeichen der beiden magnetischen Felder am Ort des Sensorelements ist das effektive Überlagerungsfeld ein kleines Feld mit negativem Vorzeichen (d. h. der Magnetisierungsrichtung der ersten Magnetfeldquelle entgegengesetzt). Nähert sich z. B. ein Permanentmagnet als Geberelement dem Meß wertaufnehmer, so erfolgt am Ort des Sensorelements eine einfache vektorielle Überla gerung aller vorhandenen Magnetfelder. Bei Annäherung eines permeablen Geberele ments an den Meßwertaufnehmer versuchen die Feldlinien der Magnetfeldquellen 21 und 25 in das Geberelement einzudringen. Die daraus resultierenden Veränderungen des Verlaufs der Feldlinien der Magnetfeldquellen 21 und 25, insbesondere auch am Ort des Sensorelements 22, sind abhängig vom Abstand des Geberelements zum Meß wertaufnehmer, von der mechanischen Konstruktion des Geberelements, den magneti schen Materialparametern des Geberelements, z. B. wie der magnetischen Permeabilität, sowie dem Betrag und der Richtung der Geschwindigkeit des Geberelements relativ zum Meßwertaufnehmer. Verändert sich nur eine dieser Größen, von welchen die Verände rungen des Verlaufs der Feldlinien der Magnetfeldquellen 21 und 25 beim Vorhanden sein des Geberelements abhängig sind, so kann selbige absolut durch den diesbezüg lich geeichten Meßwertaufnehmer erfaßt werden. Je näher sich das Geberelement in bezug auf die eine oder andere Magnetfeldquelle befindet, um so stärker wird auch das Magnetfeld dieser Quelle beeinflußt, wodurch eine Veränderung des Magnetfelds bzw. Magnetflusses am Ort des Sensorelements erfolgt. Befindet sich z. B. ein magnetisch- permeables Geberelement in der Nähe des Nordpols der zweiten Magnetfeldquelle 25 (Fig. 2), wird eine starke Beeinflussung bzw. Veränderung im von der zweiten Magnet feldquelle 25 erzeugten zweiten Magnetfeld hervorgerufen, jedoch nur eine vergleichs weise kleine Störung im ersten Magnetfeld. Daher kann das anfänglich "negative" Über lagerungsfeld am Ort des magnetischen Sensorelements 22 das Vorzeichen ändern und einen "positiven" Wert annehmen. Eine gleichfalls "positive" Änderung des Überlage rungsfeldes am Ort des magnetischen Sensorelements 22 in Fig. 2 tritt offensichtlich ein, wenn bei konstantem Abstand des Geberelements zum Meßwertaufnehmer z. B. die geometrische Ausdehnung oder die magnetische Permeabilität des Geberelements zu nehmen.In the magnetic sensor according to Fig. 2, the second magnetic field generated by the source 25 magnetic field strength at the location of magnetfel dempfindlichen sensor element 22 is, for example, greater than that of the first magnetic field source he sired field strength. Due to the different signs of the two magnetic fields at the location of the sensor element, the effective overlay field is a small field with a negative sign (ie opposite to the direction of magnetization of the first magnetic field source). Approaches z. B. a permanent magnet as a transducer element to the transducer, then a simple vectorial overlay of all existing magnetic fields takes place at the location of the sensor element. When a permeable sensor element approaches the transducer, the field lines of the magnetic field sources 21 and 25 try to penetrate into the sensor element. The resulting changes in the course of the field lines of the magnetic field sources 21 and 25 , in particular also at the location of the sensor element 22 , are dependent on the distance of the sensor element to the transducer, on the mechanical construction of the sensor element, the magnetic material parameters of the sensor element, for. B. as the magnetic permeability, and the amount and direction of the speed of the encoder element relative to the transducer. Changes only one of these sizes, of which the changes in the course of the field lines of the magnetic field sources 21 and 25 are dependent on the presence of the transmitter element, the same can be absolutely detected by the relevant calibrated transducer. The closer the transmitter element is with respect to one or the other magnetic field source, the more the magnetic field of this source is influenced, as a result of which the magnetic field or magnetic flux changes at the location of the sensor element. Is z. B. a magnetically permeable sensor element in the vicinity of the north pole of the second magnetic field source 25 ( FIG. 2), a strong influence or change in the second magnetic field generated by the second magnetic field source 25 is caused, but only a comparatively small disturbance in the first Magnetic field. Therefore, the initially "negative" overlay field at the location of the magnetic sensor element 22 can change the sign and assume a "positive" value. A likewise "positive" change in the overlay field at the location of the magnetic sensor element 22 in FIG. 2 obviously occurs when, at a constant distance of the transmitter element to the sensor z. B. to take the geometric expansion or the magnetic permeability of the encoder element.

