DE19937206C2 - Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche Einrichtung - Google Patents
Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche EinrichtungInfo
- Publication number
- DE19937206C2 DE19937206C2 DE19937206A DE19937206A DE19937206C2 DE 19937206 C2 DE19937206 C2 DE 19937206C2 DE 19937206 A DE19937206 A DE 19937206A DE 19937206 A DE19937206 A DE 19937206A DE 19937206 C2 DE19937206 C2 DE 19937206C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic
- scale
- magnetic sensor
- strand
- vehicle seat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Revoked
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 110
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 230000036651 mood Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
- B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
- B60R21/015—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting the presence or position of passengers, passenger seats or child seats, and the related safety parameters therefor, e.g. speed or timing of airbag inflation in relation to occupant position or seat belt use
- B60R21/01554—Seat position sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Air Bags (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Positionsbestimmungseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht
sich weiter auf eine Verwendung einer Positionsbestimmungs
einrichtung. Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum Herstellen eines Maßstabes für solche Einrichtungen.
Die Bestimmung der Position eines Fahrzeugsitzes in einem
Kraftfahrzeug ist beispielsweise erforderlich, wenn das Fahr
zeug mit einer sogenannten Memoryfunktion ausgestattet ist.
Bei dieser Komfortfunktion kann der Fahrzeugsitz, insbesonde
re Fahrersitz, entsprechend auf einem Datenträger gespeicher
ten Daten selbsttätig in vorbestimmte Positionen bewegt wer
den. Diese vorbestimmten Positionen können von Fahrzeugbenut
zern eingestellt werden und werden in der eingestellten Stel
lung auf den Datenträger eingelesen. Die dabei üblicherweise
verwendeten Sensoren sind Potentiometer oder digitale Hall
sonden, die mit entsprechenden Stellmotoren zur Sitzverstel
lung verbunden sind. In jüngerer Zeit werden Sicherheitssys
teme, insbesondere Airbagsysteme eingesetzt, die ihren Be
trieb selbsttätig an unterschiedliche Bedingungen anpassen.
Dabei spielt für die Auslösung und/oder das Aufblasen eines
Airbags die Position des Fahrzeuginsassen relativ zum Airbag
eine Rolle. Eine Größe, die diese Position maßgeblich
beeinflußt, ist die Position des Fahrzeugsitzes. Es besteht
daher ein zunehmender Bedarf an Positionsbestimmungssensoren,
die den hohen Anforderungen genügen, die an die Sicherheits
elektronik eines Kraftfahrzeugs gestellt werden.
Aus der Druckschrift "Magnetic Sensors; Giant Magnetic Regi
sters", Application Notes 10.98 der Siemens AG, ist ein Ma
gnetsensor bekannt, dessen elektrischer Widerstand von der
Richtung eines ihn durchsetzenden Magnetfeldes abhängt. Der
Aufbau eines solchen auch als "Giant Magneto Resistor" (GMR)
bezeichneten Magnetsensors ist in Fig. 9 dargestellt. Zwi
schen zwei aus Eisen oder anderem weichmagnetischem Material
bestehenden, verhältnismäßig dicken Schichten 4 befindet sich
ein Stapel 6 von Schichten, die abwechselnd aus hartmagneti
schem Material, wie Kobalt, und nichtmagnetischem Material,
wie Kupfer, bestehen. Die nichtmagnetischen Schichten trennen
die weichmagnetischen Schichten von den hartmagnetischen
Schichten und die hartmagnetischen Schichten untereinander.
Die Kupferschichten sind so dünn, daß eine Spin-Kopplung zwi
schen den hartmagnetischen Schichten besteht, so daß diese
einen künstlichen Antiferromagneten bilden.
