DE3447312C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Magnetfeldsensor ist bekannt aus der DE-OS 24 26 420. Dort ist der Permanentmagnet mit seinem einen Pol am Mittelschenkel eines den Permanentmagneten umgebenden U-förmigen Joches vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Polfläche sind nebeneinander zwei magnetfeldabhängige Halbleiterwiderstände angeordnet, beispielsweise aufgeklebt. Die obere Flachseite der magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände kann mit einer Schutzschicht versehen sein. Auf den U-Schenkeln des Joches liegt eine die Widerstandsänderungen in den magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderständen bewirkende Folie aus zum Teil weichmagnetischem Material auf. Die Folie ist durch Ausschnitte mit magnetisch unwirksamen Bereichen versehen. Über das Joch, die weichmagnetischen Abschnitte der Folie und den Luftspalt zwischen Folie und dem Pol des Permanentmagneten, in dem die magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände vorhanden sind, wird der magnetische Fluß des Permanentmagneten geschlossen. Durch die magnetische Feldstärke wird die Folie angezogen und liegt auf den Jochschenkeln und den magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderständen auf und gleitet auf diesen, wenn die Folie und das übrige System relativ zueinander bewegt werden. Die magnetfeldabhängigen Halbleiterwiderstände sind daher mechanischem Abrieb und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Insbesondere können sie leicht beschädigt werden. Die Anordnung der Kontaktierung ist nicht dargestellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen auf ein Magnetfeld oder eine Magnetfeldänderung ansprechenden Sensor so auszubilden, daß er universell für verschiedene Anwendungsfälle geschützt einsetzbar ist, eine robuste Bauweise und ein hohes Auflösungsvermögen aufweist sowie eine einfache Kontaktierung möglich ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen. Ein derartiger Magnetfeldsensor kann praktisch nicht verletzt werden und er ist für eine Vielzahl von Möglichkeiten von magnetfeldsteuernden Systemen, wie magnetischen oder magnetisierbaren Zahnrädern oder Zahnstangen, Folien- Steuergittern etc. anwendbar. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß ein magnetischer Schluß nicht notwendig ist, also das Joch entfallen kann. Trotzdem ist der Sensor durch ein äußeres Magnetfeld nicht störbar.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 7 eine Seitenansicht gemäß dem Schnitt A-B der Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht in nicht oder in mit durchsichtiger Vergußmasse vergossenem Zustand und

Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Schnitt C-D der Fig. 1.

Mit 1 ist ein zumindest oben offenes Gehäuse aus nicht magnetischem Metall, wie z.B. Messing, Zinkdruckguß, Aluminium oder aus isolierendem Kunststoff bezeichnet. Beim Ausführungsbeispiel besteht es aus Metall.

An einer Seitenwand 2 ist an der Innenseite 3 ein Substrat 4 mit seiner einen Flachseite 5 angeordnet. Auf letzteres sind eine oder mehrere magnetfeldabhängige Widerstände 6 in Form von in Fig. 1 von oben nach unten verlaufenden, in Fig. 3 gestrichelt dargestellten Streifen angebracht, die unter Zwischenlage einer Folie 7, insbesondere eine Isolierfolie, auf der Innenseite 3 anliegen. Anstelle der Folie kann auch eine isolierende Schicht auf dem Träger 4 und den magnetfeldabhängigen Widerständen 6 aufgebracht sein. An der anderen Flachseite 8 des Substrats 4 liegt eine Polplatte 9 eines Permanentmagneten 10 an. Letzterer ist in einem Führungsbett 11 des Gehäuses 1 in Richtung zum Substrat hin verschiebbar geführt und unter Federwirkung einer auf seine eine Endfläche 35 drückende Druckfeder 12 mit der anderen Endfläche 36 gegen die Polplatte 9 und diese wiederum gegen das Substrat 4 gedrückt. Damit liegen die magnetfeldabhängigen Widerstände 6 praktisch ohne Luftspalt an der Innenseite 3 an.

Nahe der Seitenwand 2 ist außen, beispielsweise im Abstand von bis zu maximal etwa 1 mm, ein Steuerglied 13 aus Weicheisen oder hartmagnetischem Material, beispielsweise das angedeutete Zahnrad oder eine Zahnstange etc., vorbeibewegbar. Dadurch kann das die magnetfeldabhängigen Widerstände 6 durchsetzende Magnetfeld verändert werden. Um eine starke Magnetfeldänderung und damit eine große Widerstandsänderung in den magnetfeldabhängigen Widerständen 6 zu erreichen, ist die Wandstärke der Seitenwand 2 zumindest im aktiven Bereich der magnetfeldabhängigen Widerstände 6 oder des ganzen Substrats 4 dünnwandig oder membranartig dünn ausgebildet. Beispielsweise beträgt die Wandstärke x 0,03 bis maximal 1mm, insbesondere 0,1 bis 0,6 mm. Der dünne Bereich kann durch eine Aussparung an der Innenseite 3 gebildet sein, so daß drei Seitenkanten entstehen, die den Träger 4 zumindest an den drei Längskanten 14, 15, 16 lagefixieren. Die Wandstärke x ist dünner als diejenige der üblichen Gehäusewände 17, 18, 19 und/oder der Gehäuseboden 20.

Damit die magnetfeldabhängigen Widerstände 6 auf der Flachseite 5 des Substrats 4, auf der sie aufgebracht sind, kontaktiert werden können und damit eine Durchkontaktierung oder Randkontaktierung des Substrats 4 nicht notwendig ist, ist das Gehäuse 1 an der Seitenwand 2 im Bereich der Anschlußflächen 21 der magnetfeldabhängigen Widerstände 6 mit nach außen geformten Wandteilen 22 versehen. Dadurch wird innen ein Freiraum 23 gebildet, in den das Substrat 4 mit den Löt- oder Bondstellen 24 der Anschlußflächen 21 mit Anschlußdrähten 25 druck- und berührungsfrei hineinragt.