Nachfolgend werden weitere Ausführungsformen schematisch in den Fig. 3-11 dar gestellt und beschrieben. In den nachfolgenden Figuren werden für gleiche oder ähnli che Teile entsprechende, zur vorangehenden Ausführungsform jedoch jeweils um 10 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Sämtliche nachfolgenden Ausführungsformen könnten zusätzliche, nicht dargestellte Flußleiter an den entsprechenden Polenden oder auch seitlich zu den gezeigten Magnetfeldquellen aufweisen.In the following, further embodiments are shown and described schematically in FIGS. 3-11. In the following figures, corresponding reference numerals are used for identical or similar parts, but in each case increased by 10 to the previous embodiment. All of the following embodiments could have additional flux conductors, not shown, at the corresponding pole ends or also laterally to the magnetic field sources shown.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetischen Meß wertaufnehmers gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Magnet feldquellen jeweils als getrennte Bereiche 36 und 37 eines einheitlichen Permanentma gneten 31 ausgebildet. Der Permanetmagnet ist zur Schaffung der beiden Magnetfeld quellen mit den jeweils gewünschten magnetischen Feldstärken geeignet strukturiert und dimensioniert. Beispielsweise umfaßt der Permanentmagnet 31 der zweiten Ausfüh rungsform einen relativ dicken Bereich 37 zur Bildung der zweiten Magnetfeldquelle und geht über eine Stufe in den relativ dünnen Bereich 36 zur Bildung der ersten Magnet feldquelle über. Auf dem durch die Stufe gebildeten Absatz über dem Bereich 36 der ersten Magnetfeldquelle ist wieder ein Flußleiter 33 und ein magnetfeldempfindliches Sensorelement 32 angeordnet. In Fig. 3, a second embodiment of a magnetic transducer according to the invention is shown. In this embodiment, the first and second magnetic field sources are each formed as separate regions 36 and 37 of a uniform permanent magnet 31 . The permanent magnet is suitably structured and dimensioned to create the two magnetic field sources with the desired magnetic field strengths. For example, the permanent magnet 31 of the second embodiment comprises a relatively thick region 37 for forming the second magnetic field source and passes over a step into the relatively thin region 36 for forming the first magnetic field source. A flux conductor 33 and a magnetic-field-sensitive sensor element 32 are again arranged on the step formed by the step above area 36 of the first magnetic field source.

In Fig. 4 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt, die zu der in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ähnlich ist, wobei jedoch die Magnetisierungen einer ersten Magnet feldquelle 51 und einer zweiten Magnetfeldquelle 55 einen Winkel miteinander einschlie ßen. Auf der ersten Magnetfeldquelle 51 ist wieder ein Flußleiter 53 und das magnetfel dempfindliche Sensorelement 52 angeordnet.In FIG. 4 a third embodiment is shown which is similar to that shown in the FIG. 2 embodiment, except that the magnetizations of the first magnetic field source 51 and a second magnetic field source 55 including an angle with each SEN. On the first magnetic field source 51, a flux guide 53 and the magnetfel dempfindliche sensor element 52 is again arranged.

