DE102021120695A1 - Sensor arrangement, sensor device and corresponding use - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schlägt somit allgemein eine Sensoranordnung (1) mit wenigstens einem Magnetfeldsensor (2), der auf einer Leiterplatte (3) montiert ist, wobei ein Halter (4) den Magnetfeldsensor (2) hält, dass der Halter (4) einen Befestigungsbereich (5) ausbildet, mit dem der Halter (4) an der Leiterplatte (3) montiert ist, und dass wenigstens ein Anschlussbeinchen (6) des Magnetfeldsensors (2) an dem Halter (4) zu dem Befestigungsbereich (5) geführt ist, vor, sowie dass der Magnetfeldsensor (2) mit einem Permanentmagneten (11) vorgespannt ist und dass der Halter (4) wenigstens eine Halterung (15) für den Permanentmagneten (11) hat. Die Verwendung einer solchen Sensoranordnung (1) beziehungsweise einer Sensorvorrichtung (16) ist vorzugsweise zur Messung von rotierenden Objekten wie Motorwellen in der Automobilbranche von Interesse, aber auf nicht auf diesen Bereich beschränktThe invention thus generally proposes a sensor arrangement (1) with at least one magnetic field sensor (2) which is mounted on a printed circuit board (3), a holder (4) holding the magnetic field sensor (2), the holder (4) having a fastening area ( 5) with which the holder (4) is mounted on the printed circuit board (3) and that at least one connecting leg (6) of the magnetic field sensor (2) is guided on the holder (4) to the fastening area (5), before, and that the magnetic field sensor (2) is pretensioned with a permanent magnet (11) and that the holder (4) has at least one holder (15) for the permanent magnet (11). The use of such a sensor arrangement (1) or a sensor device (16) is preferably of interest for measuring rotating objects such as engine shafts in the automotive industry, but is not limited to this area
Description
Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung mit einem Magnetfeldsensor, der durch einen Halter auf einer Leiterplatte montiert ist. Derartige Sensoranordnungen beziehungsweise Sensorvorrichtungen finden beispielsweise zur Überwachung rotierender Objekte wie Motorwellen industriell Verwendung.The invention relates to a sensor arrangement with a magnetic field sensor which is mounted on a printed circuit board by a holder. Such sensor arrangements or sensor devices are used industrially, for example, for monitoring rotating objects such as motor shafts.
Die Montage von magnetisch vorgespannten Magnetfeldsensoren an Leiterplatten ist ein mehrstufiger, relativ kosten- und zeitintensiver Prozess. Es ist bekannt, dass Magnetfeldsensoren wie beispielsweise Hall-Sensoren auf einen Permanentmagnet geklebt werden. Permanentmagnete können durch Einsatzöffnungen in die Leiterplatte eingesetzt und an ferromagnetische Konzentratorbleche herangeführt werden. Durch die Magnetkraft kann der Permanentmagnet in der Einbausituation permanent an dem Konzentratorblech haften. Die zumeist frei stehenden Anschlussbeinchen des Hall-Sensors werden per THT (Through-hole technology)-Verfahren durch Löcher in oder auf die Leiterplatte gesteckt oder positioniert. Die Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors sind meist abgewinkelt und stehen bei bekannten Sensoranordnungen vertikal in Bezug zu der Leiterplatte. In einem nachfolgenden Schritt werden die Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors durch Auflöten mit der Leiterplatte verbunden. Es ist auch bekannt, dass Magnetfeldsensoren über einen Magneten auf einem Konzentratorblech befestigt sein können, und dass das Konzentratorblech durch Auflöten per SMT (Surface-mounting technology)-Verfahren direkt auf der Leiterplatte befestigt werden kann. Schließlich werden die Beine des Magnetfeldsensors durch Löcher in der Leiterplatte gesteckt und verlötet.The assembly of magnetically biased magnetic field sensors on printed circuit boards is a multi-step, relatively costly and time-consuming process. It is known that magnetic field sensors such as Hall sensors are glued onto a permanent magnet. Permanent magnets can be inserted through insertion openings in the printed circuit board and brought to ferromagnetic concentrator sheets. Due to the magnetic force, the permanent magnet can adhere permanently to the concentrator plate in the installation situation. The usually free-standing connection pins of the Hall sensor are inserted or positioned through holes in or on the printed circuit board using the THT (through-hole technology) method. The connecting legs of the magnetic field sensor are usually angled and are vertical in relation to the printed circuit board in known sensor arrangements. In a subsequent step, the connection pins of the magnetic field sensor are connected to the printed circuit board by soldering. It is also known that magnetic field sensors can be attached to a concentrator plate via a magnet, and that the concentrator plate can be attached directly to the printed circuit board by soldering using the SMT (surface-mounting technology) method. Finally, the legs of the magnetic field sensor are put through holes in the circuit board and soldered.
