DE29620485U1 - Passive magnetic position sensor - Google Patents
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60326 Frankfurt
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Die Neuerung betrifft einen passiven magnetischen Positionssensor, beste-Ä hend aus einem Substrat, mit einem auf diesem Substrat aufgebrachtenThe innovation concerns a passive magnetic position sensor, consisting of a substrate with a
Widerstandsnetzwerk, und einer Kontaktstrukturen dem Widerstandsnetzwerk zugeordnet ist, und die unter Einwirkung einer Magneteinrichtung auslenkbar ist, wobei eine elektrische Verbindung zwischen Widerstandsnetzwerk und Kontaktstruktur bewirkt wird, welche von der Position der Magneteinrichtung abhängig ist.resistance network, and a contact structure is assigned to the resistance network and which can be deflected under the influence of a magnetic device, whereby an electrical connection is created between the resistance network and the contact structure, which depends on the position of the magnetic device.
Ein solcher Positionsgeber ist aus der DE 43 09 442 C2 bekannt. Das Widerstandsnetzwerk und die Kontaktstruktur sind dabei auf einem Substrat angeordnet. Eine elektrische Verbindung zwischen Widerstandsnetzwerk und Kontaktstruktur, an welcher das der Position des bewegten Objektes ^ entsprechende Ausgangssignal abgenommen wird, erfolgt über ein zweitesSuch a position sensor is known from DE 43 09 442 C2. The resistance network and the contact structure are arranged on a substrate. An electrical connection between the resistance network and the contact structure, at which the output signal corresponding to the position of the moving object ^ is taken, is made via a second
ieitfähiges Substrat. Durch eine Magneteinrichtung, die mit dem beweglichen Objekt verbunden ist, dessen Position ermittelt wird, wird entweder das eine oder das andere Substrat derart ausgelenkt, daß beide sich berühren und eine elektrische Verbindung zwischen Widerstandsnetzwerk und Kontaktstruktur entsteht.conductive substrate. By means of a magnetic device connected to the moving object whose position is being determined, either one or the other substrate is deflected in such a way that both touch each other and an electrical connection is created between the resistance network and the contact structure.
Aufgrund der wechselseitigen Anordnung von Widerstandsnetzwerk und Kontaktstruktur ist die Auflösung des Positionssensors begrenzt. Da zur Herstellung der elektrischen Verbindung zwei Kontaktübergangsstellen vorhanden sind, arbeitet ein solches Kontaktsystem nicht immer zuverlässig.Due to the mutual arrangement of the resistance network and the contact structure, the resolution of the position sensor is limited. Since there are two contact transition points to establish the electrical connection, such a contact system does not always work reliably.
Der Neuerung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Positionsgeber anzugeben, welcher zuverlässig und verschleißarm arbeitet, eine hohe Auflösung aufweist sowie konstrukiv einfach zu realisieren ist.The innovation is therefore based on the task of specifying a position sensor that works reliably and with little wear, has a high resolution and is structurally simple to implement.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kontaktstruktur als Kontaktfederstruktur ausgebildet ist und die Knotenpunkte des Widerstandsnetzwerkes mit ebenfalls auf dem Substrat angeordneten Kontaktflächen verbunden sind, wobei die Kontaktfederstruktur in einem konstanten Abstand zu den Kontaktflächen angeordnet ist, welche unter Einwirkung der Magneteinrichtung mit der Kontaktfederstruktur in Berührung treten, wobei mindestens die Kontaktflächen und die Kontaktfederstruktur in einem dichten Gehäuse eingeschlossen sind und die Magneteinrichtung außerhalb des dichten Gehäuses bewegbar ist, wobei in Abhängigkeit von der Position der Magneteinrichtung ein gestuftes Ausgangssignal an der Kontaktfederstruktur abnehmbar ist.This object is achieved in that the contact structure is designed as a contact spring structure and the nodes of the resistance network are connected to contact surfaces that are also arranged on the substrate, the contact spring structure being arranged at a constant distance from the contact surfaces that come into contact with the contact spring structure under the influence of the magnetic device, at least the contact surfaces and the contact spring structure being enclosed in a sealed housing and the magnetic device being movable outside the sealed housing, a stepped output signal being able to be taken from the contact spring structure depending on the position of the magnetic device.
