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AT510532A1 - MAGNETIC SYSTEM FOR ABSOLUTE POWER MEASUREMENT WITH IMPROVED LINEARITY - Google Patents

MAGNETIC SYSTEM FOR ABSOLUTE POWER MEASUREMENT WITH IMPROVED LINEARITY Download PDF

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AT510532A1
AT510532A1 AT362011A AT362011A AT510532A1 AT 510532 A1 AT510532 A1 AT 510532A1 AT 362011 A AT362011 A AT 362011A AT 362011 A AT362011 A AT 362011A AT 510532 A1 AT510532 A1 AT 510532A1
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magnetic
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permanent magnet
field probe
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AT362011A
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German (de)
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Univ Ljubljani
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Magnetsystem zur Absolutkraftmessung mit verbesserter Linearität. Die Kraft ist daher die Eingabe, und das elektrische Signal ist die Ausgabe. Das Magnetsystem umfasst: eine Magnetfeldsonde (103, 203), die das absolute Magnetfeld misst, einen ersten Permanentmagneten (102, 202) mit einer feststehenden Position relativ zur Magnetfeldsonde (103, 203) und einen zweiten Permanentmagneten (101, 201), der seine Position in Abhängigkeit von der angelegten Kraft (107, 207) ändert.The invention relates to a magnet system for absolute force measurement with improved linearity. The force is therefore the input, and the electrical signal is the output. The magnet system comprises: a magnetic field probe (103, 203) measuring the absolute magnetic field, a first permanent magnet (102, 202) having a fixed position relative to the magnetic field probe (103, 203), and a second permanent magnet (101, 201) having its Position in dependence on the applied force (107, 207) changes.

Description

- 1 - (37 687)- 1 - (37 687)

Gegenstand der Erfindung ist ein Magnetsystem zur Absolutkraftmessung mit verbesserter Linearität. Die vorgeschlagene Erfindung betrifft das Gebiet der Magnetsysteme, insbesondere das Gebiet berührungsloser Magnetsysteme mit einer Feldsonde zur Messung des magnetischen Signals und zur Erzeugung der Ausgabesignalantwort im Verhältnis zur Kraft. Die Kraft ist daher die Eingabe, und das elektrische Signal ist die Ausgabe.The invention relates to a magnet system for absolute force measurement with improved linearity. The proposed invention relates to the field of magnetic systems, in particular the field of non-contact magnetic systems with a field probe for measuring the magnetic signal and for generating the output signal response in relation to the force. The force is therefore the input, and the electrical signal is the output.

Beschreibung des Stands der TechnikDescription of the Related Art

Verschiedene auf dem Markt befindliche berührungslose Magnetsysteme zur Kraftmessung kommen im Bereich der Haushaltsgeräte, der Automobiltechnik usw, zum Einsatz. In solchen Systemen ist ein (oder sind mehrere) beweglicher Körper vorgesehen, der auf die eine oder andere Weise die Stärke des Magnetfelds in der Position der Feldsonde beeinflusst. Die Magnetfeldsonde, d.h. ein Hallelement, erzeugt ein elektrisches Ausgabesignal, das leicht nachbearbeitet werden kann.Various non-contact magnetic force measuring systems on the market are used in the field of household appliances, automotive technology, etc. In such systems, one (or more) movable body is provided which, in one way or another, affects the strength of the magnetic field in the position of the field probe. The magnetic field probe, i. a Hall element, generates an electrical output signal that can be easily reworked.

Das Hauptproblem der berührungslosen Magnetsysteme ist die Nichtlinearität. Es soll zum Beispiel ein einfaches Magnetsystem betrachtet werden, das nur aus einem Permanentmagneten und einer Magnetfeldsonde besteht. Ein solches System kann als Luftdrucksensor verwendet werden. Gewöhnlich ist eine aufgesiegelte Membran und eine Feder vorgesehen, die der Kraft entgegenwirkt. Anstatt einer Feder wird auch eine elastische Membran verwendet IV. Die anlegte Kraft zwingt den an der Feder befestigten Magneten dazu, sich näher zur MagnetfeldsondeThe main problem of non-contact magnet systems is nonlinearity. For example, consider a simple magnet system consisting of only a permanent magnet and a magnetic field probe. Such a system can be used as an air pressure sensor. Usually a sealed membrane and a spring is provided, which counteracts the force. Instead of a spring also an elastic membrane is used IV. The applied force forces the spring attached to the magnet closer to the magnetic field probe