In Fig. 5 ist eine vierte Ausführungsform des magnetischen Meßwertaufnehmers gezeigt. In der sechsten Ausführungsform sind eine erste Magnetfeldquelle 71, eine zweite Ma gnetfeldquelle 75 und eine dritte Magnetfeldquelle 78 vorhanden. In der sechsten Aus führungsform sind die drei Magnetfeldquellen jeweils über eine Luftspalt unter paralleler Ausrichtung ihrer Magnetisierungen angeordnet. Durch die unterschiedlichen Längen der drei Magnetfeldquellen wird die unterschiedliche Stärke der jeweiligen Magnetfelder zum Ausdruck gebracht. Die zweite und dritte Magnetfeldquelle 75 und 78 sind jeweils flankierend zur ersten Magnetfeldquelle, die einen Flußleiter 73 und ein magnetfeldemp findliches Element 72 trägt, unter Ausrichtung der Basispole angeordnet.In Fig. 5 shows a fourth embodiment of the magnetic transducer is shown. In the sixth embodiment, a first magnetic field source 71 , a second magnetic field source 75 and a third magnetic field source 78 are provided. In the sixth embodiment, the three magnetic field sources are each arranged over an air gap with their magnetizations aligned in parallel. The different lengths of the three magnetic field sources express the different strength of the respective magnetic fields. The second and third magnetic field sources 75 and 78 are each flanking the first magnetic field source, which carries a flux conductor 73 and a magnet-sensitive element 72 , with the orientation of the base poles.

In Fig. 6 ist eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform dargestellt, bei der ebenfalls eine erste Magnetfeldquelle 81, ein zweite Magnetfeldquelle 85 und eine dritte Magnet feldquelle 88 vorgesehen sind, wobei auf der ersten Magnetfeldquelle wieder ein Flußlei ter 83 und ein magnetfeldempfindliches Sensorelement 82 angeordnet sind. Diese Aus führungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform dadurch, daß die Luftspalte zwischen den einzelnen Magnetfeldquellen unterschiedlich groß sind und die Basispole nicht auf einer gemeinsamen Ebene ausgerichtet sind.In Fig. 6, a fifth embodiment of the invention is shown, in which a first magnetic field source 81 , a second magnetic field source 85 and a third magnetic field source 88 are also provided, with a Flußlei ter 83 and a magnetic field-sensitive sensor element 82 are arranged on the first magnetic field source. This embodiment differs from the sixth embodiment in that the air gaps between the individual magnetic field sources are of different sizes and the base poles are not aligned on a common plane.

In Fig. 7 ist eine sechste Ausführungsform gezeigt, die ebenfalls eine erste Magnetfeld quelle 91, eine zweite Magnetfeldquelle 95 und eine dritte Magnetfeldquelle 98 verwen det. In der achten Ausführungsform sind jedoch sowohl auf der ersten Magnetfeldquelle 91 als auch auf der zweiten Magnetfeldquelle 95 jeweils ein Flußleiter 93 bzw. 96 und ein erstes magnetfeldempfindliches Sensorelement 92 bzw. ein zweites magnetfeldempfind liches Sensorelement 99 angeordnet. Die dritte Magnetfeldquelle 98 ist zwischen den beiden Magnetfeldquellen 91 und 95 unter im wesentlichen gleicher Beabstandung und mit in einer Ebene ausgerichteten Basispolen angeordnet.In Fig. 7, a sixth embodiment is shown, which also has a first magnetic field source 91, det USAGE 98, a second magnetic field source 95 and a third magnetic field source. In the eighth embodiment, however, a flux conductor 93 and 96 and a first magnetic-field-sensitive sensor element 92 and a second magnetic-field-sensitive sensor element 99 are arranged both on the first magnetic field source 91 and on the second magnetic field source 95 . The third magnetic field source 98 is arranged between the two magnetic field sources 91 and 95 with essentially the same spacing and with base poles aligned in one plane.

In Fig. 8 ist eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers mit einer ersten Magnetfeldquelle 101 und einer zweiten Magnetfeldquelle 105 gezeigt, wobei auf der ersten Magnetfeldquelle 101 ein Flußleiter 103 und darüber ein magnetfel dempfindliches Sensorelement 102 angeordnet sind. Zusätzlich zu der in Fig. 2 gezeig ten ersten Ausführungsform ist ein zweites magnetfeldempfindliches Sensorelement 109 im Abstand entlang der Magnetisierungsrichtung der ersten Magnetfeldquelle 101 ange ordnet.In FIG. 8, a seventh embodiment is shown of the transducer according to the invention having a first magnetic field source 101 and a second magnetic field source 105, wherein on the first magnetic field source 101, a flux conductor 103 and above a magnetfel dempfindliches sensor element 102 are arranged. In addition to the first embodiment shown in FIG. 2, a second magnetic field sensitive sensor element 109 is arranged at a distance along the magnetization direction of the first magnetic field source 101 .