Der Vorteil der Neuerung besteht darin, daß der Positionssensor eine höhere Kontaktzuverlässigkeit und gleichzeitig eine höhere Auflösung aufweist, da Widerstandsnetzwerk und Kontaktfederstruktur sich direkt berühren. Die Kontaktfederstruktur kann dabei jede Struktur sein, die auf irgendeine Art und Weise zungenartige Federlemente aufweist, egal ob diese Federelemente einzeln aufgesetzt werden oder im Verbund von mehreren Federelementen als einstückige Struktur ausgebildet sind. Die Verbesserung der Kontaktfähigkeit erfolgt auch durch die auf dem Substrat aufgebrachten Kontaktflächen, wodurch ein erschütterungsfreier und robuster Aufbau des Positionssensors mit nur geringen Abmessungen möglich ist, was besonders für den Einsatz in Kraftfahrzeugen vorteilhaft ist. Er ist sowohl als 2-poliger Steliwiderstand als auch als 3-poliges Potentiometer vielseitig einsetzbar.The advantage of the innovation is that the position sensor has a higher contact reliability and at the same time a higher resolution, since the resistance network and the contact spring structure are in direct contact. The contact spring structure can be any structure that has tongue-like spring elements in any way, regardless of whether these spring elements are attached individually or are formed as a one-piece structure in a combination of several spring elements. The contact capability is also improved by the contact surfaces applied to the substrate, which enables a vibration-free and robust construction of the position sensor with only small dimensions, which is particularly advantageous for use in motor vehicles. It can be used in a variety of ways, both as a 2-pole variable resistor and as a 3-pole potentiometer.
Das Widerstandsnetzwerk ist entweder als schichtförmige Widerstandsbahn in Dünnschicht- oder Dickschichttechnik bzw. durch separate Widerstände aus dotiertem Halbleitermaterial wie Silizium oder Germanium, durch separatThe resistance network is either a layered resistance track in thin-film or thick-film technology or by separate resistors made of doped semiconductor material such as silicon or germanium, by separate
montierte Festwiderstände oder separate Schichtwiderstände realisiert. Zur Erhöhung der Genauigkeit kann das Widerstandsnetzwerk getrimmt werden.mounted fixed resistors or separate film resistors. To increase the accuracy, the resistor network can be trimmed.
Vorteilhafterweise sind die Kontaktflächen durch Leiterbahnen gebildet, die ganz oder teilweise auf dem Widerstandsnetzwerk angeordnet sind.Advantageously, the contact surfaces are formed by conductor tracks that are arranged wholly or partially on the resistor network.
Alternativ dazu können die Leiterbahnen in vorgegebenen Abständen direkt auf dem Substrat angeordnet sein, welche teilweise mit dem Widerstandsnetzwerk bedeckt sind, wobei der unbedeckte Teil jeder Leiterbahn die Kontaktfläche bildet.Alternatively, the conductor tracks can be arranged at predetermined intervals directly on the substrate, which are partially covered with the resistor network, with the uncovered part of each conductor track forming the contact surface.
Insbesondere bei der Realisierung des Widerstandsnetzwerkes als schichtförmige Widerstandsbahn erlauben die Leiterbahnen einen genauen Abgriff des Ausgangssignals.In particular, when the resistance network is implemented as a layered resistance track, the conductor tracks allow precise tapping of the output signal.
Zur weiteren Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kontaktwiderstandes sind die Kontaktflächen auf dem Substrat und auf den Kontaktfedern mit einer Edelmetallschicht versehen.To further improve the reliability of the contact resistance, the contact surfaces on the substrate and on the contact springs are provided with a precious metal layer.
Die Leiterbahnen sind dabei niederohmiger als die Einzelwiderstände des Widerstandsnetzwerkes ausgebildet.The conductor tracks are designed to have lower resistance than the individual resistors of the resistor network.
Das nicht leitende Substrat besteht dabei entweder aus einer Keramik-, Glas- oder Kunststoffplatte. Es sind aber auch andere Materialien wie Silizium und Epoxid-Leiterplattenmaterial denkbar. Auch ein elektrisch isoliertes Metallsubstrat ist einsetzbar.The non-conductive substrate consists of either a ceramic, glass or plastic plate. However, other materials such as silicon and epoxy circuit board material are also conceivable. An electrically insulated metal substrate can also be used.