hinzubewegen. Die Beziehung zwischen dem angelegten Druck und dem Abstand zwischen der Magnetfeldsonde und dem Permanentmagneten ist linear, da die Feder, die der Druckkraft entgegenwirkt, linear ist. Das Magnetfeld, das vom Abstand zwischen dem Magneten und der Sonde abhängt, ist im Wesentlichen nichtlinear. Für eine lineare elektrische Ausgabe muss ein komplexer Linearisierungsalgorith-mus eingeführt werden. Dies bedeutet zusätzliche Kosten, da die Kalibrierungen für jedes einzelne messende Magnetsystem durchgeführt werden müssen. Die Temperaturveränderung wirkt sich direkt auf die Messungen aus, da der Temperaturkoeffizient des Magneten nicht vernachlässigbar ist. Dies erfordert auch einen Algorithmus für die Temperaturkompensation des Magneten.should move. The relationship between the applied pressure and the distance between the magnetic field probe and the permanent magnet is linear because the spring which counteracts the compressive force is linear. The magnetic field, which depends on the distance between the magnet and the probe, is essentially non-linear. For a linear electrical output, a complex linearization algorithm must be introduced. This means additional costs, since the calibrations have to be carried out for each individual measuring magnet system. The temperature change has a direct effect on the measurements, since the temperature coefficient of the magnet is not negligible. This also requires an algorithm for temperature compensation of the magnet.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein System zu schaffen, das ein verbessertes lineares Verhalten des elektrischen Ausgabesignals aufweist. Dies verringert die Komplexität der Linearisierung und somit die Endkosten. Gleichzeitig wird aufgrund der Natur des Systems die Temperaturabhängigkeit verbessert.The aim of the invention is to provide a system having an improved linear response of the electrical output signal. This reduces the complexity of the linearization and thus the final cost. At the same time, due to the nature of the system, the temperature dependence is improved.

Das berührungslose Magnetsystem sollte einfach bleiben, leicht zusammenzubauen sein und mit einer begrenzten - möglichst wenigen - Bauteilen ausgeführt sein. Das vorgeschlagene Messprinzip muss eine relativ einfache Ausführung in einem Endsystem ermöglichen, das für die Produktion geeignet ist.The non-contact magnet system should be simple, easy to assemble, and designed with a limited number of components as small as possible. The proposed measurement principle must allow a relatively simple execution in an end system that is suitable for production.

Beschreibungdescription

Das vorgeschlagene berührungslose System wandelt eine mechanische Kraft in ein elektrisches Signal um. Die Kraft ist daher die Eingabe, und das elektrische Signa! ist die Ausgabe. -3-The proposed non-contact system converts a mechanical force into an electrical signal. The force is therefore the input, and the electrical signa! is the issue. -3-

Nun soll die Erfindung durch die Beschreibung einer Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden, die Folgendes darstellen:The invention will now be further described by the description of an embodiment and with reference to the accompanying drawings, in which:

Fig. 1: das erfindungsgemäße System,1: the system according to the invention,

Fig. 2: Kurve, die die Beziehung zwischen der Magnetkraft (Fm) und dem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten und der Feldsonde (x) zeigt,2 is a graph showing the relationship between the magnetic force (Fm) and the distance between the movable magnet and the field probe (x),

Fig. 3: Kurve, die die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde (out) und dem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten und der Feldsonde zeigt,3 is a graph showing the relationship between the output of the magnetic field probe (out) and the distance between the movable magnet and the field probe;

Fig. 4: Kurve, die die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde (out) und der Magnetkraft (Fm) zeigt,4 is a graph showing the relationship between the output of the magnetic field probe (out) and the magnetic force (Fm),

Fig. 5: Magnetsystem, das die magnetische Anziehungskraft nutzt,Fig. 5: Magnetic system using the magnetic attraction,

Fig. 6: Kurve, die die Beziehung zwischen der Magnetkraft (Fm) und dem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten und der Feldsonde (x) zeigt,6 is a graph showing the relationship between the magnetic force (Fm) and the distance between the movable magnet and the field probe (x);

Fig, 7: Kurve, die die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde (out) und dem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten und der Feldsonde zeigt,Fig. 7 is a graph showing the relationship between the output of the magnetic field probe (out) and the distance between the movable magnet and the field probe;

Fig. 8: Kurve, die die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde (out) und der Magnetkraft (Fm) zeigt.Fig. 8: Curve showing the relationship between the output of the magnetic field probe (out) and the magnetic force (Fm).