Weiterhin umfasst die Erfindung eine zugehörige Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Drehbewegung und/oder Drehposition eines rotierenden Objektes mit einer wie eingangs beschriebenen Sensoranordnung.Furthermore, the invention includes an associated sensor device for detecting a rotational movement and/or rotational position of a rotating object with a sensor arrangement as described above.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung derartiger Sensoranordnungen und Sensorvorrichtungen.The invention also relates to the use of such sensor arrangements and sensor devices.
Die Messung rotierender Objekte, beispielsweise eines magnetisch leitenden Geberrades, welches an eine Motorwelle befestigt ist, läuft im Allgemeinen wie folgt ab. Das Geberrad ist mit Messpuren, zum Beispiel einer A/B-Spur und optional einer Z-Spur, versehen, welche je durch einen magnetisch vorgespannten Magnetsensor ausgelesen werden können. Damit kann jeweils ein Messsignal erzeugt werden, welches Rückschlüsse auf die Geschwindigkeit, Winkelstellung und/oder die Bewegungsrichtung des Geberrades erlaubt. Die Messspuren können sehr einfach durch Zähne und Aussparungen auf dem Geberrad ausgebildet werden.The measurement of rotating objects, for example a magnetically conductive encoder wheel that is attached to a motor shaft, generally takes place as follows. The sensor wheel is equipped with measuring tracks, for example an A/B track and optionally a Z track, which can each be read out by a magnetically preloaded magnetic sensor. A measurement signal can thus be generated in each case, which allows conclusions to be drawn about the speed, angular position and/or the direction of movement of the encoder wheel. The measuring tracks can be formed very easily by means of teeth and recesses on the sensor wheel.
Die Erfindung liegt der Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene Sensoranordnung beziehungsweise Sensorvorrichtung zu verbessern.The object of the invention is to improve the sensor arrangement or sensor device described in the introduction.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß bei einer Sensoranordnung die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bei einer Sensoranordnung der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, dass der Magnetfeldsensor mit einem Permanentmagneten vorgespannt ist und dass der Halter wenigstens eine Halterung für den Permanentmagneten hat. Vorteilhaft ist hierbei, dass der vorgespannte Permanentmagnet während einer Messung ein Magnetfeld ausbildet, wodurch eine Metallscheibe selbst nicht magnetisierbar oder magnetisch beschichtet sein muss, was die Herstellung einer Metallscheibe wesentlich vereinfachen und vergünstigen kann. Weiterhin von Vorteil bei einer solchen Sensoranordnung ist eine vereinfachte, automatisierte und kostengünstige Montage des Magnetfeldsensors an die Leiterplatte, da der Magnetfeldsensor direkt über den Halter als SMT-Bauteil an die Leiterplatte per Reflow-Löten befestigt werden kann.To solve this problem, the features of
So kann der Befestigungsbereich des Halters nicht nur vorteilhaft zur Montage des Halters an die Leiterplatte, sondern auch zur elektrischen Kontaktierung des Anschlussbeinchens des Magnetfeldsensors an die Leiterplatte ausgebildet sein.Thus, the fastening area of the holder can be designed not only advantageously for mounting the holder on the printed circuit board, but also for making electrical contact with the connecting leg of the magnetic field sensor on the printed circuit board.