In Fig. 9 ist eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform gezeigt, die sich von der neunten dadurch unterscheidet, daß ein erstes und zweites magnetfeldempfindliches Sensorelement 112 und 119, die auf einem Flußleiter 113 über einer ersten Magnetfeld quelle 111 angeordnet sind, quer zur Richtung der Magnetisierung der ersten Magnet feldquelle 111 im Abstand stehen. Wie bei der ersten Ausführungsform ist wieder seitlich neben der ersten Magnetfeldquelle 111 eine zweite Magnetfeldquelle 115 vorgesehen.In Fig. 9, an eighth embodiment of the invention is shown, which differs from the ninth in that a first and second magnetic field sensitive sensor elements 112 and 119 , which are arranged on a flux conductor 113 above a first magnetic field source 111 , transverse to the direction of magnetization of the first magnetic field source 111 are at a distance. As in the first embodiment, a second magnetic field source 115 is again provided laterally next to the first magnetic field source 111 .

Sämtliche erfindungsgemäßen Ausführungsformen bieten den Vorteil, daß durch die Verwendung einer zweiten oder weiterer Magnetfeldquellen eine Anpassung des effekti ven Magnetfelds am Ort des magnetfeldempfindlichen Sensorelements durch Überlage rung der entsprechenden Magnetfelder durchführbar ist, wodurch die Flexibilität und Ein satzfähigkeit des erfindungsgemäßen magnetischen Meßwertaufnehmers gesteigert wird. Für die praktische Anwendung relevant ist auch der Umstand, daß mit der erfin dungsgemäßen Magnetanordnung unipolar schaltende Sensorelemente mit vergleichs weise kleinen Werten für das Ein- und Ausschalten genutzt werden können. Insbesonde re ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers als magnetischer Schalter vorteilhaft, der bipolar schaltende Sensorelemente verwenden kann.All embodiments of the invention have the advantage that Use of a second or further magnetic field sources to adjust the effekti ven magnetic field at the location of the magnetic field sensitive sensor element by overlay tion of the corresponding magnetic fields is feasible, which increases flexibility and capacity of the magnetic transducer according to the invention increased becomes. The fact that with the invent inventive magnetic arrangement unipolar switching sensor elements with comparative wise small values can be used for switching on and off. In particular re is a use of the transducer according to the invention as a magnetic Switch advantageous, which can use bipolar switching sensor elements.

Der erfindungsgemäße Meßwertaufnehmer eignet sich jedoch vorzüglich auch für eine große Anzahl weiterer Anwendungen. Beispiele für weitere Verwendungsmöglichkeiten, die durch die Fig. 10 bis 16 schematisch veranschaulicht sind, werden nachfolgend beschrieben.However, the transducer according to the invention is particularly suitable for a large number of other applications. Examples of further possible uses, which are illustrated schematically by FIGS. 10 to 16, are described below.

In Fig. 10 veranschaulicht eine Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meß wertaufnehmers als Positionssensor bzw. als Abstandsmeßvorrichtung zur berührungs freien Ermittlung eines Abstands d eines Geberelements 2 von dem erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmer. Bei Verwendung als Positionssensor wird der Arbeitspunkt des Meßwertaufnehmers so eingestellt, daß die Anwesenheit des Geberelements aus ma gnetischem oder magnetisch-permeablem Material ab einem Mindestabstand d von dem Meßwertaufnehmer festgestellt wird. Das Schaltverhalten des Meßwertaufnehmers wird vorher in Abhängigkeit vom Geberelement und vom Abstand d eingestellt. Befindet sich zwischen dem Meßwertaufnehmer und dem Geberelement ein nichtmagnetisches Medi um, so hat dies keinen Einfluß auf den Meßvorgang.In Fig. 10 a possible use of the illustrated measuring wertaufnehmers invention as a position sensor or distance measuring device as to the touch-free determination of a distance d of a donor element 2 of the inventive transducer. When used as a position sensor, the working point of the transducer is set so that the presence of the transmitter element made of magnetic or magnetically permeable material is determined from a minimum distance d from the transducer. The switching behavior of the transducer is set beforehand depending on the encoder element and the distance d. If there is a non-magnetic medium between the transducer and the transmitter element, this has no influence on the measuring process.