Vorteilhafterweise wird das Gehäuse aus dem isolierenden Substrat als Gehäusewandung gebildet, welches mit einer Gehäuseabdeckung verschlossen ist.Advantageously, the housing is formed from the insulating substrate as a housing wall, which is closed with a housing cover.
Alternativ können das Substrat und die Kontaktfederstruktur in einem Kunststoffgehäuse dicht umspritzt sein.Alternatively, the substrate and the contact spring structure can be tightly encapsulated in a plastic housing.
Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further embodiments are characterized in the subclaims.
Die Neuerung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu, wobei eine in der Zeichnung anhand der Figuren näher erläutert werden soll.The innovation allows for numerous embodiments, one of which is explained in more detail in the drawing using the figures.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1: ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Positionssensors als PotentiometerFig. 1: a first embodiment of the position sensor according to the invention as a potentiometer
Fig. 2: Widerstandsbahn mit Leiterbahnen in DraufsichtFig. 2: Resistor track with conductor tracks in top view
Fig. 3: Widerstandsbahn mit Leiterbahnen im SchnittFig. 3: Resistor track with conductor tracks in section
Fig. 4: Anordnung der Magneteinrichtung am beweglichen ObjektFig. 4: Arrangement of the magnetic device on the moving object
Fig. 5: Ausgangssignal des erfindungsgemäßen PositionssensorsFig. 5: Output signal of the position sensor according to the invention
Fig. 6: erfindungsgemäßer Positionssensor mit einzelnen Biegebalkenelementen Fig. 6: Position sensor according to the invention with individual bending beam elements
Fig. 7: erfindungsgemäßer Positionssensor als StellwiderstandFig. 7: Position sensor according to the invention as variable resistor
Fig. 8: Widerstandsnetzwerk in Form von separaten WiderständenFig. 8: Resistor network in the form of separate resistors
Fig. 9: Kontaktierung der elektrischen AnschlüsseFig. 9: Contacting the electrical connections
Fig. 10: elektrisches Ersatzschaltbild des PositionssensorsFig. 10: Electrical equivalent circuit of the position sensor
Gleiche Merkmale sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Identical features are identified with the same reference numerals in all figures.
In Figur 1 ist schematisch der Aufbau eines linearen passiven magnetischen Positionssensors auf der Basis einer Dickschichtanordnung in Form eines Potentiometers dargestellt.Figure 1 shows a schematic of the structure of a linear passive magnetic position sensor based on a thick-film arrangement in the form of a potentiometer.
Das unmagnetische Substrat 1 trägt ein Widerstandsnetzwerk in Form einer schichtförmigen Widerstandsbahn 2, welche sich zwischen den elektrischen Anschlüssen 5 und 6 erstreckt.The non-magnetic substrate 1 carries a resistance network in the form of a layered resistance track 2, which extends between the electrical connections 5 and 6.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind unter der Widerstandsbahn 2 in gleichmäßigen Abständen auf dem Substrat parallel zueinander mehrere Leiter-As can be seen from Figure 2, several conductors are arranged parallel to one another at equal distances on the substrate under the resistance track 2.
bahnen 3 angeordnet. Diese Leiterbahnen 3 sind senkrecht zur Widerstandsbahn 2 direkt auf dem Substrat aufgebracht. Die Leiterbahnen 3 werden teilweise von der Widerstandsbahn 2 abgedeckt. Dabei bildet das Ende jeder Leiterbahn 3 eine Kontaktfläche 4, die mit Gold oder Silber beschichtet ist.tracks 3. These conductor tracks 3 are applied perpendicular to the resistance track 2 directly on the substrate. The conductor tracks 3 are partially covered by the resistance track 2. The end of each conductor track 3 forms a contact surface 4 that is coated with gold or silver.
Die Schnittdarstellung in Figur 3 zeigt, daß die Leiterbahnen 3 im Bereich der Widerstandsbahn 2 vollständig von dieser umschlossen sind, um eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zu gewährleisten. Gemäß Figur 1 ist auf dem Substrat 1 parallel zur Widerstandsbahn 2 ein Abstandshalter 7 angeordnet, auf welchem eine einstückige, kammförmige Biegebalkenstruktur 8 in Form einer weichmagnetischen Folie'aufgebracht ist.The sectional view in Figure 3 shows that the conductor tracks 3 in the area of the resistance track 2 are completely enclosed by it in order to ensure reliable electrical contact. According to Figure 1, a spacer 7 is arranged on the substrate 1 parallel to the resistance track 2, on which a one-piece, comb-shaped bending beam structure 8 in the form of a soft magnetic film is applied.