Erfindungsgemäß kann die Aufgabe auch durch weitere vorteilhafte Ausführungen gemäß den Unteransprüchen gelöst werden.According to the invention, the object can also be achieved by further advantageous embodiments according to the dependent claims.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte in einer rückwärtigen Verlängerung des Magnetfeldsensors angeordnet ist. Somit kann vorteilhaft ein erforderlicher Bauraum quer zu einer Messrichtung so gering wie möglich gehalten werden.In a preferred embodiment of the invention it can be provided that the printed circuit board is arranged in a rear extension of the magnetic field sensor. Thus, advantageously, a required installation space transverse to a measuring direction can be kept as small as possible.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass ein oder der Permanentmagnet zwischen Magnetfeldsensor und Leiterplatte angeordnet ist. Somit kann ein, beispielsweise der bereits erwähnte Permanentmagnet, sehr vorteilhaft zwischen Magnetfeldsensor und Leiterplatte angeordnet sein, wodurch noch mehr Platz eingespart werden kann. Somit kann eine Sensoranordnung für Messungen auf besonders engem Raum verwendet werden.In a further embodiment it can be provided that one or the permanent magnet is arranged between the magnetic field sensor and the printed circuit board. Thus, a permanent magnet, for example the already mentioned one, can be arranged very advantageously between the magnetic field sensor and the printed circuit board, as a result of which even more space can be saved. A sensor arrangement can thus be used for measurements in a particularly small space.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter durch THT-Verfahren und/oder SMT-Verfahren an zumindest einer Ebene der Leiterplatte befestigt ist. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist sehr einfach zu montieren und stabilisiert vorteilhaft den Halter mitsamt Magnetfeldsensor an der Leiterplatte.According to a preferred embodiment of the invention it is provided that the holder by THT method and / or SMT method to at least at least one level of the circuit board is attached. Such an embodiment of the invention is very easy to install and advantageously stabilizes the holder together with the magnetic field sensor on the printed circuit board.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors parallel zu einer Ebene der Leiterplatte geführt ist. Somit nimmt das wenigstens eine Anschlussbeinchen vorteilhaft wenig Raum ein. Weiterhin kann dadurch ein potenzielles Abknicken des wenigstens einen Anschlussbeinchens verhindert werden.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one connecting leg of the magnetic field sensor is routed parallel to a plane of the printed circuit board. Thus, the at least one connecting leg advantageously takes up little space. Furthermore, a potential buckling of the at least one connection leg can be prevented as a result.
Außerdem kann ein freies Ende des wenigstens einen zur Leiterplatte geführten Anschlussbeinchens vorteilhaft in dem Befestigungsbereich elektrisch an die Leiterplatte kontaktiert werden.In addition, a free end of the at least one connecting leg guided to the printed circuit board can advantageously be electrically contacted to the printed circuit board in the fastening area.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors an dem Halter gekrümmt zu dem Befestigungsbereich geführt ist. Eine gekrümmte Führung des wenigstens einen Anschlussbeinchens kann zu einer weiteren Platzeinsparung der Sensoranordnung führen. Weiterhin äußerst vorteilhaft ist, dass eine Krümmung des wenigstens einen Anschlussbeinchens zur Ausbildung mindestens eines Kontaktierungsabschnittes führen kann, welche zur elektrischen Kontaktierung an die Leiterplatte begünstigt positionierbar sei.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one connecting leg of the magnetic field sensor is guided on the holder in a curved manner to the fastening area. A curved guidance of the at least one connecting leg can lead to a further saving of space in the sensor arrangement. Furthermore, it is extremely advantageous that a curvature of the at least one connecting leg can lead to the formation of at least one contacting section, which can be positioned favorably for electrical contacting on the printed circuit board.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das freie Ende des wenigstens einen Anschlussbeinchens des Magnetfeldsensors durch den Halter umgeben ist. Somit ist ein Schutz des freien Endes des wenigstens einen Anschlussbeinchens vorteilhaft durch den Halter gewährleistet.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the free end of the at least one connecting leg of the magnetic field sensor is surrounded by the holder. Protection of the free end of the at least one connecting leg is thus advantageously ensured by the holder.
Außerdem kann das oder ein freies Ende des wenigstens einen Anschlussbeinchens durch THT-Verfahren oder SMT-Verfahren an der Leiterplatte befestigt werden, wodurch die Sensoranordnung stabilisiert werden kann. Dies kann insbesondere in einem von dem freien Ende beanstandeten Kontaktierungsabschnitt zur Leiterplatte hin realisiert sein.In addition, the or a free end of the at least one connecting leg can be attached to the printed circuit board by THT methods or SMT methods, as a result of which the sensor arrangement can be stabilized. This can be implemented in particular in a contacting section to the printed circuit board that is at a distance from the free end.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leiterplatte einen korrespondierenden Befestigungsbereich zu dem Befestigungsbereich des Halters hat. Eine passgenaue Ausformung der jeweiligen Befestigungsbereiche von Leiterplatte und Halter erleichtert eine Montage einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Vorteilhaft ist dabei, dass der korrespondierende Befestigungsbereich der Leiterplatte flächig an den Befestigungsbereich des Halters anliegen kann. Außerdem können bei korrespondieren Befestigungsbereichen günstig elektrische Kontaktstellen zwischen den Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors und der Leiterplatte realisiert werden.In a further embodiment of the invention it is provided that the circuit board has a corresponding fastening area to the fastening area of the holder. Forming the respective fastening areas of the printed circuit board and holder with a precise fit facilitates assembly of a sensor arrangement according to the invention. It is advantageous here that the corresponding fastening area of the printed circuit board can lie flat against the fastening area of the holder. In addition, electrical contact points between the connecting legs of the magnetic field sensor and the printed circuit board can be implemented in a favorable manner with corresponding fastening areas.