Das in Fig. 1 und Fig, 5 dargestellte System besteht aus drei grundlegenden Bauteilen: - einer Magnetfeldsonde, die das absolute Magnetfeld misst, - einem ersten Permanentmagneten mit einer feststehenden Position relativ zur Magnetfeldsonde, - einem zweiten Permanentmagneten, der seine Position in Abhängigkeit von der anlegten Kraft ändert.The system shown in FIGS. 1 and 5 consists of three basic components: a magnetic field probe measuring the absolute magnetic field, a first permanent magnet with a fixed position relative to the magnetic field probe, a second permanent magnet which determines its position as a function of the applied force changes.

Die Magnetfeldsonde und der erste Permanentmagnet weisen eine feststehende Position relativ zueinander auf. Der zweite Permanentmagnet bewegt sich in Abhängigkeit von der angelegten Kraft relativ zum ersten Permanentmagneten und zur -4-The magnetic field probe and the first permanent magnet have a fixed position relative to each other. The second permanent magnet moves in response to the applied force relative to the first permanent magnet and to the fourth permanent magnet.

Magnetfeldsonde. Die Permanentmagneten sind so ausgerichtet, dass die Magnetkraft zwischen ihnen anziehend ist, oder sie sind so ausgerichtet, dass die Magnetkraft zwischen ihnen abstoßend ist.Magnetic field probe. The permanent magnets are aligned so that the magnetic force between them is attractive, or they are aligned so that the magnetic force between them is repulsive.

Ein Hallelement ist eine gut geeignete Vorrichtung zur Messung des Magnetfelds und kann daher als Magnetfeldsonde verwendet werden. Es ist sehr empfindlich gegenüber Veränderungen der Stärke des Magnetfelds. Es kann sehr kleine Veränderungen des Magnetfelds erkennen und ist daher geeignet für Systeme, in denen die Magnetfeldgradienten klein sind. Seine Ausgabe ist die Spannung, die auf lineare Weise vom Magnetfeld abhängig ist.A Hall element is a well-suited device for measuring the magnetic field and can therefore be used as a magnetic field probe. It is very sensitive to changes in the strength of the magnetic field. It can detect very small changes in the magnetic field and is therefore suitable for systems in which the magnetic field gradients are small. Its output is the voltage that is linearly dependent on the magnetic field.

Es gibt viele Materialien, die für die Herstellung eines Hallelements geeignet sind, das kosteneffizienteste ist jedoch Silicium. Es ermöglicht eine einfache und kostengünstige Integration und ist mit den Standardverfahren zur Halbleiterproduktion kompatibel. Durch die Integration in Standard-CMOS-Verfahren kann er in so genannten "Smart-Sensoren" verwendet werden.There are many materials suitable for making a Hall element, but the most cost-effective is silicon. It enables easy and cost-effective integration and is compatible with standard semiconductor manufacturing processes. By integrating with standard CMOS techniques, it can be used in so-called " smart sensors " be used.

Nutzung der magnetischen AbstoßungskraftUse of magnetic repulsion force

Eine Magnetfeldsonde 103 ist in einem Magnetsystem 100 in Fig. 1 dargestellt. Sie ist in der Nähe eines feststehenden Permanentmagneten 102 angeordnet. Der Permanentmagnet 102 erzeugt ein konstantes Magnetfeld an der Position der Magnetfeldsonde 103.A magnetic field probe 103 is shown in a magnet system 100 in FIG. It is arranged in the vicinity of a stationary permanent magnet 102. The permanent magnet 102 generates a constant magnetic field at the position of the magnetic field probe 103.