Wenn ein entsprechend Fig. 9 aufgebauter Magnetsensor 10 ge
mäß Fig. 10 in das Magnetfeld beispielsweise eines zweipoli
gen Stabmagneten 12 gebracht wird, werden die weichmagneti
schen Schichten 4 an dessen Ober- und Unterseite von dem Ma
gnetfeld des Stabmagneten 12 magnetisiert, wobei die Magnet
feldlinien ihre Richtung entsprechend einer Drehung des Stab
magneten 12 ändern. Die hartmagnetischen, beispielsweise aus
Kobalt bestehenden Schichten des Stabes 6 dagegen behalten
ihre Magnetisierungsrichtung bei. Insgesamt führt dies dazu,
daß der elektrische Widerstand des Magnetsensors 10 bei Be
aufschlagung mit einem Strom I entsprechend Fig. 10 von der
Richtung der Magnetisierung der weichmagnetischen Schichten 4
und damit der Richtung der auf dem Magnetsensor 10 einwirken
den Magnetfeldlinien abhängt.
Solche sogenannte GMR-Magnetsensoren werden beispielsweise in
Drehwinkelgebern verwendet, in denen eine Auflösung von weni
gen Hundertstel Grad erreicht werden kann. Auch lineare Weg
sensoren werden unter Verwendung von GMR-Magnetsensoren ge
baut. Ein Lautstärkeregler oder Fader mit einem solchen Weg
sensor ist in der DE 196 12 422 beschrieben. Er enthält einen
dem Dipolmagneten 12 der Fig. 10 ähnlichen Dipolmagneten, der
mit einem Schieber verbunden ist und senkrecht zur Verschie
berichtung magnetisiert ist. Dieser Dipolmagnet wird an einem
GMR-Magnetsensor vorbeibewegt. Der gekrümmte Verlauf des mag
netischen Dipolfeldes sorgt dabei für eine sich ändernde
Richtung der den Magnetsensor durchdringenden Feldlinien.
Diese Art von Wegsensoren sind für kurze Wege geeignet. Für
größere Wegstrecken, beispielsweise mehrere Dezimeter, sind
sie weniger geeignet. Unabhängig davon, ob der Dipolmagnet
senkrecht oder parallel zu seiner Bewegungsrichtung magneti
siert ist, ergeben sich zumindest in Teilbereichen der
Wegstrecke sehr kleine Änderungen des Winkels zwischen dem
Magnetfeld und dem Sensor oder die Feldstärke nimmt stark ab,
so daß die erzielte Genauigkeit unbefriedigend ist.
Aus der DE 196 19 806 A1 ist eine Sensoreinrichtung mit we
nigstens drei GMR-Sensorelementen bekannt, wobei ein Paar der
Sensorelemente antiparallel zueinander magnetisiert ist und
eine Bezugslinie festlegt und ein weiteres Sensorelement eine
Magnetisierung aufweist, die mit dem Bezugslinie einen vorbe
stimmten Winkel bildet. Mit einer solchen Sensoreinrichtung
können Aussagen bezüglich der Richtung und/oder der Stärke
eines äußeren Magnetfeldes gewonnen werden.
Die DE 197 49 855 A1 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen
des Abstandes zwischen einer angegurteten Person und einer
Airbag-Einheit, bei dem die Länge gemessen wird, um die der
die Schulter der Person übergreifende Sicherheitsgurt gegen
über einer Bezugslage abgewickelt wird. Zur Messung dieser
Länge werden unterschiedlichste Einrichtungen verwendet.
Die EP 0 452 580 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen
eines Magneten, bei dem Einstand aus Konstanz und darin ent
haltenen Magnetpulver extrudiert wird und der extrudierte
Strang zwischen den Polflächen eines Magneten hindurch bewegt
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Positionsbe
stimmungseinrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau,
hoher Funktionssicherheit und guter Empfindlichkeit zur Posi
tionsbestimmung von über größere Strecken, beispielsweise
über mehrere Dezimeter, beweglichen Bauteilen, geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ge
löst.
Dadurch, daß der Magnetstab längs seiner Länge derart magne
tisiert ist, daß die Feldlinien des von ihm ausgehenden Mag
netfelds längs seiner Länge unterschiedliche Winkel mit sei
ner Längsrichtung bilden, läßt sich die Feldrichtung relativ
zu der Magnetsensorbaugruppe bei einer Bewegung des Magnet
stabes gezielt ändern, so daß auch größere Bewegungen sicher
erfaßt werden können. Der auf die Richtung der Feldlinien an
sprechende Magnetsensor kann unterschiedlichster Bauart sein,
beispielsweise seine Induktivität, Kapazität oder eine sons
tige meßbare Eigenschaft ändern.