Weiterhin können in dem korrespondierenden Befestigungsbereich der Leiterplatte zumindest eine Aussparung und/oder Lötstellen bereitgestellt sein. Die zumindest eine Aussparung kann dabei zur Stabilisierung des Halters den Halter an der Leiterplatte befestigen. Die zumindest eine Aussparung kann weiterhin zur Befestigung der Sensorvorrichtung an einen Endverbraucher wie ein Messgerät vorteilhaft verwendet werden.Furthermore, at least one recess and/or soldering points can be provided in the corresponding fastening area of the printed circuit board. In this case, the at least one recess can fasten the holder to the printed circuit board in order to stabilize the holder. The at least one recess can also advantageously be used to attach the sensor device to an end user such as a measuring device.
Die Lötstellen können zur elektrischen Kontaktierung des mindestens einen Anschlussbeinchens des Magnetfeldsensors dienen und/ oder für weitere Befestigungsvorrichtungen der Sensorvorrichtung oder eines Endverbrauchers.The soldering points can be used for electrical contacting of the at least one connecting leg of the magnetic field sensor and/or for further fastening devices of the sensor device or an end user.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter zum Biegen des mindestens einen Anschlussbeinchens des Magnetfeldsensors ausgeformt ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein Magnetfeldsensor einfach in den Halter positioniert und durch das Biegen des mindestens einen Anschlussbeinchens ausgerichtet werden, was eine Montage vereinfacht.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the holder is shaped for bending the at least one connecting leg of the magnetic field sensor. As a result, a magnetic field sensor can advantageously be simply positioned in the holder and aligned by bending the at least one connecting leg, which simplifies assembly.
Alternativ kann der Magnetfeldsensor mit mindestens einem vorzugsweise gebogenen Anschlussbeinchen in den Halter eingespritzt werden. Somit kann die Vorrichtung aus Halter und Magnetfeldsensor in einem Verfahren maschinell, kostengünstig und schnell produziert werden.Alternatively, the magnetic field sensor can be injected into the holder with at least one preferably bent connecting leg. The device consisting of holder and magnetic field sensor can thus be produced mechanically, inexpensively and quickly in one process.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter mit dem Befestigungsbereich längs der Leiterplatte befestigt ist. Dadurch kann eine platzsparende Sensorvorrichtung realisiert werden, die vorteilhaft für Messungen auf engstem Raum benutzbar sein kann.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the holder is fastened with the fastening area along the printed circuit board. As a result, a space-saving sensor device can be implemented, which can be used advantageously for measurements in the smallest of spaces.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor transversal, vorzugsweise in einem Winkel von 90°, zur Ebene der Leiterplatte ausgerichtet ist. Somit ist eine Ausrichtung des Magnetfeldsensors für Messungen auf engstem Raum realisierbar. Eine Ausrichtung des Magnetfeldsensors in einem Winkel von 90° vertikal zur Leiterplatte ist relativ stabil und erlaubt einen einfachen Einbau der Sensoranordnung an beispielsweise ein Messgerät. Eine transversale Anordnung in Bezug auf eine Ebene kann beispielsweise dadurch charakterisiert werden, dass eine charakteristische Ebene angegeben werden kann, welche die Ebene in einer gerade schneidet und/oder welche mit der Ebene einen Winkel von mehr als 0° und weniger als 180° einschließt. Ein Spezialfall ist die (im Wesentlichen) vertikale Anordnung oder sogar eine Anordnung im Winkel von 90°.In a further embodiment of the invention it is provided that the magnetic field sensor is aligned transversally, preferably at an angle of 90°, to the plane of the printed circuit board. In this way, the magnetic field sensor can be aligned for measurements in the tightest of spaces. Alignment of the magnetic field sensor at an angle of 90° vertically to the printed circuit board is relatively stable and allows the sensor arrangement to be easily installed on a measuring device, for example. A transverse arrangement in relation to a plane can be characterized, for example, in that a characteristic plane can be specified which intersects the plane in a straight line and/or which encloses an angle of more than 0° and less than 180° with the plane. A special case is the (essentially) vertical arrangement or even an arrangement at an angle of 90°.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet mit einem Konzentratorblech verbunden ist. Das Konzentratorblech kann eine Homogenisierung des von dem Permanentmagneten bereitgestellten Magnetfelds bewirken, was sich vorteilhaft auf die Qualität der Messung auswirkt.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the permanent magnet is connected to a concentrator plate. The concentrator sheet can bring about a homogenization of the magnetic field provided by the permanent magnet, which has an advantageous effect on the quality of the measurement.
