ES2234611T3 - Sensor magnetico de posicion. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de medición del recorrido (10), que está constituido por al menos dos partes de conducción del flujo (11, 14, 15, 16) de material conductor magnético, por un imán móvil (28) y por al menos un elemento (20) sensible al campo magnético, que está dispuesto entre las partes de conducción del flujo (11, 14, 15, 16), estando dispuesto el imán (28) en una placa de soporte (25), que está constituida por material conductor magnético, de manera que la placa de soporte (25) es parte del flujo magnético, caracterizado porque el imán (28) está configurado menor que el trayecto de medición general (c).

Description

Sensor magnético de posición.

Estado de la técnica

La invención parte de un dispositivo de medición del tipo de la reivindicación 1. Se conoce a partir del documento FR 29 23 644 C2 un sensor, que presenta un bastidor configurado de forma cilíndrica, que está constituido por material ferromagnético. En el bastidor se mueve de forma deslizante un imán permanente, cuyo movimiento es proporcional al movimiento de un componente. Además, en un intersticio del bastidor y, por lo tanto, en el circuito magnético cerrado generado por el imán está dispuesto un elemento sensible al campo magnético, cuya señal de salida es proporcional al movimiento del imán. Pero puesto que el imán se desliza directamente por el lado interior del bastidor, se pueden producir pérdidas de fricción altas, que falsifican la señal de salida. En el documento DE U 298 17 399 se muestra un dispositivo de medición del recorrido, que está constituido por al menos dos partes de conducción del flujo de material conductor magnético, por un imán móvil y por un elemento sensible al campo magnético dispuesto entre las dos partes de conducción del flujo. En este caso, el imán está dispuesto en una placa de soporte de material conductor magnético, de tal manera que la placa de soporte es parte del flujo magnético.

Ventajas de la invención

El dispositivo de medición según la invención con los rasgos característicos de la reivindicación 1 tiene, en cambio, la ventaja de que el soporte del imán sirve de una manera especialmente sencilla tanto para la transmisión del movimiento a medir como también como soporte para el imán y al mismo tiempo contribuye también a la conducción del flujo magnético. A través de la variación de la longitud del imán o bien a través de una división en secciones individuales se puede generar de una manera sencilla una curva de medición con uno o varios aplanamientos.

El sensor se puede integrar, en virtud de su estructura sencilla, con un gasto de montaje relativamente reducido, en diferentes sistemas, como por ejemplo en un dispositivo de medición del estrangulamiento, en un módulo de pedal para un transmisor del valor del pedal del freno y del pedal del acelerador o se puede utilizar como sensor autónomo en válvulas de estrangulamiento o en un dispositivo de suspensión de la carrocería.

A través de las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes son posibles desarrollos ventajosos y mejoras del dispositivo de medición indicado en la reivindicación 1.

Dibujo

Los ejemplos de realización de la invención se representan en el dibujo y se explican en detalle en la descripción siguiente.

Las figuras 1 y 2 muestran un primer ejemplo de realización en la sección longitudinal y en una vista en planta superior.

La figura 3 muestra en el diagrama la curva de la inducción magnética B sobre toda la zona de medición c (c = a + b) y la posición del imán frente al elemento de medición sensible al campo magnético en tres posiciones I a III representadas en el diagrama.

Las figuras 4 a 9 muestran secciones longitudinales o bien vistas en planta superior de variaciones del ejemplo de realización.

En la figura 10 se muestra en un diagrama la curva de la inducción magnética B sobre el recorrido a medir c con una zona de meseta X en el centro de la curva de medición. La posición del imán frente al elemento sensible al campo magnético se representa, además, en tres posiciones diferentes I a III.

Descripción de los ejemplos de realización

En la figura 1 se designa con 10 un sensor, que presenta un estator 11 y una parte móvil 12. El estator 11 está constituido por una placa de base que está constituida por dos partes 14, 15 y por una placa lateral 16, que está dispuesta aproximadamente perpendicular a la placa de base. Las dos partes 14, 15 de la placa de base y la placa lateral 16 están constituidas por material conductor magnético, por ejemplo por hierro dulce. Entre las dos partes 14, 15 de la placa de base se encuentra un intersticio 18, en el que está dispuesto un elemento 20 sensible al campo magnético. Como elemento 20 sensible al campo magnético se puede utilizar, por ejemplo, una placa de campo, un transistor magnético, bobinas, elementos magneto-resistivos o un elemento Hall. En este caso es importante que el componente sensible al campo magnético presente una dependencia lo más lineal posible de su señal de salida respecto de la inducción magnética B. En las figuras se representa en cada caso una medición con la ayuda de un único elemento sensible al campo magnético, de un elemento Hall. En este caos, el elemento debería estar dispuesto a ser posible en el centro del intersticio 18. En cambio, también sería posible disponer, por ejemplo, otros elementos sensibles al campo magnético para poder realizar, por ejemplo, por así deci5lo, una medición redundante (medición de seguridad). Desde el elemento sensible al campo magnético 20 conducen líneas hacia una placa de circuito impreso 21 dispuesta sobre el lado inferior de las partes 14, 15 de la placa de base.