Vorteilhafterweise ist gemäß dem Anspruch 2 der Magnetsensor
wie anhand Fig. 9 und 10 beschrieben aufgebaut und ändert
seinen elektrischen Widerstand.
Die Unteransprüche 3 bis 5 sind auf vorteilhafte Merkmale und
Weiterbildungen der Positionsbestimmungseinrichtung gerich
tet.
Die Positionsbestimmungseinrichtung eignet sich für vielerlei
Einsatzzwecke, bei denen die Position eines beweglichen Bau
teils mit verhältnismäßig großer Bewegungsamplitude bestimmt
werden soll. Dabei kann das bewegliche Bauteil in zweckent
sprechender Weise mit dem erfindungsgemäß magnetisierten Mag
netstab gekoppelt sein, so daß der Magnetstab vorteilhafter
weise eine Längsbewegung längs des Magnetsensors ausführt,
auch wenn das bewegliche Bauteil verdreht, verkippt oder
sonstwie bewegt wird.
Die Positionsbestimmungseinrichtung kann, da der Magnetstab
dem Magnetsensor unmittelbar benachbart sein kann, kompakt
und platzsparend ausgeführt sein.
Besonders vorteilhaft ist gemäß dem Anspruch 6 die Verwendung
der erfindungsgemäßen Positionsbestimmungseinrichtung in der
Airbag-Einrichtung eines Kraftfahrzeugs, bei der die Position
eines Fahrzeugsitzes, an dem der Magnetstab angebracht ist,
außerordentlich zuverlässig bestimmt werden kann.
Mit den Merkmalen des Anspruchs 7 wird ein einfacher, kompak
ter Aufbau erzielt.
Der Anspruch 8 kennzeichnet ein vorteilhaftes Herstellungs
verfahren für einen Magnetstab, wie er in den vorgenannten
Einrichtungen verwendet wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeich
nungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläu
tert.
Es stellen dar:
Fig. 1 eine schematische Aufsicht auf einen Fahrzeugsitz mit
Positionsbestimmungseinrichtung,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1 zur Erläute
rung der Magnetisierung des Magnetstabes,
Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Magnetstab mit schematisch
dargestellten Magneten,
Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Magnetstabes,
Fig. 5 und 6 Blockschaltbilder von Magnetsensorbaugruppen,
Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer Ausführungsform
der Positionsbestimmungseinrichtung mit zwei in gegenseitigem
Abstand angebrachten Magnetsensoren,
Fig. 8 Kurven zu Erläuterung der Funktion der Anordnung gem.
Fig. 7 und
Fig. 9 und 10 zwei schematische Ansichten eines Magnetfeld
sensors gemäß dem Stand der Technik.
In Fig. 1 ist gestrichelt angedeutet ein Fahrersitz 16 eines
Kraftfahrzeuges, an dem ein Magnetstab 20 befestigt ist, der
bei einer Längsverschiebung des Fahrersitzes 16 sich längs
eines Magnetsensors 10 bewegt, der gem. Fig. 9 aufgebaut und
fahrzeugfest angebracht ist.
Der Magnetsensor 10 ist mit einem Steuergerät 24 verbunden,
das den Betrieb einer im Lenkrad vor dem Fahrersitz unterge
brachten Airbagbaugruppe 26 steuert.
Der Aufbau und die Funktionsweise solcher Airbageinrichtungen
sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert.
In einem Speicher des Steuergerätes 24 sind Positionen des
Fahrersitzes zusammen mit jeweiligen Ausgangssignalen des Ma
gnetsensors 10 abgelegt, so daß entsprechend dem jeweiligen
Ausgangssignal die Position des Fahrersitzes erkannt wird und
der Betrieb der Airbagbaugruppe 26 daran angepaßt werden
kann.
Es versteht sich, daß die Anordnung nicht nur für den Fahrer
sitz, sondern auch für den Beifahrersitz oder weitere ver
schiebbare Sitze, die mit Airbageinrichtungen oder sonstigen
passiven Sicherheitseinrichtungen, beispielsweise Gurtstram
men, ausgerüstet sind, eingesetzt werden kann.