Ein Konzentratorblech kann auch als Homogenisierungsblech bezeichnet werden.A concentrator plate can also be referred to as a homogenization plate.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Halter einen Aufnahmeraum für das Konzentratorblech und/oder den Permanentmagneten hat. Dadurch kann das Konzentratorblech und/oder der Permanentmagnet einfach in eine Sensoranordnung integriert werden.In a further advantageous embodiment it can be provided that the holder has a receiving space for the concentrator plate and/or the permanent magnet. As a result, the concentrator plate and/or the permanent magnet can be easily integrated into a sensor arrangement.
Weiterhin kann der Aufnahmeraum an eine Abmessung und/oder einen Querschnitt des Aufnahmeteils und/oder des Permanentmagneten abgestimmt sein. Dadurch können Relativverschiebungen einzelner Komponenten der Sensoranordnung vermieden werden, wodurch die Sensoranordnung kompakt für störungsfreie Messungen realisiert werden kann.Furthermore, the receiving space can be matched to a dimension and/or a cross section of the receiving part and/or the permanent magnet. As a result, relative displacements of individual components of the sensor arrangement can be avoided, as a result of which the sensor arrangement can be implemented in a compact manner for interference-free measurements.
Es ist möglich, dass bei einer Ausführungsform der Erfindung der Aufnahmeraum an eine Abmessung und/oder einen Querschnitt des Aufnahmeteils und/oder des Permanentmagneten abstimmbar ist. Dadurch können flexibel Konzentratorblech und/oder Permanentmagnet ausgetauscht werden, was vorteilhaft bezüglich der Langlebigkeit und Anwendbarkeit einer Sensorvorrichtung sein kann.It is possible that in one embodiment of the invention the receiving space can be matched to a dimension and/or a cross section of the receiving part and/or the permanent magnet. As a result, the concentrator plate and/or permanent magnet can be flexibly exchanged, which can be advantageous with regard to the longevity and applicability of a sensor device.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Konzentratorblech metallisch und/oder als Auflageblech ausgebildet ist. Ein metallisches Konzentratorblech kann so ausgeformt sein, dass der Metallsensor und/oder der Permanentmagnet passgenau an das Konzentratorblech positioniert werden können. Das Konzentratorblech, insbesondere das Auflageblech, kann Haltevorrichtungen haben, die exakt an den Halter positioniert werden können, wodurch eine robuste Montage des Konzentratorblechs durchgeführt werden kann.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the concentrator plate is made of metal and/or is designed as a support plate. A metal concentrator plate can be shaped in such a way that the metal sensor and/or the permanent magnet can be positioned with an exact fit on the concentrator plate. The concentrator sheet metal, in particular the support sheet metal, can have holding devices that can be positioned exactly on the holder, as a result of which the concentrator sheet metal can be assembled in a robust manner.