La parte móvil 12 está constituida por una placa de base 25, que está constituida igualmente por material conductor magnético, como por ejemplo hierro dulce. La placa de soporte 25 pasa a través de una escotadura 26 configurada en la placa lateral 26. El extremo 27 de la placa de soporte 25, que se proyecta dentro del sensor 10, presenta un imán, es decir, un imán permanente 28. El otro extremo 29 de la placa de soporte 25 se encuentra fuera del sensor 10. En este extremo 29 está dispuesto un componente no representado, cuyo movimiento debe registrarse.

El imán permanente 28 presenta una dirección de polarización perpendicularmente a la dirección de movimiento R de la placa de soporte 25, es decir, que su polarización está dirigida perpendicular a la placa o bien paralelamente a la placa lateral 16. En la figura 1, el imán permanente 28 está configurado más corto que su zona de medición general c. Esto significa también que el imán permanente 28 no es largo como la parte 15 de la placa de base. El imán permanente 28 está dispuesto sobre el lado de la placa de soporte 25 que está dirigido hacia la placa de base. Además, entre el imán permanente 28 y la superficie de la placa de base se encuentra un intersticio reducido para posibilitar una movilidad fácil de la parte móvil 12 frente al estator 11. Pero este intersticio debería mantenerse lo más reducido posible y debe ser constante durante la medición.

Si el imán permanente 28 es más reducido que el trayecto de medición general, entonces resulta, como se deduce a partir de la figura 3, una zona de meseta. Si el imán permanente 28 está dispuesto casi en el extremo 27, entonces se forma la zona de meseta en el extremo de la curva de medición. En cambio, si el imán permanente 28 estuviera dispuesto a una distancia del extremo 27 de la placa de soporte 25 en la placa de soporte 25, entonces la zona de meseta se formaría al comienzo de la zona de medición.

En el diagrama según la figura 3, el desarrollo de la curva característica de la inducción magnética B en el elemento 20, por ejemplo en un elemento Hall, se representa sobre el recorrido c de la placa de soporte 25 o bien del componente que está dispuesto a continuación. Se puede reconocer que en el caso de un recorrido c ) 0, la inducción B es igualmente cero, mientras que después de un trayecto "a" en la posición II alcanza el valor máximo de inducción B = máximo. La posición en c = 0 se designa con I en el diagrama y el recorrido total c se designa con III. El recorrido c se compone por el recorrido "a" y por la zona de la meseta b. En el diagrama se representa la posición respectiva de la parte móvil 12, es decir, del imán 29 con respecto al elemento 20 para las tres posiciones I, II y III. En la posición I, el flujo magnético del imán 28 se extiende desde el imán 28 pasado por el intersticio de aire hacia la parte 15 de la placa de base. En la parte 15, el flujo magnético fluye hacia la placa lateral 16 y allí a través de la placa de soporte 25 de retorno hacia el imán permanente 28. Se deduce claramente que en la posición I no se realiza ningún flujo magnético a través del intersticio 18 y, por lo tanto, a través del elemento 20 sensible al campo magnético. En la posición II, la placa de soporte 25 con el imán 28 está desplazada sobre el intersticio 18 hacia la parte 14 de la placa de soporte 11, de tal manera que después de un recorrido "a" el extremo del imán permanente 28 ha superado precisamente el intersticio 18 y el imán permanente 28 se encuentra, por lo tanto, solamente todavía en la zona de la parte 14 de la placa de base 11 y no ya en la zona de la parte 15 de la placa de base 11. La posición II es la posición, en la que el flujo magnético del imán permanente 28 se extiende totalmente sobre el intersticio 18 y, por lo tanto, a través del elemento 20 y se genera en el elemento 20 la inducción magnética máxima posible B: máxima. El flujo magnético en la posición II se produce, por lo tanto, desde el imán permanente 28 a través del intersticio hasta la parte 14 de la placa de base. Desde allí, el flujo magnético fluye sobre el intersticio 18 y el elemento 20 a la parte 15 de la placa de base y desde allí adicionalmente sobre la placa lateral 16 y la placa de soporte 25 de retorno al imán 28. Si se desplaza ahora la parte móvil 12, es decir, el imán permanente 28, adicionalmente hacia la izquierda en la figura, es decir, si se mueve el imán 28 en la zona de la parte 14 de la placa de base 11 adicionalmente fuera del intersticio 18, entonces no se modifica el flujo magnético en el elemento 20. Además, el flujo magnético máximo posible fluye a través del elemento 20, en el que se genera la inducción magnética máxima posible B = Máxima. De esta manera se obtiene entre la posición II y la posición III una zona de meseta, que presenta la longitud b. La zona de meseta b o bien, como en las figuras 6 y 7, son necesarias zonas con diferente gradiente en el diagrama de medición, para poder controlar diferentes procesos.

