Titel

Magnetischer Positionssensor

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem magnetischen Positionssensor nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein magnetischer Positionssensor aus der DE 196 48 539 Al bekannt, mit einer auf einem Träger ausgebildeten Widerstandsbahn, einer zur Widerstandsbahn beabstandeten Leiterbahn, einem beweglich gelagerten Kontaktmittel zur Herstellung einer lokalen elektrischen Verbindung zwischen der Widerstandsbahn und der Leiterbahn. Das Kontaktmittel ist ein Magnet, der einzelne Segmente der Leiterbahn an die Widerstandsbahn anzieht und auf diese Weise den Kontakt zur Widerstandsbahn schließt. Nachteilig ist, dass die Herstellungskosten für den Positionssensor vergleichsweise hoch sind.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Positionssensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Positionssensor vereinfacht wird und dadurch die Herstellungskosten verringert werden, indem die Leiterbahn auf einer elastischen Folie ausgebildet ist und indem das Kontaktmittel auf der Leiterbahn beweglich gelagert ist und derart gravimetrisch auf die Leiterbahn wirkt, dass ein lokaler Kontakt mit der Widerstandsbahn entsteht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen magnetischen Positionssensors möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn zwischen dem Träger mit der Widerstandsbahn und der elastischen Folie mit der Leiterbahn ein rahmenförmiger Abstandshalter angeordnet ist, der im Bereich der Widerstandsbahn und der Leiterbahn eine Ausnehmung aufweist, über der die elastische Folie aufgespannt ist. Auf diese Weise kann das Kontaktmittel die elastische Folie mit seinem Eigengewicht lokal auf die Widerstandsbahn herunterdrücken, so dass ein lokaler Kontakt zwischen der Leiterbahn und der Widerstandsbahn entsteht. Bei einer Bewegung Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die elastische Folie auf den Abstandshalter aufgeklebt oder aufgeschweißt ist, da diese Art der Befestigung besonders einfach und kostengünstig ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die elastische Folie eine Folie aus Polyimid oder aus Polyester, da diese Materialien eine hohe Elastizität gewährleisten. Beispielsweise hat die Polyesterfolie eine Beschichtung aus Glas.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Kontaktmittel eine Kugel oder eine zylinderförmige oder konusförmige Rolle ist und aus einem magnetisierten oder magnetischen Material hergestellt ist, da das Kontaktmittel auf diese Weise mit einem Magnetelement magnetisch koppelbar ist und durch eine Bewegung des Magnetelementes über die Leiterbahn bewegbar ist.

Auch vorteilhaft ist, wenn der Träger, die elastische Folie, der Abstandshalter und das Kontaktmittel in einem Sensorgehäuse dicht abgeschlossen sind, wobei das Kontaktmittel in einer Führung des

Sensorgehäuses translativ beweglich gelagert ist, da auf diese Weise ein gekapselter Sensor erreicht wird.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn außerhalb des Sensorgehäuses ein Magnetelement vorgesehen ist, das mit dem Kontaktmittel magnetisch gekoppelt ist. Die Magnetkopplung ermöglicht ein vollständig gekapseltes Sensorgehäuse. Es gibt keine Durchführung einer mechanischen Kopplung, wodurch das Sensorgehäuse nur statisch abzudichten ist.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, den magnetischen Positionssensor als Tankstandsgeber zu verwenden, da Tankstandsgeber für den Kraftstofftank kraftstoffdicht sein sollen, um den schädlichen Einfluss des Kraftstoffs auf die Widerstandsbahn und die Leiterbahn und deren Kontaktierung auszuschließen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.1 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen magnetischen Positionssensors, Fig.2 eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen magnetischen Positionssensors und Fig.3 eine Gesamtansicht des erfmdungsgemäßen magnetischen Positionssensors. Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig.l zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen magnetischen Positionssensors.