Alternativ dazu besteht die Biegebalkenstruktur 8 aus nicht magnetischem Material, welches mit einer magnetischen Schicht versehen ist.Alternatively, the bending beam structure 8 consists of non-magnetic material which is provided with a magnetic layer.
Die kammförmige weichmagnetische Biegebalkenstruktur 8 besteht aus einseitig gestützten, frei beweglichen Biegebalken 9. Die Biegebalken 9 sind zur Reduzierung des Kontaktwiderstandes galvanisch mit einer Gold- oder Silberschicht beschichtet.The comb-shaped soft magnetic bending beam structure 8 consists of one-sidedly supported, freely movable bending beams 9. The bending beams 9 are galvanically coated with a gold or silver layer to reduce the contact resistance.
Der Abstandshalter 7 hält die frei beweglichen Enden der Biegebalkenstruktur 8 in einem definierten Abstand zu den Kontaktflächen 4.The spacer 7 keeps the freely movable ends of the bending beam structure 8 at a defined distance from the contact surfaces 4.
Die frei beweglichen Enden der Biegebalken 9 sind überdeckend zu den Kontaktflächen 4 angeordnet Dabei ist die als weichmagnetische Folie ausgebildete Biegebalkenstruktur 8 selbst elektrisch leitfähig und steht mit dem außenliegenden elektrischen Anschluß 10 in Verbindung.The freely movable ends of the bending beams 9 are arranged so as to overlap the contact surfaces 4. The bending beam structure 8, which is designed as a soft magnetic foil, is itself electrically conductive and is connected to the external electrical connection 10.
Die Widerstandsbahn 2 ist, wie bereits erläutert, über die Anschlüsse 5 und 6 elektrisch mit Masse und der Betriebsspannung UB verbunden. Die Signalspannung UAUS des Positionsgebers ist über den elektrischen Anschluß 10 abgreifbar, der mit der Biegebalkenstruktur 8 verbunden ist. Die Signalspannung UAUS ist im Bereich von 0 V bis UB variierbar und stellt dieThe resistance track 2 is, as already explained, electrically connected to ground and the operating voltage U B via the connections 5 and 6. The signal voltage U AUS of the position sensor can be tapped via the electrical connection 10, which is connected to the bending beam structure 8. The signal voltage U AUS can be varied in the range from 0 V to U B and represents the
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Position eines Permanentmagneten 11 dar.Position of a permanent magnet 11.
Der Permanentmagnet 11, welcher außerhalb des Gehäuses 1, 12 beweglich gegenüber der abgewandten Seite des die Widerstandsbahn 2 tragenden Substrats 1 angeordnet ist, wird im Bereich der Überlagerung der Kontaktflächen 4 mit den frei beweglichen Enden der einseitig gestützten Biegebalken 9 bewegt. Der Permanentmagnet 11 kann dabei mittels einer Feder derart vorgespannt sein, daß er entlang der Gehäuseaußenseite, z. B. der Substrataußenseite, berührend bewegbar ist.The permanent magnet 11, which is arranged outside the housing 1, 12 so as to be movable relative to the opposite side of the substrate 1 carrying the resistance track 2, is moved in the area of the overlap of the contact surfaces 4 with the freely movable ends of the bending beams 9 supported on one side. The permanent magnet 11 can be pre-tensioned by means of a spring such that it can be moved in contact along the outside of the housing, e.g. the outside of the substrate.
Der Aufbau ist in Figur 4 in Drauf- und Seitenansicht dargestellt.The structure is shown in Figure 4 in top and side views.