Fig. 2 zeigt den Magnetstab 20 und den Magnetsensor 10 in
vergrößertem Maßstab. Weiter sind in Fig. 2 gestrichelt die
magnetischen Feldlinien dargestellt, die entsprechend der Ma
gnetisierung der einzelnen Bereiche des Magnetstabes 20 von
ihm ausgehen bzw. in ihn hineingehen. Wie ersichtlich, ist
der Magnetstab 20 derart magnetisiert, daß die Änderung des
Winkels α zwischen den magnetischen Feldlinien und der Längs
achse des Magnetstabs 20 je Längeneinheit des Magnetstabs
längs dessen Länge unterschiedlich ist und zwar im gemäß Fig.
2 rechten Bereich größer als im linken Bereich. Damit wird
beispielsweise erreicht, daß in der Lenkrad-nahen Position
des Fahrersitzes eine höhere Empfindlichkeit erzielt wird als
in der Lenkrad-fernen Position.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Magnetstabs 20 in
vergrößertem Maßstab, wobei mit N und S die Pole der einzel
nen Magnete angedeutet sind, die längs der Länge des Ma
gnetstabs unterschiedlich ausgerichtet sind.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen eines Magnetsta
bes. Aus einer Extrusionsöffnung 28 einer Extrudiervorrich
tung 30 wird ein Strang 32 mit hartmagnetischem Material,
beispielsweise ein Strang aus thermoplastischem Kunststoff,
in den Ferritmaterial eingelagert ist, in Richtung des einge
zeichneten Pfeils extrudiert. Der Querschnitt des Strangs 32
entspricht dem des herzustellenden Magnetstabes. Der Strang
32 wird an einem Magneten 34 entlangbewegt, dessen Polflächen
36 zu beiden Seiten des Strangs 32 unmittelbar über diesem
angeordnet sind. Der Magnet, der ein Permanentmagnet oder
Elektromagnet sein kann, ist mittels eines nicht dargestell
ten Antriebs um eine etwa senkrecht zur Vorschubrichtung des
Strangs 32 verlaufende Achse A drehbar, sodaß sich der Winkel
zwischen den durch den Strang 32 hindurchtretenden Feldlinien
und der Längsachse des Strangs ändert. Je nach Vorschubge
schwindigkeit des Strangs, Drehrichtung und Drehgeschwindig
keit des Magneten 34 sowie ggfs. der Stärke des Magnetfeldes
läßt sich der Strang 32 in vorbestimmter Weise magnetisieren,
sodaß nach Durchtrennung des Strangs in einzelne Magnetstäbe
20 (Fig. 3) an den jeweiligen Anwendungszweck angepaßte Ma
gnetisierungen erzielbar sind.
Zur Auswertung der Signale der Magnetsensoren 10 sind unter
schiedlichste Schaltungen denkbar. Vorteilhaft sind Brücken
schaltungen 22, wie sie beispielsweise in Fig. 5 und 6 darge
stellt sind und die mehrere Magnetsensoren zu einer Magnet
sensorbaugruppe zusammenfassen. Die Brückenschaltung gem.
Fig. 5 enthält vier Magnetsensoren 10, von denen je zwei ge
gensinnig magnetisiert sind. Fig. 6 zeigt eine Brückenschal
tung mit vier Magnetsensoren 10, die senkrecht zueinander und
jeweils paarweise gegensinnig magnetisiert sind. In einer ab
geänderten Ausführungsform könnte je einer der in Reihe ge
schalteten Magnetsensoren durch einen Ohm'schen Widerstand
ersetzt sein.