Bei Verwendung des Meßwertaufnehmers als Abstandssensor oder -meßvorrichtung kann, wie in Fig. 10 gezeigt, der absolute Abstand d des Geberelements gegenüber dem Meßwertaufnehmer gemessen werden, sofern der Meßwertaufnehmer diesbezüglich geeicht wurde. Ein Beispiel für eine Eichkurve ist in Fig. 11 gezeigt, in der die Stärke des von dem Sensorelement 22 ausgegebenen Signals in Abhängigkeit vom Abstand eines bestimmten Geberelements von dem Meßwertaufnehmer jeweils in beliebigen Einheiten dargestellt ist. Wie aus der Eichkurve der Fig. 11 zu entnehmen ist, existiert ein linearer Bereich, in dem die Signalstärke linear mit dem Abstand korreliert. Nach Ermittlung die ser Eichkurve kann aus dem vom Sensor 22 ausgegebenen Meßsignal der genaue Ab stand des Geberelements vom Meßwertaufnehmer zumindest im linearen Bereich der Eichkurve ermittelt werden, auch wenn der Meßpunkt nicht mit einem Meßpunkt der Eichkurve zusammenfällt. Auch hier gilt, daß das Vorhandensein eines nichtmagneti schen Mediums zwischen dem Meßwertaufnehmer und dem Geberelement keinen Ein fluß auf den Meßvorgang ausübt.When using the transducer as a distance sensor or measuring device, as shown in FIG. 10, the absolute distance d of the transmitter element relative to the transducer can be measured, provided the transducer has been calibrated in this regard. An example of a calibration curve is shown in FIG. 11, in which the strength of the signal output by the sensor element 22 as a function of the distance of a specific transmitter element from the transducer is shown in arbitrary units. As can be seen from the calibration curve in FIG. 11, there is a linear region in which the signal strength correlates linearly with the distance. After determining this calibration curve, the exact position of the sensor element from the transducer can be determined from the measurement signal output by the sensor 22 at least in the linear region of the calibration curve, even if the measurement point does not coincide with a measurement point of the calibration curve. It also applies here that the presence of a non-magnetic medium between the transducer and the encoder element has no influence on the measuring process.

In Fig. 12 ist eine ähnliche Verwendung des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers zur Messung der Dicke nichtmagnetischer Objekte schematisch dargestellt. Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Abstandsmessung wird nun die Dicke eines nichtmagneti schen Objekts 3, an dem das Geberelement 2 auf der dem Sensor 22 gegenüberliegen den Seite anliegt, durch eine Abstandsmessung des Geberelements vom Meßwertsen sor bestimmt. FIG. 12 schematically shows a similar use of the transducer according to the invention for measuring the thickness of non-magnetic objects. Similar to the above-described distance measurement, the thickness of a non-magnetic object 3 , on which the transmitter element 2 lies on the side opposite the sensor 22 , is now determined by a distance measurement of the transmitter element from the measured value sensor.