Der Positionssensor, welcher am Einbauort mittels einer Klipseinrichtung 22*24 befestigt ist, ist nur mit Hilfe des Substrats 1 und der Gehäuseabdeckung 12 sowie den elektrischen Anschlüssen 5, 6, 10 dargestellt. Der Dauermagnet 11 ist in der Öffnung 13 einer Blattfeder 14 kraftschlüssig in einer Hülse 15 angeordnet. Die Blattfeder 14 umschließt an dem der Magnetbefestigung entgegengesetzten Ende eine Drehachse 16, die mit dem beweglichen Objekt verbunden ist. Es ist auch eine lineare Positionsmessung durch geradlinige Verschiebung der Blattfeder 14 möglich.The position sensor, which is attached to the installation location by means of a clip device 22*24 , is shown only with the help of the substrate 1 and the housing cover 12 as well as the electrical connections 5, 6, 10. The permanent magnet 11 is arranged in the opening 13 of a leaf spring 14 in a sleeve 15 with a force fit. The leaf spring 14 encloses a rotation axis 16 at the end opposite the magnet attachment, which is connected to the moving object. A linear position measurement is also possible by linear displacement of the leaf spring 14.
Die frei beweglichen Enden der Biegebalken 9 der Biegebalkenstruktur 8 werden durch das Magnetfeld des Permanentmagneten 11 auf die Kontaktflächen 4 gezogen und kontaktiert. Entsprechend der Position des Permanentmagneten 11 wird eine elektrische Verbindung zu den dazugehörigen Widerständen des Widerstandsnetzwerkes erzeugt und eine dieser Position entsprechende Signalspannung UAUS abgegriffen. Es wird dabei ein gestuftes Ausgangssignal erzeugt, wie es in Figur 5 dargestellt ist.The freely movable ends of the bending beams 9 of the bending beam structure 8 are drawn to the contact surfaces 4 by the magnetic field of the permanent magnet 11 and contact is made. Depending on the position of the permanent magnet 11, an electrical connection is created to the associated resistors of the resistor network and a signal voltage U OUT corresponding to this position is tapped. A stepped output signal is generated as shown in Figure 5.
Die Breite des Dauermagneten 11 ist so dimensioniert, daß mehrere nebeneinander liegende, frei bewegliche Enden 9 der Biegebalkenstruktur 8 gleichzeitig mit den entsprechenden Kontaktflächen 4 kontaktiert werden und somit redundant wirken, so daß etwaige Kontaktunterbrechungen nicht zumThe width of the permanent magnet 11 is dimensioned such that several adjacent, freely movable ends 9 of the bending beam structure 8 are simultaneously contacted with the corresponding contact surfaces 4 and thus act redundantly, so that any contact interruptions do not lead to
völligen Signalausfall des Meßsystems führen.lead to a complete signal failure of the measuring system.
Dies ist im elektrischen Ersatzschaltbild des Positionssensors gemäß Figur 10 noch einmal verdeutlicht.This is illustrated again in the electrical equivalent circuit diagram of the position sensor shown in Figure 10.
Die Einzelwiderstände des Widerstandsnetzwerkes 2 können, wie beschrieben, als Bahn oder als separate Einzelwiderstände ausgebildet sein.The individual resistors of the resistor network 2 can, as described, be designed as a track or as separate individual resistors.
Die Berührung der Biegebalkenelemente 9 mit den Kontaktflächen 4 an den Leiterbahnen 3 führt zum Schließen eines Schalters 23, wodurch das Ausgangssignal UAUS erzeugt wird.The contact of the bending beam elements 9 with the contact surfaces 4 on the conductor tracks 3 leads to the closing of a switch 23, whereby the output signal U OFF is generated.
Der Abstandshalter 7 ist mittels einer temperaturbeständigen und ausgasungsfreien seibstkiebenden Folie sowohl an der Biegebalkenstruktur 8 als auch am isolierenden Substrat 1 befestigt. Zur Herstellung einer direkten elektrischen Verbindung kann der Abstandshalter 7 metallisch ausgebildet sein.The spacer 7 is attached to both the bending beam structure 8 and the insulating substrate 1 by means of a temperature-resistant and outgassing-free self-adhesive film. To produce a direct electrical connection, the spacer 7 can be made of metal.
Der Abstandshalter 7 kann vorzugsweise auch aus dem gleichen Material wie das Substrat 1 hergestellt sein.The spacer 7 can preferably also be made of the same material as the substrate 1.
Auch kann eine quer gebogende Biegebalkenstruktur 8 zur Abstandsgewinnung der Biegebalken 9 zu den Kontaktflächen 4 genutzt werden.A transversely bent bending beam structure 8 can also be used to create a distance between the bending beams 9 and the contact surfaces 4.