Der zweite Permanentmagnet 101 ist an der anderen Seite der Magnetfeld-sonde 103 angeordnet, somit befindet sich die Magnetfeldsonde 103 zwischen 102 und 101. Die Magnetpole der beiden Permanentmagneten sind einander zugewandt, daher besteht eine Abstoßungskraft. Der Abstand 104 zwischen der Magnetfeldsonde 103 und dem zweiten Permanentmagneten 101 hängt von der Größe und der Stärke der Magnetisierung der beiden Permanentmagneten sowie vom Bereich der Eingangskraft 107 ab. - 5 -The second permanent magnet 101 is disposed on the other side of the magnetic field probe 103, thus the magnetic field probe 103 is located between 102 and 101. The magnetic poles of the two permanent magnets face each other, therefore, there is a repulsive force. The distance 104 between the magnetic field probe 103 and the second permanent magnet 101 depends on the size and the strength of the magnetization of the two permanent magnets and on the range of the input force 107. - 5 -

Eine mechanische Kraft 107 drückt den zweiten Permanentmagneten 101 in Richtung 106 zur Magnetfeldsonde und zum ersten Permanentmagneten 102 hin, Die Bewegung des zweiten Permanentmagneten 101 sollte mechanisch auf nur eine Achse in der Richtung 106 beschränkt sein.A mechanical force 107 urges the second permanent magnet 101 in the direction 106 toward the magnetic field probe and the first permanent magnet 102. The movement of the second permanent magnet 101 should be limited mechanically to only one axis in the direction 106.

Die zunehmende Kraft 107 verringert den Abstand 104 zwischen dem zweiten Permanentmagneten 101 und der Magnetfeldsonde 103 und auch den Abstand zum ersten Permanentmagneten 102, Der verringerte Abstand zwischen den zwei Permanentmagneten 101 und 102 bedeutet auch eine erhöhte Abstoßungskraft zwischen den Magneten. Ein Gleichgewicht des Magnetsystems ist erreicht, wenn die mechanische Eingangskraft 107 und die abstoßende Magnetkraft gleich sind. Der Bewegungsbereich des zweiten Permanentmagneten ist auf 105 beschränkt. Der Abstand 105 ist kleiner als 104, da der Mindestabstand aufgrund mechanischer und magnetischer Instabilitäten variieren kann.The increasing force 107 reduces the distance 104 between the second permanent magnet 101 and the magnetic field probe 103 and also the distance to the first permanent magnet 102. The reduced distance between the two permanent magnets 101 and 102 also means an increased repulsive force between the magnets. A balance of the magnet system is achieved when the mechanical input force 107 and the repulsive magnetic force are equal. The range of movement of the second permanent magnet is limited to 105. The distance 105 is less than 104, since the minimum distance may vary due to mechanical and magnetic instabilities.

Beide Permanentmagneten 102, 101 und der Bereich des variablen Abstands 105 werden in Abhängigkeit von der Stärke und vom Bereich der Eingangskraft gewählt.Both permanent magnets 102, 101 and the range of the variable pitch 105 are selected depending on the magnitude and range of the input force.

Nutzung der magnetischen AnziehungskraftUse of magnetic attraction

Das Magnetsystem 200, das die magnetische Anziehungskraft nutzt, umfasst die gleichen Bauteile wie das Magnetsystem, das die magnetische Abstoßungskraft nutzt, mit der Ausnahme, dass die entgegengesetzten Magnetpole der Permanentmagneten einander zugewandt sind, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.The magnet system 200 utilizing the magnetic attraction includes the same components as the magnet system utilizing the magnetic repulsion force, except that the opposite magnetic poles of the permanent magnets face each other, as shown in FIG. 5.

Eine mechanische Kraft 207 zieht den Permanentmagneten 201 in der Rich-tung 206 weg von der Magnetfeldsonde 203 und auch von dem anderen Permanentmagneten 202, der eine feststehende Position aufweist. Die zunehmende Kraft erhöht den Abstand zwischen den zwei Permanentmagneten 201 und 202. Die magnetische Anziehungskraft verändert sich mit dem Abstand, und das Gleichge- -6- wicht ist erreicht, wenn die mechanische Kraft und die anziehende Magnetkraft gleich sind. Der Mindestabstand ist 204, und das Maximum ist 205.A mechanical force 207 pulls the permanent magnet 201 in the direction 206 away from the magnetic field probe 203 and also from the other permanent magnet 202 having a fixed position. The increasing force increases the distance between the two permanent magnets 201 and 202. The magnetic attraction force varies with the distance, and the equilibrium is reached when the mechanical force and the attractive magnetic force are the same. The minimum distance is 204, and the maximum is 205.