Ein Konzentratorblech kann weiterhin aus einem magnetisch aktiven Material ausgebildet sein, insbesondere wobei das Konzentratorblech mit dem Permanentmagneten magnetisch gehaftet ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Permanentmagnet in der finalen Einbauposition und/oder bei einer Messung magnetisch gehalten sein kann.A concentrator plate can also be made of a magnetically active material, in particular with the concentrator plate being magnetically bonded to the permanent magnet. The advantage here is that the permanent magnet can be held magnetically in the final installation position and/or during a measurement.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Halter wenigstens eine Halterung für den Permanentmagneten hat, vorzugweise eine Halterung, in die der Permanentmagnet befestigt werden kann, insbesondere ohne jedweden Klebprozess. Somit kann der Permanentmagnet ohne einen Klebprozess direkt in den Halter eingebaut werden, was die Montagezeit vorteilhaft reduziert. Beispielsweise kann der Permanentmagnet kleberfrei montiert sein und/oder aufgrund seiner Magnetkraft haften.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the holder has at least one holder for the permanent magnet, preferably a holder in which the permanent magnet can be attached, in particular without any gluing process. Thus, the permanent magnet can be built directly into the holder without a gluing process, which advantageously reduces the assembly time. For example, the permanent magnet can be mounted without adhesive and/or adhere due to its magnetic force.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Halterung des Permanentmagneten auf eine Abmessung und/oder einen Querschnitt des Permanentmagneten abgestimmt ist. Dadurch kann der Permanentmagnet sehr einfach in den Halter eingerastet und robust positioniert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the at least one holder of the permanent magnet is matched to a dimension and/or a cross section of the permanent magnet. This allows the permanent magnet to be snapped into the holder very easily and positioned in a robust manner.
Alternativ kann die wenigstens eine Halterung eine Abmessung und/oder einen Querschnitt des oder weiterer Permanentmagneten abstimmbar sein, wodurch verschieden dimensionierte Permanentmagneten in den Halter einfach einsetzbar und austauschbar sind.Alternatively, the at least one holder can be tunable in terms of a dimension and/or a cross section of the or further permanent magnets, as a result of which permanent magnets with different dimensions can be easily inserted and exchanged in the holder.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Anschlussbeinchen des Magnetfeldsensors um den Permanentmagneten geführt ist. Von Vorteil hierbei ist, dass in senkrechter Ausrichtung in Bezug zur Leiterplatte Platz gespart werden kann, wodurch Montagen der Sensorvorrichtung an Endverbraucher erleichtert sein können.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one connecting leg of the magnetic field sensor is guided around the permanent magnet. The advantage here is that space can be saved in relation to the printed circuit board in a vertical orientation, as a result of which assembly of the sensor device on the end user can be facilitated.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Magnetfeldsensor ein Hall-Sensor, Hall-Sensor ASIC oder ein XMR-Sensor, insbesondere ein AMR-, GMR,- oder TMR-Sensor, ist. Die Verwendung solcher Sensoren sorgt für besonders robuste Messsignale.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the magnetic field sensor is a Hall sensor, Hall sensor ASIC or an XMR sensor, in particular an AMR, GMR or TMR sensor. The use of such sensors ensures particularly robust measurement signals.
Vorteilhaft für die Sensoranordnung kann der Magnetfeldsensor getrennt von dem Permanentmagneten auf einer vom Permanentmagneten abgewandten Seite des Konzentratorblechs aufliegen.Advantageously for the sensor arrangement, the magnetic field sensor can rest separately from the permanent magnet on a side of the concentrator plate facing away from the permanent magnet.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird ergänzend oder alternativ eine Sensorvorrichtung vorgeschlagen zur Erfassung einer Drehbewegung und/ oder einer Drehposition eines rotierenden Objektes. Erfindungsgemäß weist diese Sensorvorrichtung mindestens eine Sensoranordnung auf, die wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Sensoranordnung gerichteten Ansprüche ausgebildet ist. Da diese Sensorvorrichtung auf den hochkompakten und einfach zu montierenden erfindungsgemäßen Sensoranordnungen basiert, kann sie ebenfalls besonders kompakt ausgestaltet und einfach zu montieren sein.In order to solve the task mentioned at the outset, a sensor device is additionally or alternatively proposed for detecting a rotational movement and/or a rotational position of a rotating object. According to the invention, this sensor device has at least one sensor arrangement which is designed as described above and/or according to one of the claims directed to a sensor arrangement. Since this sensor device is based on the highly compact and easy-to-assemble sensor arrangements according to the invention, it can also be designed to be particularly compact and easy to assemble.