Es esencial de la invención que la longitud "a" del imán permanente 28 sea menor que la zona de medición general c o bien menor que la parte 15 de la placa de base 11 que sirve como parte de conducción del flujo. En el ejemplo de realización anterior, el imán permanente 28 está configurado de una pieza y estaba dispuesto sobre la placa de soporte 25 de tal forma que el comienzo del imán permanente estaba situado también al comienzo de la zona de medición. En el ejemplo de realización según las figuras 4 y 5 y en el diagrama según la figura 10, el imán permanente 38 está constituido por dos partes 36, 37. Por medio de esta estructura de dos partes, se desplaza la zona de la meseta P, que corresponde al recorrido x del sensor 10, entre dos secciones de curvas que se extienden linealmente (figura 10). El tamaño de las dos partes 36, 37 del imán permanente puede ser de diferente magnitud o también puede ser de la misma magnitud. Esto depende de la longitud del recorrido a o bien b de la curva de medición. Pero en cualquier caso, la longitud total c, que se compone de la longitud a + x + b debe ser menor o igual que la longitud total.

Las dos partes 36, 37 del imán permanente 38 están magnetizadas en la misma dirección, es decir, que tienen una dirección de magnetización o bien una dirección de polarización perpendicular a la dirección de movimiento de la parte móvil 12, es decir, que la dirección de polarización del imán 28 está perpendicular a la placa de base o bien paralelamente a la placa lateral 16. Puesto que ahora la zona de medición x se encuentra entre las dos partes del imán permanente 36, 37, se tiende la zona de la meseta P en el interior del desarrollo de la línea de medición, de manera que se obtiene una curva característica, similar a la que se representa en la figura 10. En la figura 10 se representa ahora una curva característica, en la que las dos partes del imán permanente 36, 37 son de la misma magnitud. En la figura 4, la parte del imán permanente 36 es mayor que la parte del imán permanente 37, lo que significaría que el trayecto de medición "a" sería mayor que el trayecto de medición b. Además, también sería posible generar un número deseado correspondiente de mesetas en la línea de medición. En lugar de un imán permanente, también sería posible generar zonas magnetizadas en la placa de soporte 25, como se representa en las figuras 8 y 9. Esta forma de realización sería utilizable para todos los ejemplos de realización mencionados aquí y se representa a modo de ejemplo en las figuras 8 y 9. Con la ayuda de la o de las mesetas o bien de las secciones que se desvían de la curva de medición propiamente dicha se pueden realizar determinados controles.