Die beiden Permanentmagneten 202, 201 und der Bereich des variablen Ab-stands werden in Abhängigkeit von der Stärke und vom Bereich der Eingangskraft gewählt.The two permanent magnets 202, 201 and the range of the variable distance are selected depending on the strength and range of the input force.

Die Bewegung des zweiten Permanentmagneten muss auf nur eine Achse beschränkt sein, d.h. diejenige Achse, die mit dem Magnetisierungsvektor der beiden Permanentmagneten zusammenfällt. Ein großer Vorteil des Magnetsystems, das die magnetische Anziehungskraft nutzt, besteht darin, dass die Permanentmagneten selbstzentriert sind. Jede Bewegung des beweglichen Magneten 201 aus der Achse zieht den Magneten automatisch zur Achse hin. Eine mechanische Führung, die eine allfällige Bewegung aus der Achse verhindert, ist nicht notwendig, wie es dies in dem System ist, das die magnetische Abstoßungskraft nutzt. Dies bedeutet, dass es keine Reibung des Magneten mit der Führung oder anderen mechanischen Teilen gibt, die eine Bewegung aus der Achse verhindern.The movement of the second permanent magnet must be limited to only one axis, i. the axis which coincides with the magnetization vector of the two permanent magnets. A major advantage of the magnetic system utilizing magnetic attraction is that the permanent magnets are self-centered. Any movement of the movable magnet 201 out of the axis automatically pulls the magnet toward the axis. A mechanical guide which prevents any movement out of the axis is not necessary, as it is in the system which uses the magnetic repulsion force. This means that there is no friction of the magnet with the guide or other mechanical parts preventing movement from the axis.

Betrieb des MagnetsystemsOperation of the magnet system

Nutzung der magnetischen AbstoßungskraftUse of magnetic repulsion force

Eine externe mechanische Kraft zwingt den zweiten Permanentmagneten 101, sich näher zur Magnetfeldsonde 103 und zum feststehenden Permanentmagneten 102 hinzubewegen. Die mechanische Kraft und die abstoßende Magnetkraft sind bei jedem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten und der Feldsonde gleich, damit das System stabil ist.An external mechanical force forces the second permanent magnet 101 to move closer to the magnetic field probe 103 and the stationary permanent magnet 102. The mechanical force and the repulsive magnetic force are the same at every distance between the movable magnet and the field probe for the system to be stable.

Die Beziehung zwischen der Magnetkraft Fm und dem Abstand x zwischen dem beweglichen Magneten 101 und der Feldsonde 103 ist in Fig. 2 dargestellt. Sie ist eine nichtlineare Funktion, Der Abstand zwischen xmin und xmax ist der Bereich des Abstands 105, der eine Konsequenz des Bereichs der externen Kraft ist. -7-The relationship between the magnetic force Fm and the distance x between the movable magnet 101 and the field probe 103 is shown in FIG. It is a nonlinear function. The distance between xmin and xmax is the range of distance 105, which is a consequence of the range of external force. -7-

Die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde 103 und dem Abstand zwischen dem beweglichen Magneten 101 und der Feldsonde 103 wird in Fig. 3 dargestellt. Sie ist ebenfalls eine nichtiineare Funktion.The relationship between the output of the magnetic field probe 103 and the distance between the movable magnet 101 and the field probe 103 is shown in FIG. It is also a non-linear function.

Da die Eingabe des Magnetsystems die externe mechanische Kraft ist, ist die Ausgabe die elektrische Ausgabe der Magnetfeldsonde, wobei die Beziehung zwi-schen diesen zwei Variablen in Fig. 3 dargestellt ist. Die Beziehung ist sehr nahe an der Linearität. Die Abweichungen von der Linearität sind klein und Produkte von Nichtidealitäten. Die lineare Beziehung ist in Fig. 4 dargestellt.Since the input of the magnet system is the external mechanical force, the output is the electrical output of the magnetic field probe, the relationship between these two variables being shown in FIG. The relationship is very close to linearity. The deviations from linearity are small and products of non-ideals. The linear relationship is shown in FIG.