Das die Widerstandsbahn 2 und die weichmagnetische Folie 8 tragende isolierende Substrat 1 besteht aus einer Keramikplatte. Es ist aber auch der Einsatz von Glas- oder Kunststoffträgern oder Glas- oder isoiationsbeschichteten Metallplatten, sowie Silizium oder Epoxid-Leiterplattenmaterial denkbar.The insulating substrate 1 carrying the resistance track 2 and the soft magnetic foil 8 consists of a ceramic plate. However, the use of glass or plastic carriers or glass or insulation-coated metal plates, as well as silicon or epoxy circuit board material is also conceivable.
Das isolierende Substrat 1, welches die Widerstandsbahn 2, die Leiterbahnen 3 mit den Kontaktflächen 4, den Abstandshalter 7 sowie die Biegebalkenstruktur 8 trägt, dient gleichzeitig als Gehäusewandung des Positionssensors, die mit einer Gehäuseabdeckung 12 verschlossen wird.The insulating substrate 1, which carries the resistance track 2, the conductor tracks 3 with the contact surfaces 4, the spacer 7 and the bending beam structure 8, simultaneously serves as the housing wall of the position sensor, which is closed with a housing cover 12.
In einer Ausgestaltung sind der Abstandshalter 7 und die Biegebalkenstruktur 8 mit der Gehäuseabdeckung 12 gegen das isolierende Substrat 1 gepreßt und somit zusätzlich in ihrer Lage fixiert.In one embodiment, the spacer 7 and the bending beam structure 8 with the housing cover 12 are pressed against the insulating substrate 1 and thus additionally fixed in their position.
Das Material der Gehäuseabdeckung 12 und des Substrats 1 weisen dabei den gleichen bzw. einen ähnlichen Temperaturausdehnungskoeffizienten auf und können verlötet, verschweißt oder verklebt werden.The material of the housing cover 12 and the substrate 1 have the same or a similar thermal expansion coefficient and can be soldered, welded or glued.
Bei der Verwendung einer metallischen Gehäuseabdeckung 12 kann die Abdeckung zum Korrosionsschutz und zur Verbesserung der Lötbarkeit vollständig verzinnt werden.When using a metallic housing cover 12, the cover can be fully tinned to protect against corrosion and to improve solderability.
Anstelle der metallische Gehäuseabdeckung 12 ist auch eine lötfähige metallisierte Keramikabdeckung verwendbar.Instead of the metallic housing cover 12, a solderable metallized ceramic cover can also be used.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Gehäusedeckel 12 mit dem Substrat 1 mit Kleber oder einer Schmelzfoiie zu verkleben.Another possibility is to bond the housing cover 12 to the substrate 1 with adhesive or a melting foil.
Eine metallisierte Schicht 17 als umlaufender Rand auf dem isolierenden Substrat 1 dient zur Verkapselung des Positionssensors. Zur Verbesserung der Lötbarkeit wird die Metallschicht 17 verzinnt.A metallized layer 17 as a peripheral edge on the insulating substrate 1 serves to encapsulate the position sensor. To improve solderability, the metal layer 17 is tinned.
Zur Realisierung der elektrischen Anschlüsse 5, 6, 10 werden Stifte durch das isolierende Substrat 1 geführt und dort hermetisch dicht und damit korrosionsbeständig mit der Widerstandsbahn 2 bzw. der Biegebalkenstruktur 8 verlötet oder verschweißt.To realize the electrical connections 5, 6, 10, pins are guided through the insulating substrate 1 and are soldered or welded there to the resistance track 2 or the bending beam structure 8 in a hermetically sealed and thus corrosion-resistant manner.
Alternativ können aber auch Verbindungsdrähte 21 über je eine dichte Glasdurchführung nach außen geführt werden, wobei jede Glasdurchführung entweder durch das Substrat 1 oder durch die Gehäuseabdeckung 12 geführt wird.Alternatively, connecting wires 21 can also be led out via a sealed glass feedthrough, whereby each glass feedthrough is led either through the substrate 1 or through the housing cover 12.