In Fig. 13 ist eine weitere Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meß wertaufnehmers als Sensor zur Positionserkennung des Geberelements durch eine ma gnetisch-permeable Wand hindurch skizziert. Befindet sich das magnetische oder ma gnetisch-permeable Geberelement in einem Mindestabstand d von dem Meßwertauf nehmer und befindet sich zwischen dem Geberelement und dem Meßwertaufnehmer die magnetisch-permeable Wand 7, so kann die Anwesenheit des Geberelements durch diese magnetisch-permeable Wand hindurch festgestellt werden, sofern die Magnetfeld quellen 21 und 25 derart dimensioniert sind, daß neben ihrer eigentlichen Funktion der Meßwertaufnehmer gleichzeitig noch eine magnetische Sättigung der magnetisch- permeablen Zwischenwand bewirkt wird. Das Schaltverhalten des Meßwertaufnehmers wird vorher in Abhängigkeit vom Geberelement, vom Mindestabstand d und der Dicke der magnetisch-permeablen Zwischenwand eingestellt. Befindet sich zusätzlich zwischen dem Meßwertaufnehmer, dem Geberelement und der magnetisch-permeablen Zwi schenwand ein nichtmagnetisches Medium, so hat dies keinen Einfluß auf den Meßvor gang.In Fig. 13, a further possible use of the measurement according to the invention is outlined wertaufnehmers as a sensor for detecting the position of the donor element through a ma gnetisch-permeable wall. If the magnetic or magnetically permeable sensor element is at a minimum distance d from the sensor and the magnetic permeable wall 7 is located between the sensor element and the sensor, the presence of the sensor element can be determined through this magnetically permeable wall, provided that the magnetic field sources 21 and 25 are dimensioned such that, in addition to their actual function of the transducer, magnetic saturation of the magnetically permeable intermediate wall is also effected. The switching behavior of the transducer is set beforehand depending on the transmitter element, the minimum distance d and the thickness of the magnetically permeable intermediate wall. If there is also a non-magnetic medium between the transducer, the transmitter element and the magnetic-permeable intermediate wall, this has no effect on the measurement process.

In Fig. 14 ist eine weitere Verwendung des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers als Formsensor zum Erkennen der geometrischen Form des magnetischen oder magne tisch-permeablen Geberelements veranschaulicht. Es werden als Beispiel 3 verschiede ne Geberelemente 4, 5 und 6 mit unterschiedlicher Form bzw. unterschiedlicher Dimen sionierung gezeigt, die bei ansonsten unveränderten Eigenschaften, d. h. gleichem Ma terial und konstantem Abstand vom Meßwertaufnehmer, unterschiedliche Signalhöhen erzeugen. Wiederum kann eine vorherige Eichung des Meßwertaufnehmers, d. h. eine Zuordnung bestimmter Signalhöhen zu den entsprechenden Geometrien und Dimensio nen des Geberelements durchgeführt werden, auf deren Grundlage die Form und Di mensionierung eines unbekannten Geberelements ermittelt werden kann. Das Geber element sollte sich dabei auf einer definierten Bahn am Meßwertaufnehmer vorbeibewe gen.In Fig. 14 a further use of the transducer according to the invention as a shape sensor for recognizing the geometric shape of the magnetic or magnetic table-permeable sensor element is illustrated. There are shown as example 3 different ne encoder elements 4 , 5 and 6 with different shape or different dimensioning, which produce different signal levels with otherwise unchanged properties, ie the same material and constant distance from the sensor. Again, a previous calibration of the transducer, ie an assignment of certain signal levels to the corresponding geometries and dimensions of the encoder element can be carried out, on the basis of which the shape and dimensioning of an unknown encoder element can be determined. The encoder element should move past the sensor on a defined path.

In Fig. 15 ist eine weitere Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meß wertaufnehmers als Sensor zum Erkennen von magnetischen Diskontinuitäten in ma gnetischen oder magnetisch-permeablen Objekten veranschaulicht. Bei dieser Verwen dung können magnetische Diskontinuitäten 8 in ansonsten magnetischen oder magnet sich-permeablen Objekten 9 erfaßt werden, sofern sich die magnetischen Parameter, z. B. die magnetische Permeabilität, der Diskontinuitäten von den entsprechenden Wer ten des magnetischen oder magnetisch-permeablen Objekts unterscheiden und der Meßwertaufnehmer diesbezüglich geeicht wurde. Ein Beispiel für eine solche Diskontinui tät ist eine Schweißnaht.In Fig. 15, a further possible use of the measurement according to the invention is wertaufnehmers illustrated as a sensor for detecting magnetic discontinuities in ma-magnetic or magnetically permeable objects. With this use, magnetic discontinuities 8 can be detected in otherwise magnetic or magnetically permeable objects 9 , provided that the magnetic parameters, e.g. B. the magnetic permeability, the discontinuities from the corresponding values th of the magnetic or magnetically permeable object differ and the transducer was calibrated in this regard. An example of such a discontinuity is a weld.