Insgesamt läßt sich, wenn der in vorbestimmter Weise magneti
sierte Magnetstab 20 längs eines Magnetsensors 10 in der An
ordnung der Fig. 1 vorbeibewegt wird, über die gesamte Bewe
gungsamplitude des Magnetstabes 20, der sich über die gesamte
Verstellbarkeit des Sitzes erstrecken kann, eine deutliche
Abhängigkeit der Spannung U von dem Winkel β und damit von
der Position des Magnetstabs 20 bzw. des Sitzes erzielen,
aufgrund derer im Steuergerät 24 die genaue Position des Sit
zes ermittelt werden kann. Es versteht sich, daß, wenn der
Magnetstab nahe an dem Magnetsensor vorbeigeführt wird und
seine Pole zu dem Magnetsensor hin oder von ihm weg zeigen,
die Winkel α und β gleich sein können.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der zwei Magnetsensoren 10a
und 10b neben dem in Richtung des Doppelpfeils zusammen mit
dem Sitz 16 verschiebbaren Magnetstab 20 angeordnet sind. Der
Abstand zwischen den Magnetsensoren 10a und 10b ist mit d,
die Verschiebung des Magnetstabes 22 bzw. des Fahrzeugsitzes
ist mit x bezeichnet.
Für den Magnetsensor 10a gilt dann bei linearer Abhängigkeit
seines Ausgangssignals von der Verschiebungsrichtung x die
Beziehung:
Rx = Ro(1 + ax) (1)
wobei Ro den Widerstand des Magnetsensors 10a bedeutet, wenn
sich der Magnetstab 20 mit seinem Anfang neben ihm befindet,
a die Änderung des Widerstandes mit der Verschiebung ist, x
die Verschiebung bedeutet und Rx der Widerstand nach einer
Verschiebung des Magnetstabes 20 um die Strecke x ist.
Für den Magnetsensor 10b, der dem Sensor 10a gleicht, gilt
die Formel (2)
Rx+d = Ro(1 + a(x + d)) (2)
Die Werte Rx und Rx+d werden jeweils gemessen. Wenn ihr Ver
hältnis mit Ax bezeichnet wird, gilt, wenn der Ausdruck (1)
durch den Ausdruck (2) dividiert wird:
Somit kann das jeweilige x, d. h. die Position des Magnetstabs
20, aus der Formel (3) errechnet werden, ohne daß eine Abso
lutmessung des Widerstandes erforderlich ist. Auf diese Weise
ist es möglich, eine Temperaturabhängigkeit der Magnetsenso
ren weitgehend zu kompensieren, d. h. unabhängig von der Tem
peratur eine genaue Positionsbestimmung vorzunehmen.
Die Verwendung zweier Magnetsensoren 10 hat den weiteren Vor
teil, daß bei einer großen Abweichung zwischen ihren Aus
gangssignalen ein Fehler in der Meßanordnung erkannt wird.
Mittels einer einfachen Schwellwertschaltung kann somit ein
Fehler detektiert werden. Durch Plausibilitätsprüfung der Si
gnale der einzelnen Magnetsensoren kann die intakte Baugruppe
identifiziert werden und deren Ausgangssignal als noch aus
reichend genaues Meßsignal verwendet werden.
Im Folgenden werden weitere Beispiele von Meßanordnungen und
-ergebnissen angegeben:
In Fig. 8 sind für eine Anordnung gem. Fig. 7 auf der Senk rechten der Winkel β (Fig. 10) angegeben und auf der Waagrechten die Verschiebung bzw. Position des Magnetstabbs bzw. des Sit zes. In der Nullposition sei der linke Magnetsensor 10a einem Magnetfeld ausgesetzt, das einen Winkel von -90° mit seinem eigenen Feld bildet. Der Magnetstab 22 sei derart magnetisi errt, daß der Winkel zwischen seinem Magnetfeld und dem des Magnetsensors 10b linear mit der Sitzposition zunimmt und am Ende der Verschiebbarkeit von 250 mm 54° erreicht. Der Magnet sensor 10b sei 50 mm vom Magnetsensor 10a entfernt auf einer Leiterplatte montiert und in seinem Feld um 180° verdreht oder werde bei einer Vollbrücke mit ungekehrter Polarität ausge wertet. Zwischen den Signalen der beiden Magnetsensoren er gibt sich dann eine Phasenverschiebung von
In Fig. 8 sind für eine Anordnung gem. Fig. 7 auf der Senk rechten der Winkel β (Fig. 10) angegeben und auf der Waagrechten die Verschiebung bzw. Position des Magnetstabbs bzw. des Sit zes. In der Nullposition sei der linke Magnetsensor 10a einem Magnetfeld ausgesetzt, das einen Winkel von -90° mit seinem eigenen Feld bildet. Der Magnetstab 22 sei derart magnetisi errt, daß der Winkel zwischen seinem Magnetfeld und dem des Magnetsensors 10b linear mit der Sitzposition zunimmt und am Ende der Verschiebbarkeit von 250 mm 54° erreicht. Der Magnet sensor 10b sei 50 mm vom Magnetsensor 10a entfernt auf einer Leiterplatte montiert und in seinem Feld um 180° verdreht oder werde bei einer Vollbrücke mit ungekehrter Polarität ausge wertet. Zwischen den Signalen der beiden Magnetsensoren er gibt sich dann eine Phasenverschiebung von
Δϕ = 180° + 180° × 50 mm/250 mm = 216°.