In einer weiteren Ausführung, wie sie in Figur 9 dargestellt ist, können die Durchführungslöcher für die elektrischen Anschlüsse, z. B. Anschluß 5 im Substrat 1 (oder der Gehäuseabdeckung 12), durch Zulöten mitteis AuffüllenIn a further embodiment, as shown in Figure 9, the through holes for the electrical connections, e.g. connection 5 in the substrate 1 (or the housing cover 12), can be filled by soldering
des Durchführungsioches mit Lötmittel (20) ohne Verbindungsdrähte abgedichtet werden. Der entstehende Lötpunkt 20b dient gleichzeitig als elektrischerAnschluß für von außen zugeführte Drähte 21. Dadurch wird zuverlässig verhindert, daß Feuchtigkeit durch die Durchführungslöcher in den Positonssensor eindringt. Das Widerstandsnetzwerk 2 ist über eine auf dem Substrat 1 befindliche Anschlußleiterbahn 19 mit dem Lötpunkt 20a verbunden.the feedthrough hole can be sealed with solder (20) without connecting wires. The resulting soldering point 20b also serves as an electrical connection for wires 21 fed in from the outside. This reliably prevents moisture from penetrating the position sensor through the feedthrough holes. The resistance network 2 is connected to the soldering point 20a via a connecting conductor track 19 located on the substrate 1.
Im Bereich des umlaufenden Randes 22 sind Substrat 1 und Gehäuseabdeckung 12, wie beschrieben, über die metallisierte Schicht 17 verlötet, verschweißt oder verklebt.In the area of the peripheral edge 22, the substrate 1 and the housing cover 12 are soldered, welded or glued via the metallized layer 17, as described.
Anstelle der beschriebenen einstückigen Biegebalkenstruktur 8 können einzelne Biegebalkeneiemente 18 verwendet werden (Fig. 6). Auch diese Biegebalkenelemente 18 bestehen aus einer weichmagnetischen Folie und sind elektrisch leitfähig ausgebildet. Sie werden ebenfalls mittels einer selbstklebenden Folie am Abstandshalter 7 befestigt. Die Biegebalkeneiemente 18 sind so dimensioniert, daß sie durch eigene Federkraft ohne zusätzliche Hilfsmittel bei Nachlassen der Magneteinwirkung zurückstellen. Diese selbsttätige Rückstellung gilt auch für die zuvor beschriebene Biegebalkenstruktur.Instead of the described one-piece bending beam structure 8, individual bending beam elements 18 can be used (Fig. 6). These bending beam elements 18 also consist of a soft magnetic film and are designed to be electrically conductive. They are also attached to the spacer 7 using a self-adhesive film. The bending beam elements 18 are dimensioned in such a way that they reset under their own spring force without additional aids when the magnetic effect is reduced. This automatic reset also applies to the bending beam structure described above.
Die Biegebalkeneiemente 18 sind elektrisch mit dem Abgriff 10 zur Lieferung des Positionssignals UAUS verbunden. Diese Biegebalkeneiemente 18 können entweder aus weichmagnetischem Material oder aus einem nicht magnetischen Material bestehen, welches mit magnetischen Schichten versehen ist. Die Biegebalkeneiemente sind dabei ebenfalls partiell mit einer Edelmetallschicht überzogen.The bending beam elements 18 are electrically connected to the tap 10 for supplying the position signal U OUT . These bending beam elements 18 can either consist of soft magnetic material or of a non-magnetic material which is provided with magnetic layers. The bending beam elements are also partially coated with a precious metal layer.
Der beschriebene Positionssensor ist aber nicht nur als Potentiometer einsetzbar, sondern auch als Stellwiderstand. Wie aus Figur 7 ersichtlich, wird die Widerstandsbahn 2 dabei mit einem Anschluß 5 und die Biegebalkenstruktur mit dem Abgriff 10 zum Abgriff eines Widerstandssignals verbunden.The position sensor described can be used not only as a potentiometer, but also as a variable resistor. As can be seen from Figure 7, the resistance track 2 is connected to a connection 5 and the bending beam structure is connected to the tap 10 for tapping a resistance signal.
Sowohl die Ausführung des magnetischen Positionssensors als Potentiometer als auch als Stellwiderstand sind, wie beschrieben, einfach in Dickschichttechnik herstellbar. Dabei beträgt die Dicke der Schicht 5-50 &mgr;&igr;&eegr;. Die Breite annähernd 0,2 mm und die Länge ungefähr 100 mm. Die Schichten werden in bekannter Dickschichttechnik mit Siebdruck aufgebracht und anschließend eingebrannt.Both the magnetic position sensor version as a potentiometer and as a variable resistor can, as described, be easily manufactured using thick-film technology. The thickness of the layer is 5-50 μm. The width is approximately 0.2 mm and the length is approximately 100 mm. The layers are applied using the well-known thick-film technology with screen printing and then baked.