Der magnetische Positionssensor hat einen elektrisch isolierenden Träger 1, auf dem eine schichtformige Widerstandsbahn 2 aufgebracht ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Widerstandsbahn 2 bogenförmig, kann aber auch geradlinig sein oder eine beliebig andere Form haben. Die Widerstandsbahn 2 hat einen vorbestimmten elektrischen Widerstand. Die Widerstandsbahn 2 ist über eine schichtformige Anschlussbahn 3 mit einem elektrischen Anschluss 4 elektrisch verbunden. Die Widerstandsbahn 2 und die Anschlussbahn 3 des Trägers 1 sind mittels einer sogenannten Dickschicht- oder Dünnschichttechnik oder auf andere Weise auf den Träger 1 aufgebracht. In einer parallelen Ebene zum Träger 1 und damit im Abstand zur Widerstandsbahn 2 ist eine Leiterbahn 5 vorgesehen, deren elektrischer Widerstand in etwa dem der Anschlussbahn 3 entspricht, aber sehr viel geringer ist als der elektrische Widerstand der Widerstandsbahn 2. Die Leiterbahn 5 überlappt in der Projektion mit der Widerstandsbahn 2 bzw. überdeckt diese im wesentlichen. Die Leiterbahn 5 ist über eine schichtformige Anschlussbahn 9 mit einem elektrischen Anschluss 10 elektrisch verbunden. Ein beweglich angeordnetes Kontaktmittel 6 stellt lokal einen elektrischen Kontakt zwischen der Widerstandsbahn 2 und der Leiterbahn 5 her.

Der magnetische Positionssensor ist ein Potentiometer, das eine Eingangsspannung in zwei variable Teilspannungen bzw. einen Gesamtwiderstand in zwei Teilwiderstände teilt. Die Teilspannungen bzw. Teilwiderstände ergeben sich abhängig von der Position des beweglich ausgeführten Kontaktmittels 6.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leiterbahn 5 auf einer elastischen Folie 12 ausgebildet ist und dass das Kontaktmittel 6 auf der elastischen Folie 12 entlang der Leiterbahn 5 beweglich gelagert ist und derart gravimetrisch bzw. mit seinem Eigengewicht auf die Leiterbahn 5 wirkt, dass ein lokaler Kontakt mit der Widerstandsbahn 2 entsteht. Um eine geringe Reibung zwischen dem Kontaktmittel 6 und der elastischen Folie 12 zu erreichen, ist das Kontaktmittel 6 eine Kugel oder eine zylinderförmige oder konusförmige Rolle, die auf der elastischen Folie 12 abrollt. Das

Kontaktmittel 6 ist aus einem magnetisierten oder magnetisierbaren bzw. magnetischen Material hergestellt, beispielsweise aus Stahl. Das Kontaktmittel 6 kann selbstverständlich auch ein Permanentmagnet sein.

Zwischen dem Träger 1 mit der Widerstandsbahn 2 und der elastischen Folie 12 mit der Leiterbahn 5 ist ein rahmenförmiger Abstandshalter 13 angeordnet, der im Bereich der Widerstandsbahn 2 und der - A -

Leiterbahn 5 eine durchgängige Ausnehmung 14 aufweist, über der die elastische Folie 12 aufgespannt ist. Beispielsweise ist die elastische Folie 12 auf den Abstandshalter 13 aufgeklebt oder aufgeschweißt. Die elastische Folie 12 besteht beispielsweise aus Polyimid oder Polyester.

Der Träger 1, die elastische Folie 12, der Abstandshalter 13 und das Kontaktmittel 6 sind in einem Sensorgehäuse 15 dicht abgeschlossen, wobei das Kontaktmittel 6 in einer Führung 16 des Sensorgehäuses 15 translativ beweglich gelagert ist. Die Führung 16 verläuft in Richtung der Widerstandsbahn 2. Außerhalb des Sensorgehäuses 15 ist ein Magnetelement 20 vorgesehen, das mit dem Kontaktmittel 6 magnetisch gekoppelt ist. Das Magnetelement 20 ist mit einer linear oder drehbar gelagerten Einrichtung mechanisch gekoppelt, deren Position zu bestimmen ist, beispielsweise mit einem Schwimmer. Der Schwimmer ist beispielsweise über einen Hebelarm drehbar gelagert. An dem drehbar gelagerten Schwimmerarm ist auch das Magnetelement 20 befestigt. Bei einer Bewegung des Magnetelementes 20 wird das Kontaktmittel 6 mitbewegt, wodurch die Position der elektrischen Verbindung zwischen der Leiterbahn 5 und der Widerstandsbahn 2 verändert bzw. verschoben wird, so dass sich ein anderer elektrischer Teilwiderstand bzw. eine andere Teilspannung einstellt.

Fig.2 zeigt eine Explosionsansicht des erfindungsgemäßen magnetischen Positionssensors. Bei dem Sensor nach Fig.2 sind die gegenüber dem Sensor nach Fig.1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Fig.3 zeigt eine Gesamtansicht des erfindungsgemäßen magnetischen Positionssensors

Bei dem Sensor nach Fig.3 sind die gegenüber dem Sensor nach Fig.l und Fig.2 gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.