Der erfindungsgemäße Meßwertaufnehmer kann wie in Fig. 16 gezeigt auch als Dicken sensor für ein magnetisch-permeables Objekt 18 verwendet werden. Durch entspre chende Dimensionierung der Magnetfeldquellen 21 und 25 kann mit dem erfindungsge mäßen Meßwertaufnehmer die Dicke d absolut gemessen werden, sofern der Meß wertaufnehmer analog zu der oben beschriebenen Abstandsmessung entsprechend geeicht ist. Befinden sich in dem zu vermessenden magnetisch-permeablen Objekt nichtmagnetische Einschlüsse, wie z. B. Poren, Risse oder Zwischenschichten 19, so haben diese keinen Einfluß auf das Meßergebnis, sofern deren geometrische Ausdeh nung entlang der Meßrichtung vernachlässigbar gegenüber der zu messenden Dicke d ist. Ebenfalls keinen Einfluß haben die genannten nichtmagnetischen Einschlüsse im zu vermessenden magnetisch-permeablen Objekt, wenn diese regelmäßig auftreten und bei der Eichung des Meßwertaufnehmers berücksichtigt werden können.As shown in FIG. 16, the sensor according to the invention can also be used as a thickness sensor for a magnetically permeable object 18 . By appropriate dimensioning of the magnetic field sources 21 and 25 , the thickness d can be measured absolutely with the measurement transducer according to the invention, provided that the measurement transducer is calibrated analogously to the distance measurement described above. Are non-magnetic inclusions in the magnetic permeable object to be measured, such as e.g. B. pores, cracks or intermediate layers 19 , these have no influence on the measurement result, provided that their geometric extent along the measuring direction is negligible compared to the thickness d to be measured. The non-magnetic inclusions mentioned in the magnetic-permeable object to be measured also have no influence if they occur regularly and can be taken into account in the calibration of the measuring sensor.

In Fig. 16 wird noch eine weitere Verwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Meßwertaufnehmers als Sensor zum Erkennen nichtmagnetischer Einschlüsse in ma gnetisch-permeablen Objekten veranschaulicht. Befinden sich innerhalb magnetisch- permeabler Objekte nichtmagnetische Einschlüsse, wie z. B. Poren, Risse oder Zwi schenschichten, z. B. bei Stapelung mehrerer magnetisch-permeabler Objekte, so kön nen diese durch den Meßwertaufnehmer erkannt werden, sofern wiederum der Meß wertaufnehmer diesbezüglich geeicht wurde.In Fig. 16 yet another possible use of the transducer according to the invention is illustrated as a sensor to detect non-magnetic inclusions in ma gnetisch-permeable objects. Are non-magnetic inclusions within magnetic-permeable objects, such as B. pores, cracks or inter mediate layers, for. B. when stacking several magnetic-permeable objects, these can be recognized by the transducer, provided that the transducer has been calibrated in this regard.

Der erfindungsgemäße Meßwertaufnehmer kann weiter als Geschwindigkeitssensor verwendet werden. Die Geschwindigkeit eines elektrisch leitenden Geberelements, wel ches sich auf einer definierten Bahn am Meßwertaufnehmer vorbeibewegt, kann durch durch Wirbelstrom erzeugte Magnetfelder im Geberelement gemessen werden, sofern die Magnetfeldquellen 21 und 25 zur Wirbelstromerzeugung im Geberelement ausrei chend dimensioniert sind und der Meßwertaufnehmer entsprechend geeicht ist.The transducer according to the invention can also be used as a speed sensor. The speed of an electrically conductive transducer element, which moves past the transducer on a defined path, can be measured by magnetic fields generated by eddy current in the transducer element, provided that the magnetic field sources 21 and 25 are sufficiently dimensioned to generate eddy current in the transducer element and the transducer is calibrated accordingly.

Weiter kann analog zu den vorherigen Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemä ße Meßwertaufnehmer als Materialsensor für ein homogenes Medium verwendet wer den, mit dem eine Materialeigenschaft des magnetischen Geberelements, d. h. die ma gnetische Suszeptibilität ermittelt werden kann.Furthermore, analogously to the previous possible uses of the sse transducer used as a material sensor for a homogeneous medium the one with which a material property of the magnetic encoder element, d. H. the ma genetic susceptibility can be determined.