Die Anschlußdrähte 25 sind mit ihrem anderen Ende mit dem inneren Ende 26 je eines z.B. als Kontaktbolzen ausgebildeten Anschlußleiters 27 elektrisch und mechanisch verbunden. Letztere sind im Gehäuse 1 befestigt, beispielsweise eingepreßt oder mit eingespritzt und bei einem elektrisch leitenden Gehäuse 1 ist um diese ein besonderes Isolierteil 28, z.B. eine Glas- oder Keramik- oder Kunststoffdurchführung vorgesehen. Das nach außen weisende Ende 29 der Anschlußleiter 27 ist als Stecker, beispielsweise als Rund- oder Flachstecker, ausgebildet. Der Permanentmagnet 10 ist etwa in der Mitte angeordnet und an einer oder den beiden Längsseiten 30, 31 sind die Anschlußleiter 27 vorgesehen.

Am Gehäuse 1 ist eine abstehende Befestigungslasche 32 angeformt, mit der es beispielsweise mittels der Bohrungen 33 an einem Gerät befestigt werden kann. Weiterhin ist vorteilhaft eine die Lasche 32 und das Gehäuse 31 verbindende Versteifungsrippe 34 vorgesehen.

Zweckmäßig ist das Gehäuse 1 einseitig offen. Von dieser Seite aus sind die Einzelteile, also Substrat 4, Polplatte 9, Permanentmagnet 10 und Druckfeder 12 sowie ggf. eine Folie 7 eingesetzt und dann das Gehäuse 1 mit Vergußmasse ausgegossen. Als solche dient beispielsweise ein Kunstharz auf der Basis von Polyester und/oder Epoxidharz und/oder Silikonkautschuk oder, wenn keine so hohen mechanischen Festigkeiten gefordert werden, auch ein Wachs.

Die magnetfeldabhängigen Widerstände können als derartige Widerstandsanordnungen, also in der Regel vier magnetfeldabhängige Widerstände 6, beispielsweise Streifen oder Doppelstreifen, auf dem Substrat 4 vorgesehen sein, die in eine Brückenschaltung einschaltbar sind oder zu einer Vollbrücke zusammenschaltbar sind.

Als magnetfeldabhängige Widerstände eignen sich insbesondere solche, die während oder nach dem Herstellungsprozeß durch ein derartiges Magnetfeld behandelt wurden, daß die leichte Richtung in Streifenrichtung verläuft, d.h. daß sie eine einachsige Anisotropie in Richtung parallel zu den Streifen der streifenförmig ausgebildeten magnetfeldabhängigen Widerstände aufweisen. Solche Streifen bestehen aus ferromagnetischem Material, wie z.B. NiFe, CoFeB, FeB etc. und die Schichtstärke derselben ist nicht größer als 0,5 µm.

Claims (10)

1. Magnetfeldsensor mit wenigstens einem in einem einseitig offenen Gehäuse nahe an einer Außenwand angeordneten magnetfeldabhängigen Widerstand und einem an diesen mit einem Pol angrenzenden Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die auf einem plattenförmigen Substrat (4) angeordneten magnetfeldabhängigen Widerstände (6) von innen an einer Seitenwand (2) des Gehäuses (1) anliegen, daß die Wandstärke (x) dieser Seitenwand (2) im Bereich der magnetfeldabhängigen Widerstände (6) dünner ausgebildet ist als die Wandstärke der übrigen Gehäusewände (17, 18, 19), daß die Seitenwand (2) im Bereich von einseitig angeordneten Anschlußstellen (21) der magnetfeldabhängigen Widerstände (6) einen nach außen geformten Wandteil (22) aufweist, wodurch ein innerer Freiraum (23) zwischen der Innenseite (3) des Wandteiles (22) und den Anschlußstellen (21) der magnetfeldabhängigen Widerstände (6) geschaffen ist, in den Löt- oder Bondstellen (24) der Anschlußdrähte (25) der magnetfeldabhängigen Widerstände (6) hineinragen und daß das Gehäuse (1) mit Vergußmasse gefüllt ist.

2. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (4) in der Seitenwand (2) an wenigstens drei überstehenden Längskanten (14, 15, 16) lagefixiert ist.

3. Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den magnetfeldabhängigen Widerständen (6) und der Innenseite (3) der Seitenwand (2) eine nichtmagnetische, elektrisch isolierende Schicht (7) vorgesehen ist.

4. Magnetfeldsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) auf der Seite der magnetfeldabhängigen Widerstände (6) des Substrats (4) aufgebracht ist.

5. Magnetfeldsensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (7) eine eingelegte Folie ist.

6. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus unmagnetischem Metall, insbesondere aus Aluminium, besteht.

7. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus Kunststoff besteht.

8. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein Führungsbett (11) für den Permanentmagneten (10) vorgesehen ist, durch das dieser in Richtung zum Substrat (4) verschiebbar geführt ist und daß zwischen der einen Endfläche (35) des Permanentmagneten (10) und dem Gehäuse (1) ein Druckelement (12) vorgesehen ist, über das der Permamentmagnet (10) mit der anderen Endfläche (36) unmittelbar oder über eine weichmagnetische Polplatte (9) gegen das Substrat (4) und dieser gegen die Innenwand (3) der Seitenwand (2) gedrückt ist.

9. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse aus Kunstharz, insbesondere Polyester- und/oder Epoxidharz besteht.

10. Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse aus Silikonkautschuk besteht.