Das Widerstandsnetzwerk 2 des Positionssensors kann auf dem Substrat aber auch in Dünnschichttechnik hergestellt werden. Hier beträgt die Schichtdicke üblicherweise 0,5 bis 2 &mgr;&igr;&eegr;, die Schichtbreite wird zwischen 5 &phgr; pm und 5 mm gewählt, während die Schichtlänge 1 mm bis 100 mm beträgt.The resistance network 2 of the position sensor can be manufactured on the substrate but also using thin-film technology. Here, the layer thickness is usually 0.5 to 2 μm, the layer width is chosen between 5 ϕm and 5 mm, while the layer length is 1 mm to 100 mm.
Die Leiterbahnen 3 liegen entweder zwischen Substrat 1 und Widerstandsbahn 2 oder die Widerstandsbahn 2 ist direkt auf dem Substrat 1 angeordnet und die Leiterbahnen 3 sind in der beschriebenen Konfiguration auf der Widerstandsbahn 2 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß die gesamte Fläche einer Leiterbahn 3 als Kontaktfläche 4 in der beschriebenen Art und Weise verwendbar ist. Es ist auch denkbar, daß Widerstandsbahn 2 und Kontaktflächen 4 in einem Layout auf das Substrat aufgebracht werden.The conductor tracks 3 are either located between the substrate 1 and the resistance track 2 or the resistance track 2 is arranged directly on the substrate 1 and the conductor tracks 3 are arranged on the resistance track 2 in the described configuration. This has the advantage that the entire surface of a conductor track 3 can be used as a contact surface 4 in the manner described. It is also conceivable that the resistance track 2 and contact surfaces 4 are applied to the substrate in a layout.
In einer anderen Ausgestaltung besteht das Widerstandsnetzwerk 2 aus Ä einer Reihenschaltung von &eegr; einzelnen Widerständen 2. Jedem Widerstandsknoten ist eine Kontaktfläche 4 über eine Leiterbahn 3 zugeordnet (Fig. 8).In another embodiment, the resistor network 2 consists of a series connection of individual resistors 2. Each resistor node is assigned a contact surface 4 via a conductor track 3 (Fig. 8).
Die Kontaktflächen 4 und die separaten Widerstände 2 bestehen dabei aus unterschiedlichem Material, wobei der Widerstand 2 um mindestens den Faktor 10 hochohmiger ausgebildet ist, als die Leiterbahn 3.The contact surfaces 4 and the separate resistors 2 are made of different materials, with the resistor 2 being at least 10 times more resistive than the conductor track 3.
Die Widerstände 2 selbst bestehen in diesem Fall aus dotiertem Halbleitermaterial wie Silizium oder Germanium und können mit den bekannten HaIbleiter-Hersteliprozessen hergestellt werden.In this case, the resistors 2 themselves consist of doped semiconductor material such as silicon or germanium and can be manufactured using the known semiconductor manufacturing processes.
Zur Reduzierung der Hersteliungstoieranzen können die Schicht- oder Einzelwiderstände getrimmt werden.To reduce manufacturing tolerances, the layer or individual resistors can be trimmed.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29620485U DE29620485U1 (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Passive magnetic position sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE29620485U DE29620485U1 (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Passive magnetic position sensor |
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|---|---|
| DE29620485U1 true DE29620485U1 (en) | 1997-02-20 |
Family
ID=8032420
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29620485U Expired - Lifetime DE29620485U1 (en) | 1996-11-25 | 1996-11-25 | Passive magnetic position sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29620485U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031465A1 (en) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Eidenberg, Kaspar | Contact-free position and/or path identification |
| WO2004107376A1 (en) * | 2003-05-30 | 2004-12-09 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic toggle switch |
| EP1452832B1 (en) | 2003-02-28 | 2018-10-24 | Continental Automotive GmbH | Magnetically passive position sensor and method for producing the sensor |
-
1996
- 1996-11-25 DE DE29620485U patent/DE29620485U1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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