Claims

1. Magnetic transducer, in particular for non-contact magnetic position detection of a magnetic or magnetically permeable encoder elements, with
a first magnetic field source ( 21 ) for generating a main magnetic field,
a second magnetic field source ( 25 ) for generating a secondary magnetic field which is superimposed on the main magnetic field, and
a magnetic field sensitive sensor element ( 22 ),
characterized in that
the first and second magnetic field sources are arranged next to one another, with a substantially parallel polarization direction, and that the sensor element is provided at a location in the region of the overlapping magnetic fields at which the field strength of the main magnetic field is weakened by the superimposed secondary magnetic field, the Sensor element ( 22 ) is arranged above a pole face of the first magnetic field source ( 21 ) that is set back relative to the second magnetic field source ( 25 ).

2. Magnetic sensor according to claim 1, characterized in that the magnetic field sensitive sensor element ( 22 ) is attached to a pole face of the first magnetic field source.

3. Magnetic sensor according to claim 1 or 2, characterized records that the first and second magnetic field sources are permanent magnets.

4. Magnetic sensor according to claim 3, characterized in that that there is an air gap between the permanent magnets.

5. Magnetic sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the first and second magnetic field sources are formed by an integrally ausgebil Deten permanent magnet, each of which has areas ( 36 , 37 ) of different dimensions for generating the first and second magnetic fields.

6. Magnetic sensor according to claim 1 or 2, characterized records that at least one magnetic field source is variable in strength.

7. Magnetic sensor according to claim 6, characterized in that that the variable magnetic field source is an electromagnet.

8. Magnetic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element ( 22 ) is a field plate.

9. Magnetic sensor according to one of claims 1-7, characterized in that the sensor element ( 22 ) is a magnetoresistive element.

10. Magnetic sensor according to one of claims 1-7, characterized in that the sensor element ( 22 ) is a Hall element.

11. Magnetic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one flux conductor ( 23 , 24 ) made of soft magnetic material is provided.

12. Magnetic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that two or more sensor elements ( 92 , 99 ) are provided.

13. Magnetic sensor according to one of the preceding claims, characterized in that a third magnetic field source ( 78 ) is provided for generating and superimposing a third magnetic field.

14. Magnetic switch with a magnetic sensor according to one of claims 1-13 and a magnetic or magnetically permeable sensor element.

15. Magnetic switch according to claim 14, characterized in that the Sensor element is a bipolar switching sensor element.

16. Use of a magnetic sensor according to one of claims 1-13 as a position sensor for determining the presence of a magnetic or magnetically permeable sensor element ( 2 ) at a minimum distance (d) from the sensor.

17. Use of a transducer according to any one of claims 1-13 as a distance sensor for determining a distance of a magnetic or magnetic table-permeable sensor element ( 2 ) from the transducer.

18. Use of a transducer according to any one of claims 1-13 as Sensor for position detection of a magnetic or magnetically permeable Transmitter element through a magnetically permeable wall.

19. Use of a transducer according to any one of claims 1-13 as Thickness sensor for non-magnetic objects, the non-magnetic object between rule a magnetic or magnetically permeable encoder element under pre specified distances between the sensor and the encoder element is ordered.

20. Use of a magnetic transducer according to claims 1-13 as Thickness sensor for magnetically permeable objects.

21. Use of a magnetic transducer according to one of the claims che 1-13 as a sensor for detecting non-magnetic inclusions in magnetic permeable objects.

22. Use of a magnetic transducer according to one of the claims che 1-13 as a sensor for the detection of magnetic discontinuities in magneti or magnetic-permeable objects.

23. Use of a magnetic transducer according to one of the claims che 1-13 as a shape sensor to determine the geometric shape and / or dimensions Nation of a magnetic or magnetically permeable encoder element.

24. Use of a magnetic transducer according to one of the claims che 1-13 as a material sensor for determining the material properties of an encoder elements.

25. Use of a magnetic transducer according to one of the claims che 1-13 as a speed sensor, whereby eddy current generated magnetic fields in egg a sensor element can be measured.

26. Use of a magnetic transducer according to one of claims 17-25, a calibration curve being determined in advance by plotting a signal strength of the signal output by the sensor element ( 22 ) as a function of the property to be measured.