Schließlich sind zur Lösung der genannten Aufgabe erfindungsgemäß bei einer Verwendung einer Sensoranordnung oder einer Sensorvorrichtung die Merkmale des nebengeordneten, auf eine Verwendung gerichteten Anspruchs vorgesehen. Insbesondere wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass eine erfindungsgemäße Sensoranordnung, insbesondere wie zuvor beschrieben und/oder nach einem der auf eine Sensoranordnung gerichteten Ansprüche oder eine Sensorvorrichtung wie zuvor beschrieben und/oder nach dem auf eine Sensorvorrichtung gerichteten Anspruch zur Erfassung einer Drehbewegung und/ oder einer Drehposition eines rotierenden Objektes, verwendet wird. Vorteilhaft ist, dass die Erfassung einer beispielsweise rotierenden Bewegung durch die Erfindung auch auf engstem Raum möglich ist.Finally, to achieve the stated object, the features of the subordinate claim directed to a use are provided according to the invention when using a sensor arrangement or a sensor device. In particular, it is therefore proposed according to the invention that a sensor arrangement according to the invention, in particular as described above and/or according to one of the claims directed to a sensor arrangement, or a sensor device as described above and/or according to the claim directed to a sensor device, for detecting a rotary movement and/or a rotational position of a rotating object. It is advantageous that the detection of a rotating movement, for example, is possible by the invention even in the smallest of spaces.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, ist jedoch nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Ansprüche untereinander und/oder mit einzelnen oder mehreren Merkmalen des Ausführungsbeispiels.The invention will now be described in more detail using an exemplary embodiment, but is not limited to the exemplary embodiment. Further exemplary embodiments result from combining the features of individual or multiple claims with one another and/or with one or more features of the exemplary embodiment.
Es zeigt:
-
1 eine Leiterplatte als Basis einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung mit einer Sensoranordnung, -
2 eine assemblierte erfindungsgemäße Sensorvorrichtung mit einer Sensoranordnung, -
3 eine Seitenansicht eines Querschnitts einer Sensorvorrichtung mit einer Sensoranordnung, und -
4 eine Untersicht eines erfindungsgemäßen Halters.
-
1 a printed circuit board as the basis of a sensor device according to the invention with a sensor arrangement, -
2 an assembled sensor device according to the invention with a sensor arrangement, -
3 a side view of a cross section of a sensor device with a sensor arrangement, and -
4 a bottom view of a holder according to the invention.
Alternativ kann der Halter 4 auch eine oder mehr als zwei Halterungen 14 haben. Zusätzlich kann die mindestens eine Halterung 14 die Sensorvorrichtung 16 an einen Endverbraucher wie ein Messgerät befestigen. Auch eine halterlose Verbindung zwischen Halter 4 und Leiterplatte 3 ist denkbar.Alternatively, the
In dem Halter 4 eingearbeitet ist ein Magnetfeldsensor 2, der transversal (hier vertikal oder 90°) zu der Leiterplatte 3 ausgerichtet ist, wodurch eine platzsparende Sensoranordnung 1 beziehungsweise Sensorvorrichtung 16 realisiert ist. Man kann sagen, dass die Leiterplatte 3 in einer rückwärtigen Verlängerung des Magnetfeldsensors 2 angeordnet ist.A
Das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 (nicht sichtbar) des Magnetfeldsensors 2 wird durch den Halter 4 bis zu dem Befestigungsbereich 5 des Halters 4 zur Leiterplatte 3 hingeführt, wo das freie Ende 7 des wenigstens eine Anschlussbeinchens 6 durch beispielsweise Auflöten mit der Leiterplatte 3 elektrisch kontaktiert ist.The at least one connecting leg 6 (not visible) of the
In einer alternativen Ausführungsform kann das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 auch außerhalb des Halters 4 mit der Leiterplatte 3 elektrisch kontaktiert sein.In an alternative embodiment, the at least one connecting
Zur Befestigung des Halters 4 an der Leiterplatte 3 und/oder zur elektrischen Kontaktierung des wenigstens einen Anschlussbeinchens 6 des Magnetfeldsensors 2 an der Leiterplatte 3 kann der Befestigungsbereich 9 der Leiterplatte 3 vollständig korrespondierend zum Befestigungsbereich 5 des Halters 4 ausgearbeitet sein.To attach the
Die
Der Aufnahmeraum 13 ist in der
In
Alternativ zu der in