Der Temperaturkoeffizient billiger Magneten ist gewöhnlich nicht vernachläs-sigbar. Wenn die beiden Magneten einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, verringert sich das Magnetfeld mit steigender Temperatur. Das Ergebnis ist auch eine verringerte abstoßende Magnetkraft, wodurch sich der Abstand zwischen den beiden Magneten auf den Abstand verkleinert, bei dem die Magnetkraft wieder gleich der externen Kraft ist. Aufgrund dieser Situation bleibt die Ausgabe der Magnetfeldsonde relativ unverändert, da für die gegebene Magnetkraft das gleiche Magnetfeld vorhanden sein muss, d.h. gleich der externen Magnetkraft sein muss. Für die Position xmax von Fig. 3 muss die ursprüngliche externe Kraft angelegt werden, da sie der Magnetkraft zwischen den zwei Permanentmagneten entgegenwirken muss. Dies könnte durch eine schwache Feder, die ursprüngliche externe mechanische Kraft usw. gelöst werden. Allerdings muss während des Betriebs die Magnetkraft dominant sein.The temperature coefficient of cheap magnets is usually not negligible. If the two magnets have a negative temperature coefficient, the magnetic field decreases with increasing temperature. The result is also a reduced repulsive magnetic force, which reduces the distance between the two magnets to the distance at which the magnetic force is equal again to the external force. Due to this situation, the output of the magnetic field probe remains relatively unchanged since the same magnetic field must be present for the given magnetic force, i. must be equal to the external magnetic force. For the position xmax of Fig. 3, the original external force must be applied because it must counteract the magnetic force between the two permanent magnets. This could be solved by a weak spring, the original external mechanical force and so on. However, the magnetic force must be dominant during operation.

Nutzung der magnetischen AnziehungskraftUse of magnetic attraction

Das in Fig. 5 dargestellte System 200, das die magnetische Anziehungskraft nutzt, arbeitet auf die gleiche Weise wie das System, das die magnetische Abstoßungskraft nutzt, nur mit der Ausnahme, dass die Polarität des beweglichen Magneten 201 verändert ist. -8-The system 200 utilizing the magnetic attraction shown in Fig. 5 operates in the same manner as the system utilizing the magnetic repulsion force except that the polarity of the movable magnet 201 is changed. -8th-

Fig, 6 betrifft das System, das die magnetische Anziehungskraft nutzt, und zeigt die Beziehung zwischen der Magnetkraft und dem Abstand x, die nichtlinear ist. Die Kraft weist einen Maximalwert bei xmin und einen Minimalwert bei xmax auf. Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen der Ausgabe der Magnetfeldsonde und dem Abstand x, die ebenfalls nichtlinear ist. Die zwei Nichtlinearitäten kompensieren einander, und die Beziehung zwischen der Magnetkraft als Eingabe und der elektrischen Ausgabe der Magnetfeldsonde 203 ist sehr nahe an der Linearität. Die lineare Beziehung ist in Fig. 8 dargestellt.Fig. 6 relates to the system utilizing the magnetic attraction force and shows the relationship between the magnetic force and the distance x which is nonlinear. The force has a maximum value at xmin and a minimum value at xmax. Fig. 7 shows the relationship between the output of the magnetic field probe and the distance x, which is also nonlinear. The two nonlinearities compensate each other and the relationship between the magnetic force as input and the electrical output of the magnetic field probe 203 is very close to the linearity. The linear relationship is shown in FIG.

Darüber hinaus hat der Temperaturkoeffizient der Permanentmagneten einen geringen oder keinen Einfluss auf die elektrische Ausgabe der Magnetfeldsonde. Für die Position xmin von Fig. 7 muss die ursprüngliche externe Kraft angelegt werden, da sie der Magnetkraft zwischen den zwei Permanentmagneten 201 und 202 entgegenwirken muss (Fig. 5). Dies könnte mit einer Feder, der ursprünglichen externen mechanischen Kraft usw. gelöst werden. Allerdings muss während des Betriebs die Magnetkraft dominant sein.In addition, the temperature coefficient of the permanent magnets has little or no influence on the electrical output of the magnetic field probe. For the position xmin of FIG. 7, the original external force must be applied since it must counteract the magnetic force between the two permanent magnets 201 and 202 (FIG. 5). This could be solved with a spring, the original external mechanical force, etc. However, the magnetic force must be dominant during operation.