Diese Phasenverschiebung bleibt während der gesamten Sitzver
schiebung konstant. Die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal
eines Magnetsensors bzw. der zugehörigen Brückenschaltung und
dem Winkel β ist im allgemeinen nicht linear. Sie kann jedoch
in an sich bekannter Weise durch entsprechende Korrekturta
bellen linearisiert werden, sodaß der Wert des Winkels β der
Fig. 8 als Meßwert genommen werden kann. Die Gerade I zeigt
dann das Meßsignal des Magnetsensors 10a für unterschiedliche
Sitzpositionen, die Kurve II das Meßsignal des Sensors 10b,
die Kurve III das Summensignal und die Kurve IV das Diffe
renzsignal. Die Sitzposition kann somit aus jeder der Kurven
I, II oder III bestimmt werden. Ergeben sich keine überein
stimmenden Sitzpositionen, so deutet dies auf eine Fehlfunk
tion eines Magnetsensors, einer Brückenschaltung oder eine
Abweichung des Magnetfeldgradienten hin, wie sie beispiels
weise durch eine äußere Feldbeeinflussung gegeben sein kann.
Dadurch, daß die Nullgänge der beiden Meßsignale im störungs
freien Betrieb um 36° phasenverschoben sind, können auch Feh
ler, die beide Magnetsensoren gleichzeitig betreffen, bei
spielsweise eine fehlende Versorgungsspannung, erkannt wer
den. Anstelle einer numerischen Korrektur der Kennlinien ist
es auch möglich, den Magnetstab derart zu magnetisieren, daß
der Zusammenhang zwischen der Sitzposition und dem zugehöri
gen Ausgangssignal der Sensorauswerteschaltung ohne Umrech
nung linear ist. Dies vereinfacht die Auswertung, erfordert
jedoch bei der Magnetisierung erhöhten Aufwand.
Bei der Montage der Meßanordnung ist darauf zu achten, daß
der Magnetstab nicht mit ferromagnetischen Werkstoffen in
Wechselwirkung kommt. Da der Magnetstab ferromagnetische
Werkstoffe seiner Umgebung magnetisiert, kann es dadurch zu
Veränderungen der Feldgeometrie kommen. Bei Sitzen aus Stahl
blech sollte eine Halterung aus Kunststoff oder Aluminium ei
nen Abstand zwischen Magnet und Blech garantieren, der minde
stens einer Querschnittsabmessung des Magnetstabs entspricht.
Claims (8)
1. Positionsbestimmungseinrichtung,
enthaltend wenigstens einen Magnetsensor (10), dessen
Ausgangsgröße von der Richtung eines auf ihn einwirkenden
Magnetfeldes abhängt, und einen mit einem beweglichen Bauteil
(16), dessen Position zu bestimmen ist, gekoppelten Maßstab
(20), der relativ zu dem Magnetsensor beweglich ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Maßstab (20) einzelne Magnete ent
hält, deren Nord- und Südpole längs des Maßstabes unter
schiedlich ausgerichtet sind.
2. Positionsbestimmungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetsensor (10) einen
von der Richtung des auf ihn einwirkenden Magnetfeldes abhän
gigen elektrischen Widerstand aufweist.
3. Positionsbestimmungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Maßstab (20) in seiner
Längsrichtung längs des Magnetsensors (10) beweglich ist.
4. Positionsbestimmungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnetsensoren (10)
mit unterschiedlich ausgerichteten Magnetisierungen in einer
Brückenschaltung zu einer Magnetsensorbaugruppe (22) zusam
mengeschaltet sind.
5. Positionsbestimmungseinrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß längs des Maßstabes (20) in
im Vergleich zur Länge des Maßstabes kurzem Abstand zwei Mag
netsensoren (10) angeordnet sind.
6. Verwendung der Positionsbestimmungseinrichtung nach einem
der Patentansprüche 1 bis 5 in einem Kraftfahrzeug mit einem
Airbag, der in Abhängigkeit von der Position eines Fahrzeug
sitzes (16) aufgeblasen wird, zur Bestimmung der Position des
Fahrzeugsitzes, wobei der Fahrzeugsitz das bewegliche Bauteil
der Positionsbestimmungseinrichtung ist.
7. Verwendung der Positionsbestimmungseinrichtung nach An
spruch 6,
wobei der Maßstab (20) am Fahrzeugsitz (16) befestigt
ist.
8. Verfahren zum Herstellen eines längs seiner Länge unter
schiedlich magnetisierten Maßstabs zur Positionsbestimmung,
enthaltend folgende Arbeitsschritte:
- - Extrudieren eines Strangs (32) aus magnetisch hartem Material,
- - Vorbeibewegen des extrudierten Strangs an einem Be reich zwischen Polflächen (36) eines Magneten (34),
- - Drehen des Magneten derart, daß sich der Winkel zwi schen den den Strang durchschneidenden Feldlinien und dessen Längsachse ändert, und
- - Abtrennen des Magnetstabs von dem magnetisierten Strang.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19937206A DE19937206C2 (de) | 1999-06-11 | 1999-08-06 | Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche Einrichtung |
| EP00114334A EP1074818A3 (de) | 1999-08-06 | 2000-07-04 | Positionsbestimmungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19926765 | 1999-06-11 | ||
| DE19937206A DE19937206C2 (de) | 1999-06-11 | 1999-08-06 | Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche Einrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19937206A1 DE19937206A1 (de) | 2000-12-21 |
| DE19937206C2 true DE19937206C2 (de) | 2003-05-08 |
Family
ID=7910986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19937206A Revoked DE19937206C2 (de) | 1999-06-11 | 1999-08-06 | Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche Einrichtung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19937206C2 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009055104A1 (de) | 2009-12-21 | 2011-06-22 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Magnetfeldsensoranordnung zur Wegerfassung an beweglichen Bauteilen |
| WO2018149712A1 (de) | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensoreinrichtung |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120043437B (zh) * | 2025-04-24 | 2025-06-27 | 泰康电子有限公司 | 应用霍尔传感器的角度检测装置及角度检测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452580A1 (de) * | 1990-04-19 | 1991-10-23 | Seiko Epson Corporation | Kunstharzgebundener Magnet und dessen Herstellungsverfahren |
| DE19612422A1 (de) * | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Siemens Ag | Potentiometereinrichtung mit einem linear verschiebbaren Stellelement und signalerzeugenden Mitteln |
| DE19619806A1 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Magnetfeldempfindliche Sensoreinrichtung mit mehreren GMR-Sensorelementen |
| DE19712833A1 (de) * | 1997-03-26 | 1998-10-01 | Siemens Ag | Einrichtung zur berührungslosen Positionserfassung eines Objektes und Verwendung der Einrichtung |
| DE19749855A1 (de) * | 1997-11-11 | 1999-06-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Bestimmen des Abstandes zwischen einer angegurteten Person und einer Airbag-Einheit sowie Gurtabwickelmeßvorrichtung zur Verwendung für das Verfahren |
-
1999
- 1999-08-06 DE DE19937206A patent/DE19937206C2/de not_active Revoked