En el diagrama según la figura 10 se representa de nuevo el desarrollo de la inducción magnética B sobre el recorrido c. Se representa para las tres posiciones I (recorrido c = 0) y III (recorrido c = máx., es decir, C = a + x + b) y para la posición II, que se encuentra en la zona de la meseta P, es decir, en el trayecto de medición x. En la posición I, ambas partes 36, 37 del imán permanente 38 se encuentran en la zona de la parte 15 de la placa de base. En esta posición I, no se produce ningún flujo magnético sobre el intersticio 18 y, por lo tanto, a través del elemento sensible al campo magnético. Esto significa que en el elemento 20 no se realiza ninguna inducción magnética B. El flujo magnético tanto de la parte 36 como también de la parte 36 se realiza a través del intersticio hasta la parte 15 de la placa de base y desde allí a través de la placa lateral 16 y la placa de soporte 25 de retorno a las dos partes 36, 37 del imán permanente 38. Su se encuentra, como en la posición II, una de las partes del imán permanente 36 en la zona de la parte 14 y la otra parte 37 del imán permanente 38 en la zona de la parte 15 de la placa de base, entonces el intersticio 18 y, por lo tanto, el elemento 20 se encuentran en la zona x entre las dos partes magnéticas 36, 37. Esto significa que en la posición II en el diagrama según la figura 10 se obtiene una zona de meseta O, que tiene la longitud x, es decir, la longitud entre las dos partes 36, 37 del imán permanente. A partir de la figura 11 se puede reconocer el flujo magnético respectivo de las partes 36, 37 del imán permanente 38. El flujo magnético del imán permanente 37, que está asociado a la placa 15, no se realiza como anteriormente a través del elemento 20. El flujo magnético de la parte 37 se extiende como anteriormente desde la parte 37 a través del intersticio hasta la parte 15 de la placa de base 11 y a través de la placa lateral 16 y la placa de soporte 25 de retorno a la parte 37 del imán permanente 38. El flujo magnético de la otra parte 36 del imán permanente 38 se realiza desde la parte 36 a través del intersticio hasta la parte 14 de la placa de soporte 11. Desde allí se realiza el flujo magnético a través del intersticio 18 y, por lo tanto, a través del elemento 20 hasta la parte 15 de la placa de base 11 y a través de la placa lateral 16 y la placa de soporte 25 de retorno a la parte magnética 36. De esta manera, durante el recorrido x no se modifica el flujo magnético a través del elemento 20.

En la posición III, de acuerdo con el recorrido c
(c = a + x + b) ambas partes del imán permanente 36 y 37 están asociadas a la parte 14 de la placa de base. Esto significa que tanto el flujo magnético de la parte 36 como también de la parte 37 se extiende a través del elemento 20 y, por lo tanto, se genera allí la inducción magnética máxima B = máxima. A partir de la representación para la posición III se puede reconocer que tanto el flujo magnético de la parte 36 como también de la parte 37 se extiende desde las partes respectivas a través del intersticio hasta la parte 14 de la placa de base. El flujo magnético se extiende desde allí a través del intersticio 18 y a través del elemento 20 hasta la parte 15 y a través de la placa lateral 16 y la placa de soporte 25 de retorno a las partes respectivas del imán permanente 38.

Aunque en los ejemplos de realización anteriores está presente una separación de las dos partes del imán permanente 36 y 37, respectivamente, también se pueden conectar las partes entre sí con una nervadura pequeña. En las figuras 6 y 7 se representa un ejemplo de realización correspondiente. La nervadura 40 está configurada en la figura 6 de manera que se apoya en la placa de soporte 25, es decir, que conecta la superficie de las dos partes 36a y 37a del imán permanente, que se apoya en la placa de soporte 25. Evidentemente también sería posible disponer la nervadura de unión 40 detrás o delante del borde exterior, es decir, en la zona del imán, que está asociada a la placa de base 11, o en el centro o bien en el lateral. En virtud de esta nervadura de unión 40, la curva de medición no se extiende ahora ya plana en la zona de recorrido x, como en los ejemplos de realización anteriores y como se representa en la figura 10, sino que en función de la anchura de la nervadura de unión 40, la curva de medición presenta en la zona x un gradiente. El gradiente puede ser influenciado sobre la magnitud, especialmente la anchura. Esto significa que también es posible una nervadura más ancha que las partes del imán permanente y, por lo tanto se puede conseguir en esta zona un desarrollo más empinado de las curvas que en la zona de las partes del imán permanente.

Claims (6)

1. Dispositivo de medición del recorrido (10), que está constituido por al menos dos partes de conducción del flujo (11, 14, 15, 16) de material conductor magnético, por un imán móvil (28) y por al menos un elemento (20) sensible al campo magnético, que está dispuesto entre las partes de conducción del flujo (11, 14, 15, 16), estando dispuesto el imán (28) en una placa de soporte (25), que está constituida por material conductor magnético, de manera que la placa de soporte (25) es parte del flujo magnético, caracterizado porque el imán (28) está configurado menor que el trayecto de medición general (c).

2. Dispositivo de medición del recorrido según la reivindicación 1, caracterizado porque el imán (28) está constituido por varias partes (36, 37), que están separadas por medio de una sección de material no magnético.

3. Dispositivo de medición del recorrido según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dos partes (26a, 37a) del imán están unidas entre sí con la ayuda de una nervadura (40).

4. Dispositivo de medición del recorrido según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la placa de soporte (25) está guiada en una escotadura (26) de una parte de conducción del flujo (16).

5. Disposición de medición del recorrido según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el imán (28) está polarizada perpendicularmente a su dirección de movimiento.

6. Dispositivo de medición del recorrido según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el elemento sensible al campo magnético es un elemento Hall (20).