Zitierte Patente [1] EP 1420237 - Robust pressure recording with enclosed permanent magnet and Hall transducer; Erfinder: BUERGER FRANK et al.; Veröffentlichungsdatum: 2004-05-19 [2] EP 2021738 - Linear magnetic Position sensor with improved linearity of the output characteristic curve; Erfinder: WOLF MARCO et al.; Veröffentlichungsdatum: 2007-12-06 [3] EP 0884572 - Pressure transducer; Erfinder: BOGNAR FRANCOIS et al.; Veröffentlichungsdatum: 1998-12-16Cited patents [1] EP 1420237 - Robust pressure recording with permanent magnetic and Hall transducer; Inventor: BUERGER FRANK et al .; Publication date: 2004-05-19 [2] EP 2021738 - Linear magnetic position sensor with improved linearity of the output characteristic curve; Inventor: WOLF MARCO et al .; Publication date: 2007-12-06 [3] EP 0884572 - Pressure transducer; Inventor: BOGNAR FRANCOIS et al .; Release Date: 1998-12-16

Claims (3)

Patentanwälte Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, A 4020 Linz &lt;37 687) Patentansprüche 1. Magnetsystem zur Absolutkraftmessung mit verbesserter Linearität und verbessertem Temperaturkoeffizienten, umfassend: - eine Magnetfeldsonde (103, 203) mit einer feststehenden Position, die das absolute Magnetfeld misst und eine elektrische Ausgabesignalantwort im Verhältnis zur Kraft erzeugt, wobei die Kraft somit die Eingabe und das elektrische Signal die Ausgabe ist, - einen ersten Permanentmagneten (102, 202) mit einer feststehende Position relativ zur Magnetfeldsonde (103, 203) und - einen zweiten Permanentmagneten (101, 201), der seine Position relativ zum ersten Permanentmagneten (102, 202) und zur Magnetfeldsonde (103, 203) in Abhängigkeit von der angelegten Kraft (107, 207) ändert, während die Bewegung des zweiten Permanentmagneten (101, 201) mechanisch auf eine Achse einzig in der Richtung (106, 206) beschränkt ist.Patent Attorneys Dipl.-Ing. Helmut Hübscher Dipl.-Ing. Karl Winfried Hellmich Spittelwiese 7, A 4020 Linz <37 687) Claims 1. A magnet system for absolute force measurement with improved linearity and improved temperature coefficient, comprising: - a magnetic field probe (103, 203) with a fixed position that measures the absolute magnetic field and an electric Output signal response in relation to the force generated, the force is thus the input and the electrical signal is the output, - a first permanent magnet (102, 202) with a fixed position relative to the magnetic field probe (103, 203) and - a second permanent magnet (101, 201) which changes its position relative to the first permanent magnet (102, 202) and the magnetic field probe (103, 203) in response to the applied force (107, 207), while the movement of the second permanent magnet (101, 201) mechanically to a Axis is limited only in the direction (106, 206). 2. System nach Anspruch 1, wobei der zweite Permanentmagnet (101, 201) und der erste Permanentmagnet (102, 202) derart ausgerichtet sind, dass die Magnetkraft zwischen ihnen entweder abstoßend oder anziehend ist.The system of claim 1, wherein the second permanent magnet (101, 201) and the first permanent magnet (102, 202) are aligned such that the magnetic force between them is either repulsive or attractive. 3. Magnetsystem nach Anspruch 2 mit derart angeordneten Permanentmagneten, dass die Magnetkraft zwischen ihnen anziehend ist und eine automatische Selbstzentrierung bewirkt wird. Linz, am 11. Januar 2011 UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO Laboratorij za Mikroelektroniko durch: L I. U , J 31ΧΛΑαλ·-3. Magnetic system according to claim 2 with such arranged permanent magnets that the magnetic force between them is attractive and an automatic self-centering is effected. Linz, January 11, 2011 UNIVERZA V LJUBLJANI, FAKULTETA ZA ELECTROTEHNIKO Laboratorij za Mikroelektroniko by: L I. U, J 31ΧΛΑαλ · -
AT362011A 2010-10-05 2011-01-12 MAGNETIC SYSTEM FOR ABSOLUTE POWER MEASUREMENT WITH IMPROVED LINEARITY AT510532A1 (en)

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