Vor Erreichen der Leiterplatte 3 ist das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 erneut gebogen und in dem Befestigungsbereich 5 des Halters 4 in Richtung Leiterplatte 3 geführt. Der Befestigungsbereich 5 des Halters 4 befindet sich in Kontakt mit dem Befestigungsbereich 9 der Leiterplatte 3, welcher korrespondierend zum Befestigungsbereich 5 des Halters 4 ausgestaltet ist.Before reaching the printed
Das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 ist noch zweimal gebogen, sodass ein freies Ende 7 des wenigstens einen Anschlussbeinchens 6 einen Kontaktierungsabschnitt 8 zur elektrischen Kontaktierung mit der Leiterplatte 3 ausbildet. Dieser Kontaktierungsabschnitt 8 des wenigstens einen Anschlussbeinchens 6 kann beispielsweise durch SMT- Verfahren auf der Leiterplatte 3 aufgelötet sein. Bei einer alternativen Bauform ist auch denkbar, dass das freie Ende 7 des wenigstens einen Anschlussbeinchens 6 transversal (hier vertikal) zur Leiterplatte 3 ausgebildet und elektrisch kontaktiert ist.The at least one connecting
Je nach Bauform des Halters 4 kann das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 nicht, einmal oder mehr als einmal gebogen sein. Auch die elektrische Kontaktierung des wenigstens einen Anschlussbeinchens 6 kann alternativ zu dem SMT-Verfahren realisiert sein, beispielsweise kann das wenigstens eine Anschlussbeinchen 6 per THT-Verfahren durch ein Loch im korrespondierenden Befestigungsbereich 9 der Leiterplatte 3 gesteckt und verlötet werden.Depending on the design of the
In
Alternativ kann ein Halter 4 jedoch auch so gebaut sein, dass ein Magnetfeldsensor 2 in den Halter gesteckt wird, woraufhin wenigstens ein Anschlussbeinchen 6 dieses Magnetfeldsensors gebogen werden kann.Alternatively, however, a
Die Erfindung schlägt somit allgemein eine Sensoranordnung 1 mit wenigstens einem Magnetfeldsensor 2, der auf einer Leiterplatte 3 montiert ist, wobei ein Halter 4 den Magnetfeldsensor 2 hält, dass der Halter 4 einen Befestigungsbereich 5 ausbildet, mit dem der Halter 4 an der Leiterplatte 3 montiert ist, und dass wenigstens ein Anschlussbeinchen 6 des Magnetfeldsensors 2 an dem Halter 4 zu dem Befestigungsbereich 5 geführt ist, vor, sowie dass der Magnetfeldsensor 2 mit einem Permanentmagneten 11 vorgespannt ist und dass der Halter 4 wenigstens eine Halterung 15 für den Permanentmagneten 11 hat. Die Verwendung einer solchen Sensoranordnung 1 beziehungsweise einer Sensorvorrichtung 16 ist vorzugsweise zur Messung von rotierenden Objekten wie Motorwellen in der Automobilbranche von Interesse, aber nicht auf diesen Bereich beschränkt.The invention thus generally proposes a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Sensoranordnungsensor arrangement
- 22
- Magnetfeldsensormagnetic field sensor
- 33
- Leiterplattecircuit board
- 44
- Halterholder
- 55
- Befestigungsbereich des HaltersMounting area of the holder
- 66
- Anschlussbeinchenleads
- 77
- freie Ende des wenigstens einen Anschlussbeinchensfree end of the at least one connecting leg
- 88th
- Kontaktierungsabschnittcontacting section
- 99
- Befestigungsbereich der LeiterplatteMounting area of the circuit board
- 1010
- Aussparungrecess
- 1111
- Permanentmagnetpermanent magnet
- 1212
- Konzentratorblechconcentrator plate
- 1313
- Aufnahmeraumrecording room
- 1414
- Halterungbracket
- 1515
- Halterungbracket
- 1616
- Sensorvorrichtungsensor device
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021120695.2A DE102021120695A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Sensor arrangement, sensor device and corresponding use |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102021120695.2A DE102021120695A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Sensor arrangement, sensor device and corresponding use |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102021120695A1 true DE102021120695A1 (en) | 2023-02-09 |
Family
ID=84975582
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102021120695.2A Pending DE102021120695A1 (en) | 2021-08-09 | 2021-08-09 | Sensor arrangement, sensor device and corresponding use |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102021120695A1 (en) |
Citations (5)
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---|---|---|---|---|
US6157186A (en) | 1997-06-26 | 2000-12-05 | Unisia Jecs Corporation | Rotation detecting apparatus having a casing made of resin material and having a clearance groove for absorbing thermal radiation |
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US20030193328A1 (en) | 2002-04-16 | 2003-10-16 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Revolution detecting sensor |
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-
2021
- 2021-08-09 DE DE102021120695.2A patent/DE102021120695A1/en active Pending
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