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0452580A1 (de) * | 1990-04-19 | 1991-10-23 | Seiko Epson Corporation | Kunstharzgebundener Magnet und dessen Herstellungsverfahren |
| DE19612422A1 (de) * | 1996-03-28 | 1997-10-02 | Siemens Ag | Potentiometereinrichtung mit einem linear verschiebbaren Stellelement und signalerzeugenden Mitteln |
| DE19619806A1 (de) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Magnetfeldempfindliche Sensoreinrichtung mit mehreren GMR-Sensorelementen |
| DE19712833A1 (de) * | 1997-03-26 | 1998-10-01 | Siemens Ag | Einrichtung zur berührungslosen Positionserfassung eines Objektes und Verwendung der Einrichtung |
| DE19749855A1 (de) * | 1997-11-11 | 1999-06-02 | Siemens Ag | Verfahren zum Bestimmen des Abstandes zwischen einer angegurteten Person und einer Airbag-Einheit sowie Gurtabwickelmeßvorrichtung zur Verwendung für das Verfahren |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DE-Firmenschrift "Magnetic Sensorsi Giant Magneto Resistors", Application Notes 10.98, Siemens AG * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009055104A1 (de) | 2009-12-21 | 2011-06-22 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Magnetfeldsensoranordnung zur Wegerfassung an beweglichen Bauteilen |
| WO2011085833A2 (de) | 2009-12-21 | 2011-07-21 | Robert Bosch Gmbh | Magnetfeldsensoranordnung zur wegerfassung an beweglichen bauteilen |
| WO2011085833A3 (de) * | 2009-12-21 | 2011-09-15 | Robert Bosch Gmbh | Magnetfeldsensoranordnung zur wegerfassung an beweglichen bauteilen |
| WO2018149712A1 (de) | 2017-02-15 | 2018-08-23 | Robert Bosch Gmbh | Sensoreinrichtung |
| US11085796B2 (en) | 2017-02-15 | 2021-08-10 | Robert Bosch Gmbh | Sensor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19937206A1 (de) | 2000-12-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19732616C2 (de) | Magnetfeld-Messgerät zur Messung der Drehung eines sich drehenden Körpers | |
| EP0226574B1 (de) | Magnetoresistiver sensor zur abgabe von elektrischen signalen | |
| DE3882962T2 (de) | Multidrehungs-Positionsgeber. | |
| DE19680088B4 (de) | Kalibrier- und Herstellungsverfahren für einen Magnetsensor | |
| EP0997706B1 (de) | Anordnung zur Messung einer relativen linearen Position | |
| EP3066421B1 (de) | Magnetischer sensor zur absoluten zählung von umdrehungen oder linearen wegstrecken | |
| DE112009000497B4 (de) | Ursprungspositions-Signaldetektor | |
| DE10037211B4 (de) | Lenkradstellungssensor | |
| EP0628789B1 (de) | Positionsmesseinrichtung | |
| EP1046047B1 (de) | Magnetoresistives sensorelement mit wahlweiser magnetisierungsausrichtung der biasschicht | |
| DE4301704A1 (de) | Vorrichtung zum Erfassen einer Winkelposition eines Objektes | |
| EP1567878B1 (de) | Magnetoresistives sensorelement und verfahren zur reduktion des winkelfehlers eines magnetoresistiven sensorelements | |
| WO2000054010A1 (de) | Längenmesssystem mit mindestens einem magnetischen massstab | |
| EP1074818A2 (de) | Positionsbestimmungseinrichtung | |
| DE102007025965A1 (de) | Magnetfeldsensor | |
| DE102015106521B4 (de) | Magnetfeldsensorvorrichtung | |
| DE4411808A1 (de) | Magnetisches Meßsystem | |
| EP1527324B1 (de) | Magnetoresistiver sensor | |
| DE19612422C2 (de) | Potentiometereinrichtung mit einem linear verschiebbaren Stellelement und signalerzeugenden Mitteln | |
| DE3208785C2 (de) | ||
| DE19937206C2 (de) | Positionsbestimmungseinrichtung sowie Verwendung einer Positionsbestimmungseinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Maßstabes für eine solche Einrichtung | |
| WO2013174542A1 (de) | Magnetische differenzfeldsensoranordnung | |
| EP1321743B1 (de) | Absolutlängenmesssystem, bei dem ein Massstab relativ zur Position von beabstandeten Längesensoren bewegt wird | |
| WO2014131716A1 (de) | Sensor zum erfassen einer position eines gebermagneten | |
| DE102005042307A1 (de) | Gurtaufroller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |