DE202004005282U1

DE202004005282U1 - Path and/or position measurement assembly, e.g. for a washing machine, comprises two opposing linear magnets with varying axial fields attached to a moving component with a field sensor arranged between them

Info

Publication number: DE202004005282U1
Application number: DE200420005282
Authority: DE
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2004-04-03
Filing date: 2004-04-03
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2014-04-04

Abstract

Path and or position measurement assembly comprises two magnets (2) and a magnetic field sensor (3) that measures a varying field strength along an axis. Typically the magnets are connected to a moving component (4). The magnets have a field that varies along their axial length. they are arranged in parallel to each other and opposing each other with the field sensor between them.

Description

Solche Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtungen finden in Haushaltsgeräten Verwendung. Beispielsweise kann in einer Waschmaschine die Wegmeßeinrichtung zur Beladungs- und/oder Unwuchtserkennung der Wäschetrommel sowie die Positionsmeßeinrichtung zur Detektierung des Schwingungs- und/oder Taumelverhaltens der Wäschetrommel dienen.Such displacement and / or position measuring devices can be found in household appliances Use. For example, the distance measuring device can be in a washing machine for loading and / or Imbalance detection of the laundry drum as well as the position measuring device to detect the vibration and / or wobble behavior of the washing drum serve.

Aus der DE 40 38 674 A1 ist eine magnetisch arbeitende Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung bekannt. Diese besitzt einen herkömmlichen Permanent-Magneten und einen die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor. Der Magnet und/oder der Sensor wirken mit einem beweglichen Element zusammen, so daß mittels des beweglichen Elementes eine Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Magneten bewirkbar ist. Im Magnetkreis befindet sich eine schräg zur Relativbewegung angeordnete Schiene aus magnetisch gut leitendem Material, wodurch die Magnetfeldstärke entsprechend der Relativbewegung beeinflußt wird, so daß der Weg und/oder die Position des beweglichen Elementes aufgrund der vom Sensor detektierten Magnetfeldstärke feststellbar ist. Anstelle einer solchen Schiene kann auch ein sich vergrößernder Luftspalt zwischen Magnet und Sensor vorgesehen sein, wodurch sich dann eine geringere, nichtlinear vom Abstand zwischen dem Magnet und dem Sensor abhängige Feldstärke am Sensor ergibt. Nachteilig bei den solcherart ausgestalteten Einrichtungen erscheint deren geringe Empfindlichkeit, mangelnde Genauigkeit sowie auch der Aufwand zur Auswertung der Magnetfeldstärke für die Weg- und/oder Positionsbestimmung.From the DE 40 38 674 A1 a magnetically working displacement and / or position measuring device is known. This has a conventional permanent magnet and a sensor that detects the magnetic field strength. The magnet and / or the sensor cooperate with a movable element, so that a relative movement between the sensor and the magnet can be effected by means of the movable element. In the magnetic circuit there is an obliquely arranged rail relative to the movement of magnetically good conductive material, whereby the magnetic field strength is influenced according to the relative movement, so that the path and / or the position of the movable element can be determined due to the magnetic field strength detected by the sensor. Instead of such a rail, an increasing air gap between the magnet and the sensor can also be provided, which then results in a lower field strength at the sensor which is non-linearly dependent on the distance between the magnet and the sensor. A disadvantage of the devices designed in this way appears to be their low sensitivity, inadequate accuracy and also the effort for evaluating the magnetic field strength for the path and / or position determination.

Weiter ist aus der EP 1 099 929 A1 eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung mit einem Magneten bekannt, der eine derartige Form besitzt, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse des Magneten einen variierenden Verlauf besitzt. Mit dem Magneten wirkt ein bewegliches Element zusammen, wodurch eine im wesentlichen in Richtung dieser Achse des Magneten verlaufende Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Magneten bewirkbar ist. Anhand der vom Sensor detektierten Magnetfeldstärke ist wiederum der Weg und/oder die Position des beweglichen Elementes feststellbar. Nachteilig bei dieser Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung scheint deren großbauende sowie auch aufwendige mechanische Ausgestaltung.Next is from the EP 1 099 929 A1 a displacement and / or position measuring device with a magnet is known which has a shape such that the magnetic field strength has a varying course along an axis of the magnet. A movable element interacts with the magnet, whereby a relative movement extending essentially in the direction of this axis of the magnet can be effected between the sensor and the magnet. The path and / or the position of the movable element can in turn be determined on the basis of the magnetic field strength detected by the sensor. A disadvantage of this displacement and / or position measuring device seems to be its large-scale and also complex mechanical design.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung einfacher auszugestalten und insbesondere deren Genauigkeit zu steigern.The invention is based, which Path and / or position measuring device easier to design and in particular to increase their accuracy.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is performed with a generic path and / or position measuring device solved by the characterizing features of claim 1.

Die erfindungsgemäße Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung weist zwei Magnete mit einer derartigen, im Hinblick auf einen herkömmlichen, stabförmigen Permanent-Magnet unterschiedlichen Form auf, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse des Magneten einen variierenden Verlauf besitzt. Die beiden Magnete sind einander gegenüberliegend derart angeordnet, daß die Achsen der beiden Magnete im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, und der Sensor befindet sich zwischen den beiden Magneten. Eine solche Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung besitzt ein besonders starkes Magnetfeld und ist damit weitgehend unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Einstreuungen, wie diese beispielsweise beim Einsatz in Haushaltsgeräten oder im Automobilbereich aufgrund starker Motoren, funkender Relais o. dgl. auftreten können. Zudem läßt sich in einfacher Art und Weise die Empfindlichkeit und Genauigkeit der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung durch die Form des Magneten den jeweiligen Erfordernissen anpassen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The displacement and / or position measuring device according to the invention has two magnets with one, with respect to a conventional, rod-shaped permanent magnet different form on that the magnetic field strength has a varying course along an axis of the magnet. The two magnets are arranged opposite each other in such a way that the Axes of the two magnets are essentially parallel to each other, and the sensor is between the two magnets. A such way and / or A position has a particularly strong magnetic field and is therefore largely insensitive to electromagnetic interference, such as this for Use in household appliances or in the automotive sector due to powerful motors, sparking relays o. The like can occur. In addition, in a simple way the sensitivity and accuracy of the Path and / or position measuring device adapt to the respective requirements by the shape of the magnet. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei einer fertigungstechnisch einfach herzustellenden Ausgestaltung weisen die Magnete in Richtung der Achse eine rampen- oder keilförmige Gestalt auf. Dadurch ist der Flußdichteverlauf für das Magnetfeld in Richtung der Achse im wesentlichen linear. Beispielsweise besitzt diese Gestalt eine schräge sowie eine gerade Seite und weist eine lineare Änderung der Höhe des Magneten in Richtung der Achse auf. Um ein weitgehend paralleles Magnetfeld zu gewährleisten, sind die Magnete mit den schrägen Seiten voneinander abgewandt und mit den geraden Seiten einander zugewandt angeordnet, wobei zweckmäßigerweise die beiden geraden Seiten einen im wesentlichen gleichen Abstand voneinander aufweisen. Es bietet sich dann an, daß der Sensor im wesentlichen mittig zwischen den beiden geraden Seiten befindlich ist. Eine solche Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung besitzt eine konstante Auflösung im gesamten Meßbereich sowie eine gleichbleibende Empfindlichkeit.In a manufacturing technology simple To be manufactured, the magnets point in the direction of Axis a ramp or wedge shape on. This is the flux density curve for the magnetic field essentially linear in the direction of the axis. For example this shape an oblique as well as a straight side and exhibits a linear change in the height of the magnet in the direction of the axis. A largely parallel magnetic field to ensure, are the magnets with the sloping sides turned away from each other and with the straight sides facing each other arranged, expediently the two straight sides are at substantially the same distance from each other. It is then appropriate that the sensor located essentially midway between the two straight sides is. Such a path and / or position measuring device has a constant resolution in the entire measuring range as well as a constant sensitivity.

Zweckmäßigerweise erzeugt der Sensor in der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung eine elektrische Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke. Die elektrische Ausgangsspannung ist mittels einer elektronischen Schaltung, einem Mikrocomputer o. dgl. in an sich üblicher Weise weiter auswertbar. Der Einfachheit halber kann die Ausgangsspannung im wesentlichen proportional zur erfaßten Magnetfeldstärke, und zwar insbesondere zu der der jeweiligen Magnetfeldstärke zugehörigen Flußdichte, sein.The sensor expediently generates an electrical in the path and / or position measuring device Output voltage depending on the magnetic field strength. The electrical output voltage is electronic Circuit, a microcomputer or the like in a conventional manner Way further evaluable. For the sake of simplicity, the output voltage essentially proportional to the detected magnetic field strength, and in particular to the flux density associated with the respective magnetic field strength, his.

Zur Detektierung der Magnetfeldstärke eignen sich die bekannten physikalischen Meßverfahren. Insbesondere kann es sich bei dem Sensor um einen analog arbeitenden Hallsensor, GMR-Sensor o. dgl. handeln. Um die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung mit eigener Intelligenz auszustatten, ist der insbesondere in der Art eines integrierten Schaltkreises ausgestaltete Sensor auf einer Leiterplatte angeordnet, wobei zusätzlich eine Elektronik zur Auswertung des Sensorsignals auf der Leiterplatte befindlich sein kann.The known physical measuring methods are suitable for detecting the magnetic field strength. In particular, the sensor can be an analog Hall sensor, GMR sensor or the like. In order to provide the path and / or position measuring device with its own intelligence, the sensor, which is in particular in the form of an integrated circuit, is on a conductor plate arranged, in addition, electronics for evaluating the sensor signal can be located on the circuit board.

Weiter bietet es sich an, die beiden Magnete am beweglichen Element zu befestigen. In einer kompakten, für enge Einbauräume geeigneten Ausgestaltung ist das bewegliche Element in der Art eines Gehäuses zur Aufnahme der beiden Magnete, was beispielsweise mittels einer Verrastung erfolgen kann, ausgestaltet. Das Gehäuse kann in einfacher Weise mittels eines Kugelgelenks sowie einer Befestigungsplatte an einem beweglichen Teil angelenkt sein. Die den Sensor aufnehmende Leiterplatte kann an einem in das Gehäuse ragenden Schieber befestigt sein, wobei am Schieber eine Steckaufnahme für einen Stecker zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte angeordnet sein kann. Zweckmäßigerweise ist der Schieber mittels eines Kugelgelenks sowie einer Befestigungsplatte an einem feststehenden Teil angeordnet. Vor allem in einer Waschmaschine oder einem Wäschetrockner ist die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung einerseits am beweglichen Element, nämlich der Trommel, und andererseits an einem feststehenden Element, nämlich dem Gestell, angelenkt. It is also possible to offer them both Attach magnets to the moving element. In a compact, for tight installation spaces suitable design is the movable element in the manner of a housing to hold the two magnets, for example by means of a Can be locked, designed. The housing can be done in a simple manner by means of a ball joint and a mounting plate on one movable part be articulated. The circuit board that receives the sensor can on one in the case protruding slide be attached, with a plug receptacle on the slide for one Arranged for electrical connection to the circuit board can be. Conveniently, is the slide by means of a ball joint and a mounting plate arranged on a fixed part. Especially in a washing machine or a tumble dryer is the path and / or position measuring device on the one hand movable element, namely the drum, and on the other hand on a fixed element, namely the Frame, articulated.

In kostengünstiger Weise ist der Magnet in seiner gewünschten Form durch Spritzgießen herstellbar. Hierfür besteht der Magnet aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln. Der Magnet kann am beweglichen Element mit einer Verrastung befestigt, in das bewegliche Element eingesetzt, in das bewegliche Element integriert o. dgl. sein. Wird der kunststoffgebundene Magnet durch Spritzgießen hergestellt, so bietet es sich der Einfachheit halber weiterhin an, den Magneten in das bewegliche Element in der Art eines Zwei-Komponenten-Teils einzuspritzen.The magnet is inexpensive in its desired Mold by injection molding produced. Therefor the magnet consists of plastic-bonded magnetic particles. The Magnet can be attached to the movable element with a latch, inserted in the movable element, in the movable element be integrated or the like. If the plastic-bonded magnet injection molding manufactured, it continues to be offered for the sake of simplicity the magnet into the movable element in the manner of a two-component part inject.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung kostengünstig sowie einfach herzustellen ist und daher in kostensensitiven Massenartikeln, wie Haushaltsgeräten o. dgl., einsetzbar ist. Dennoch arbeitet die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung sehr genau sowie auch empfindlich, so daß diese auch in sicherheitskritischen Anwendungen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, verwendbar ist. Besonders vorteilhaft ist, daß das vom Sensor erzeugte Ausgangssignal in einfacher und auch schneller Art und Weise im Hinblick auf die Weg- und/oder Positionsbestimmung auswertbar ist. Weiterhin kann die Auflösung und das erzielte Ausgangssignal in einfacher Weise durch die Gestalt des Magneten, insbesondere durch dessen Steigung in Richtung seiner Achse entsprechend der rampenförmigen Gestalt, beeinflußt werden.The advantages achieved with the invention consist in particular in that the Path and / or position measuring device economical as well as easy to manufacture and therefore in cost-sensitive bulk articles, like home appliances or the like, can be used. Nevertheless, the path and / or position measuring device works very precise as well as sensitive, so that these are also used in safety-critical applications, for example in motor vehicles. Particularly advantageous is that from Sensor generated output signal in a simple and fast way and way with regard to the path and / or position determination is evaluable. Furthermore, the resolution and the output signal achieved in a simple way by the shape of the magnet, in particular by its slope in the direction of its axis corresponding to the ramp Shape, influenced become.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawings and is described in more detail below. Show it

1 schematisch eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung in perspektivischer Darstellung in der Art einer Prinzipskizze, 1 schematically a path and / or position measuring device in perspective in the manner of a schematic diagram,

2 den Flußdichteverlauf in Abhängigkeit vom Weg als Kennlinie für die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung nach 1, 2 the flux density curve as a function of the path as a characteristic curve for the path and / or position measuring device 1 .

3 die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung in näherer Ausgestaltung ebenfalls in perspektivischer Darstellung, 3 the displacement and / or position measuring device in a more detailed embodiment also in perspective,

4 die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung aus 3 in Explosionsdarstellung, 4 the path and / or position measuring device 3 in exploded view,

5 den Flußdichteverlauf in Abhängigkeit vom Weg als Kennlinie wie in 2, jedoch für eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, 5 the flux density curve as a function of the path as in 2 , but for a displacement and / or position measuring device according to a further exemplary embodiment,

6 schematisch in der Art einer Prinzipskizze eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung gemäß einem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel, 6 schematically in the manner of a schematic diagram a displacement and / or position measuring device according to yet another embodiment,

7 die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung gemäß 6 in näherer Ausgestaltung sowie in perspektivischer Darstellung und 7 the path and / or position measuring device according to 6 in more detail and in perspective and

8 die Weg- und/oder. Positionsmeßeinrichtung aus 7 mit aufgeschnittenem Gehäuse. 8th the way and / or. Position measuring device off 7 with cut open housing.

In der als Prinzipskizze dienenden 1 ist eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gezeigt, die aus einem Magneten 2 und einem die Magnetfeldstärke detektierenden Sensor 3 besteht. Der Magnet 2 und/oder der Sensor 3 wirkt mit einem beweglichen Element 4 zusammen, so daß mittels des beweglichen Elementes 4 somit eine Relativbewegung zwischen dem Sensor 3 und dem Magnet 2 bewirkt werden kann. Vorliegend ist der Magnet 2 an dem beweglichen Element 4 angeordnet, das lediglich schematisch angedeutet ist. Der Magnet 2 besitzt nun eine derartige Form, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse 5 des Magneten 2 einen variierenden und somit nichtkonstanten Verlauf aufweist. Der Magnet 2 ist so angeordnet, daß die Relativbewegung im wesentlichen in dieser Richtung der Achse 5 des Magneten 2 verläuft. Dadurch ist der Weg und/oder die Position des beweglichen Elementes 4 aufgrund der vom Sensor 3 jeweilig detektierten Magnetfeldstärke feststellbar.In the serving as a sketch 1 is a path and / or position measuring device 1 shown that made of a magnet 2 and a sensor that detects the magnetic field strength 3 consists. The magnet 2 and / or the sensor 3 works with a movable element 4 together so that by means of the movable element 4 thus a relative movement between the sensor 3 and the magnet 2 can be effected. The magnet is present 2 on the movable element 4 arranged, which is only indicated schematically. The magnet 2 now has such a shape that the magnetic field strength along an axis 5 of the magnet 2 has a varying and thus non-constant course. The magnet 2 is arranged so that the relative movement essentially in this direction of the axis 5 of the magnet 2 runs. This is the way and / or the position of the movable element 4 due to that from the sensor 3 each detected magnetic field strength can be determined.

Nachfolgend sind verschiedene weitere Ausgestaltungen der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 näher erläutert.Below are various other configurations of the displacement and / or position measuring device 1 explained in more detail.

Der Sensor 2 erzeugt eine elektrische Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke, die an den Anschlüssen 6 des Sensors 3 abnehmbar ist. Die Ausgangsspannung ist im wesentlichen proportional zur erfaßten Magnetfeldstärke. Ebenso ist die Ausgangsspannung proportional zu der der jeweiligen Magnetfeldstärke zugehörigen Flußdichte, wie auch anhand der Kennlinie 7 für die Flußdichte B des Magneten 2 in 2 zu sehen ist. Die Kennlinie 7 ist in 2 im Abhängigkeit vom Weg in Richtung der Achse 5 entlang des Magneten 2, und zwar entlang einer zur Breite des Magneten mittigen und zur horizontalen Bodenfläche des Magneten 2 parallelen Linie in bestimmten Abstand zur Bodenfläche, dargestellt. Vom Magneten 2 ist hier die Seitenansicht gezeigt.The sensor 2 generates an electrical output voltage depending on the magnetic field strength at the terminals 6 of the sensor 3 is removable. The output voltage is essentially proportional to the detected magnetic field strength. The output voltage is also proportional to the flux density associated with the respective magnetic field strength, and also on the basis of the characteristic curve 7 for the flux density B of the magnet 2 in 2 you can see. The characteristic 7 is in 2 depending on the path in the direction of the axis 5 along the magnet 2 , namely along a center of the width of the magnet and the horizontal bottom surface of the magnet 2 parallel line at a certain distance from the floor surface. From the magnet 2 the side view is shown here.

Bei dem Sensor 2 kann es sich um einen Hallsensor, einen GMR-Sensor o. dgl. handeln. Bevorzugt ist ein analog arbeitender Hallsensor.With the sensor 2 it can be a Hall sensor, a GMR sensor or the like. An analog Hall sensor is preferred.

Der Magnet 2 besitzt in Richtung der Achse 5 eine rampen- oder keilförmige Gestalt, wie insbesondere aus der 2 hervorgeht. Diese Rampe ist dergestalt, daß der Magnet 2 eine lineare Änderung seiner Höhe 8 in Richtung der Achse 5 besitzt. Dadurch ist auch der Flußdichteverlauf B für das Magnetfeld in Richtung der Achse 5 im wesentlichen linear, was die Kennlinie 7 zeigt. Erst an den Enden des Magneten 2 treten nichtlineare Effekte auf, so daß bevorzugterweise der Arbeitsbereich der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 innerhalb der beiden Enden des Magneten 2 gewählt wird. Wie in 1 zu sehen ist, ist der Sensor 3 so zum Magneten 2 angeordnet, daß der Luftspalt 9 zwischen dem Magneten 2 und dem Sensor 3 entlang der Richtung der Achse 5 im wesentlichen gleich ist.The magnet 2 owns in the direction of the axis 5 a ramp or wedge shape, as in particular from the 2 evident. This ramp is such that the magnet 2 a linear change in its height 8th in the direction of the axis 5 has. This also means the flux density curve B for the magnetic field in the direction of the axis 5 essentially linear what the characteristic 7 shows. Only at the ends of the magnet 2 non-linear effects occur, so that preferably the working range of the displacement and / or position measuring device 1 inside the two ends of the magnet 2 is chosen. As in 1 can be seen is the sensor 3 like a magnet 2 arranged that the air gap 9 between the magnet 2 and the sensor 3 along the direction of the axis 5 is essentially the same.

Die rampen- oder keilförmige Gestalt des Magneten 2 kann durch entsprechende Bearbeitung aus einem herkömmlichen Stabmagneten hergestellt werden. Bevorzugt ist jedoch, daß der Magnet 2 aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln besteht. In diesem Fall kann der Magnet 2 in einfacher Art und Weise durch Spritzgießen hergestellt sein.The ramp or wedge shape of the magnet 2 can be produced by machining from a conventional bar magnet. However, it is preferred that the magnet 2 consists of plastic-bonded magnetic particles. In this case, the magnet 2 be easily produced by injection molding.

Der Magnet 2 ist am beweglichen Element 4 befestigt. Zur Befestigung ist eine Rastnase 10 am Magneten 2 vorgesehen, so daß der Magnet 2 am beweglichen Element 4 verrastet werden kann. Selbstverständlich kann der Magnet 2 auch in sonstiger Weise in das bewegliche Element 4 eingesetzt oder integriert sein. Das bewegliche Element 4 besteht in der Regel aus Kunststoff und ist in herkömmlicher Art durch Spritzgießen hergestellt. Falls es sich um einen kunststoffgebundenen Magneten 2 handelt, bietet es sich dann an, den Magneten 2 in das bewegliche Teil 4 in der Art eines Zwei-Komponenten-Teils beim Herstellen des beweglichen Elementes 4 einzuspritzen.The magnet 2 is on the movable element 4 attached. There is a latch for fastening 10 on the magnet 2 provided so that the magnet 2 on the movable element 4 can be locked. Of course, the magnet 2 also in other ways in the movable element 4 used or integrated. The moving element 4 usually consists of plastic and is manufactured in a conventional way by injection molding. If it is a plastic bonded magnet 2 then it offers itself, the magnet 2 in the moving part 4 in the manner of a two-component part in the manufacture of the movable element 4 inject.

In 3 und 4 ist die nähere Ausgestaltung einer Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gezeigt, die insbesondere für eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner o. dgl. zur Detektierung von Schwingungen und/oder der Beladung der Trommel bestimmt ist.In 3 and 4 is the more detailed design of a path and / or position measuring device 1 shown, which is intended in particular for a washing machine, a tumble dryer or the like. For the detection of vibrations and / or the loading of the drum.

Die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 11. Das bewegliche Element besteht aus einem Stößel 4, der im Gehäuse 11 linear beweglich gelagert ist. Der rampen- oder keilförmige Magnet 2 ist derart am Stößel 4 durch Einclipsen, Umspritzen o. dgl. befestigt, daß die in 4 gestrichelt eingezeichnete Richtung der Achse 5 des Magneten 2 in etwa parallel zur Richtung der Längsachse 12 des Stößels 4 ausgerichtet ist. Der Sensor 3, bei dem es sich um einen Hallsensor handelt, ist in der Art eines integrierten Schaltkreises ausgestaltet und auf einer Leiterplatte 13 angeordnet. Auf der Leiterplatte 13 kann sich zusätzlich eine Elektronik zur Auswertung des vom Sensor 3 erzeugten Sensorsignals befinden, was jedoch nicht weiter gezeigt ist. Im Gehäuse 11 befindet sich eine Halterung 14 zur Befestigung der Leiterplatte 13. Schließlich ist am Gehäuse 11, und zwar an der Halterung 14, eine Steckaufnahme 15 für einen Stecker 16 angeordnet. Der Stecker 16 dient zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte 13, womit die elektrische Spannung zum Betrieb der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 zugeführt sowie die von der Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 erzeugten Daten weitergeleitet werden.The path and / or position measuring device 1 has a housing 11 , The movable element consists of a plunger 4 that in the housing 11 is linearly movable. The ramp or wedge shaped magnet 2 is so on the pestle 4 attached by clipping, injection molding or the like. That the in 4 dashed direction of the axis 5 of the magnet 2 roughly parallel to the direction of the longitudinal axis 12 of the pestle 4 is aligned. The sensor 3 , which is a Hall sensor, is designed in the manner of an integrated circuit and on a circuit board 13 arranged. On the circuit board 13 electronics can also be used to evaluate the sensor 3 generated sensor signal, which is not shown. In the housing 11 there is a bracket 14 for fastening the circuit board 13 , Finally, on the case 11 on the bracket 14 , a socket 15 for a plug 16 arranged. The plug 16 is used for electrical connection to the circuit board 13 , with which the electrical voltage for operating the displacement and / or position measuring device 1 fed as well as from the displacement and / or position measuring device 1 generated data are forwarded.

Die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 ist einerseits an der Trommel der Waschmaschine, des Wäschetrockners o. dgl. und andererseits an dessen Gestell angelenkt. Zur Anlenkung an die Trommel dient ein Kugelgelenk 17. Das Kugelgelenk 17 besteht aus einer am Stößel 4 befestigten Kugel 19 sowie einer Kugelpfanne 20, in der die Kugel 19 gelagert ist. Die Kugelpfanne 20 befindet sich an einer Befestigungsplatte 21, die wiederum an der Trommel als bewegliches Teil befestigt ist, um so die Bewegungen der Trommel auf den Stößel 4 zu übertragen. Zur Anlenkung an das Gehäuse 11 dient ebenfalls ein Kugelgelenk 18, wobei die Kugel 19 am Gehäuse 11 und Kugelpfanne 20 an einer Befestigungsplatte 22 angeordnet sind. Die Befestigungsplatte 22 ist wiederum an dem Gestell als feststehenden Teil der Waschmaschine, des Wäschetrockners o. dgl. angeordnet.The path and / or position measuring device 1 is articulated on the one hand on the drum of the washing machine, the tumble dryer or the like and on the other hand on its frame. A ball joint is used to link the drum 17 , The ball joint 17 consists of one on the plunger 4 attached ball 19 and a ball socket 20 in which the ball 19 is stored. The ball socket 20 is located on a mounting plate 21 , which in turn is attached to the drum as a moving part, so the movements of the drum on the plunger 4 transferred to. For articulation on the housing 11 also serves a ball joint 18 , the ball 19 on the housing 11 and ball socket 20 on a mounting plate 22 are arranged. The mounting plate 22 is in turn arranged on the frame as a fixed part of the washing machine, the tumble dryer or the like.

In 5 ist der Magnet 2' für eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zu sehen. Der Magnet 2' weist wenigstens zwei Bereiche 23, 24 auf, wobei die Magnetfeldstärke in den beiden Bereichen 23, 24 einen unterschiedlich variierenden Verlauf besitzt. Dadurch ist die Auflösung für die Weg- und/oder Positionsbestimmung in den beiden Bereichen 23, 24 unterschiedlich, wie anhand der Kennlinie T zu erkennen ist. Vorteilhafterweise können damit in die Kennlinie T höher auflösende Bereiche eingebracht und/oder eine Ausdehnung des linearen Kennlinienbereichs realisiert werden. Somit kann die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 mit dem Magneten 2' kostengünstig auch größere Wege mit frei wählbarer Kennlinie erfassen. Desweiteren ist die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 mit dem Magneten 2' auch für mehrere unterschiedliche Weg-Meßaufgaben in der Art eines Kombisensors geeignet. Beispielsweise kann die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 zur Unwuchtmessung aufgrund der Taumelbewegung einer Waschmaschinentrommel während des Schleuderns dienen und gleichzeitig einen höher auflösenden Bereich innerhalb des Unwucht-Meßbereichs zur Messung der Waschmaschinenbeladung aufweisen.In 5 is the magnet 2 ' for a path and / or position measuring device 1 to see according to a further embodiment. The magnet 2 ' has at least two areas 23 . 24 on, with the magnetic field strength in the two areas 23 . 24 has a differently varying course. This is the resolution for the path and / or position determination in the two areas 23 . 24 different, as can be seen from the characteristic curve T. Advantageously, areas with higher resolution can be introduced into the characteristic T and / or the linear characteristic area can be expanded. Thus, the path and / or position measuring device 1 with the magnet 2 ' Detect larger distances cost-effectively with freely selectable characteristics. Furthermore, the path and / or position measuring device 1 with the magnet 2 ' also suitable for several different displacement measurement tasks in the manner of a combination sensor. For example, the path and / or position measuring device 1 serve for unbalance measurement due to the tumbling movement of a washing machine drum during the spin cycle and at the same time have a higher-resolution area within the unbalance measuring range for measuring the washing machine load.

Zur Ausgestaltung der Bereiche 23, 24 am Magneten 2' bietet es sich an, daß der Magnet 2' in Richtung der Achse 5 eine mehrfach rampen- oder keilförmige Gestalt aufweist. Wie ebenfalls anhand der 5 zu erkennen ist, besitzt der Magnet 2' hierzu mehrere aneinander anschließende, schräge Seiten 25, 26 mit wenigstens zwei unterschiedlichen Steigungen sowie eine gerade Seite 27. Außerdem weist der Magnet 2' eine lineare Änderung der Höhe 8 in Richtung der Achse 5 auf. Der in 1 sichtbare Luftspalt 9 zwischen dem Magneten 2' und dem Sensor 3 ist entlang der Richtung der Achse 5 im wesentlichen gleich.To design the areas 23 . 24 on the magnet 2 ' it makes sense that the magnet 2 ' in the direction of the axis 5 has a multiple ramp or wedge shape. As also based on the 5 the magnet can be seen 2 ' here to several adjoining, sloping sides 25 . 26 with at least two different slopes and a straight side 27 , In addition, the magnet 2 ' a linear change in height 8th in the direction of the axis 5 on. The in 1 visible air gap 9 between the magnet 2 ' and the sensor 3 is along the direction of the axis 5 essentially the same.

Im übrigen kann die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 mit dem Magneten 2' wie oben anhand der 3 und 4 erläutert ausgestaltet sein.Otherwise, the path and / or position measuring device 1 with the magnet 2 ' as above using the 3 and 4 be explained.

Eine Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gemäß einem nochmals weiteren Ausführungsbeispiel ist als Prinzipskizze in 6 zu sehen. Diese Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 weist zusätzlich zum Magneten 2 einen weiteren Magneten 2" auf, wobei der weitere Magnet 2" ebenfalls eine derartige Form besitzt, daß die Magnetfeldstärke entlang einer Achse 5 des Magneten 2" einen variierenden Verlauf besitzt. Die beiden Magnete 2, 2" sind einander gegenüberliegend derart angeordnet, daß die Achsen 5 der beiden Magnete 2, 2" im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Der Sensor 3 befindet sich zwischen den beiden Magneten 2, 2".A path and / or position measuring device 1 according to yet another exemplary embodiment is shown in 6 to see. This path and / or position measuring device 1 points in addition to the magnet 2 another magnet 2 ' on, with the further magnet 2 ' also has such a shape that the magnetic field strength along an axis 5 of the magnet 2 ' has a varying course. The two magnets 2 . 2 ' are arranged opposite each other in such a way that the axes 5 of the two magnets 2 . 2 ' run essentially parallel to each other. The sensor 3 is between the two magnets 2 . 2 ' ,

Die Magnete 2, 2" besitzen in Richtung der Achse 5 eine rampen- oder keilförmige Gestalt mit einer schrägen Seite 25, 25' sowie einer geraden Seite 27, 27', wobei die Höhe 8 der Magnete 2, 2" eine lineare Änderung in Richtung der Achse 5 aufweist. Die beiden schrägen Seiten 25, 25' sind voneinander abgewandt und die geraden Seiten 27, 27' einander zugewandt angeordnet. Die beiden geraden Seiten 27, 27' weisen einen im wesentlichen gleichen Abstand voneinander auf. Der Sensor 3 ist schließlich im wesentlichen mittig zwischen den beiden geraden Seiten 27, 27' befindlich.The magnets 2 . 2 ' own in the direction of the axis 5 a ramp or wedge shape with an oblique side 25 . 25 ' and a straight side 27 . 27 ' , the height 8th the magnet 2 . 2 ' a linear change in the direction of the axis 5 having. The two sloping sides 25 . 25 ' are facing away from each other and the straight sides 27 . 27 ' arranged facing each other. The two straight sides 27 . 27 ' have an essentially equal distance from one another. The sensor 3 is essentially in the middle between the two straight sides 27 . 27 ' located.

Durch die mit gleichem Abstand gegenüberliegenden, entgegengesetzt magnetisierten Magnete 2, 2" entsteht zwischen diesen ein starkes, bis zum Rand der Magnete 2, 2" paralleles Magnetfeld, das in 6 mit dem Pfeil 28 symbolisiert ist. Gegenüber Magnetanordnungen mit einem veränderlichen keilförmigen Spalt erzielt man einen weiten Bereich mit linearem Zusammenhang zwischen der Position des Sensors 3 und dem zugehörigen Meßwert. Das starke Magnetfeld macht die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 unempfindlicher gegenüber elektromagnetischen Einstreuungen.Through the oppositely magnetized magnets that are at the same distance from each other 2 . 2 ' between them there is a strong one up to the edge of the magnets 2 . 2 ' parallel magnetic field that in 6 with the arrow 28 is symbolized. Compared to magnet arrangements with a variable wedge-shaped gap, a wide range with a linear relationship between the position of the sensor is achieved 3 and the associated measured value. The strong magnetic field makes the path and / or position measuring device 1 less sensitive to electromagnetic interference.

Die nähere Ausgestaltung der prinzipiell in 6 gezeigten Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 ist in 7 und 8 zu sehen.The detailed design of the principle in 6 shown displacement and / or position measuring device 1 is in 7 and 8th to see.

Wie anhand von 7 zu erkennen ist, besitzt die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 ein Gehäuse 11. In diesem Fall ist das Gehäuse 11 als bewegliches Element 4 ausgestaltet und mittels eines Kugelgelenks 17 sowie einer Befestigungsplatte 21 an dem beweglichen Teil angelenkt. In das Gehäuse 11 ragt an der dem Kugelgelenk 17 gegenüberliegenden Seite ein Schieber 29, wie in 8 zu sehen ist. Der Schieber 29 ist ebenfalls mittels eines Kugelgelenks 18 sowie einer Befestigungsplatte 22 an dem feststehenden Teil angeordnet.As with 7 can be seen, the path and / or position measuring device 1 a housing 11 , In this case, the housing 11 as a moving element 4 designed and by means of a ball joint 17 and a mounting plate 21 hinged to the moving part. In the case 11 protrudes from the ball joint 17 opposite side a slide 29 , as in 8th you can see. The slider 29 is also by means of a ball joint 18 and a mounting plate 22 arranged on the fixed part.

Wie weiter in 8 zu sehen ist, sind die beiden Magnete 2, 2" im Gehäuse 11 aufgenommen und somit am beweglichen Element 4 befestigt. Zur Aufnahme der beiden Magnete 2, 2" dient eine Verrastung 30 im Gehäuse 11. Die Leiterplatte 13, auf der sich der in 6 sichtbare Sensor 3 befindet, ist an dem in das Gehäuse 11 ragenden Schieber 29 befestigt. Am Schieber 29 ist schließlich noch eine Steckaufnahme 31 für einen nicht weiter gezeigten Stecker zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte 13 angeordnet.As further in 8th you can see the two magnets 2 . 2 ' in the housing 11 recorded and thus on the movable element 4 attached. To hold the two magnets 2 . 2 ' serves a latching 30 in the housing 11 , The circuit board 13 on which the in 6 visible sensor 3 is in the housing 11 protruding slider 29 attached. On the slide 29 is finally a plug-in socket 31 for a plug, not shown, for electrical connection to the circuit board 13 arranged.

Im übrigen kann auch die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 gemäß 7, 8 wie oben beschrieben näher ausgestaltet sein, beispielsweise kann es sich bei dem Sensor 3 um einen analog arbeitenden Hallsensor, GMR-Sensor o. dgl. handeln.Otherwise, the path and / or position measuring device 1 according to 7 . 8th be configured in more detail as described above, for example the sensor 3 act as an analog Hall sensor, GMR sensor or the like.

Falls gewünscht können schließlich die weiteren Magnete 2', 2" gemäß 5, 6 wie auch der Magnet 2 aus kunststoffgebundenen Magnetpartikeln bestehen und mittels Spritzgießen hergestellt sein. Ebenso können die Magnete 2, 2', 2" in das bewegliche Element 4 integriert sein. Hierfür kann der kunststoffgebundene Magnet 2, 2', 2" in das bewegliche Element 4 in der Art eines Zwei-Komponenten-Teils eingespritzt sein.Finally, if desired, the other magnets 2 ' . 2 ' according to 5 . 6 like the magnet 2 consist of plastic-bonded magnetic particles and be produced by injection molding. The magnets can also 2 . 2 ' . 2 ' in the movable element 4 be integrated. The plastic-bonded magnet can be used for this 2 . 2 ' . 2 ' in the movable element 4 be injected in the manner of a two-component part.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Schutzansprüche definierten Erfindung. So kann die Weg- und/oder Positionsmeßeinrichtung 1 außer in sonstigen Haushaltsgeräten auch in Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Kraftfahrzeugschlössern, zur Fahrwerkserkennung, zur Erfassung der Bewegung von Hydraulikkolben an Cabrioverdecken, für die Kupplungspedalabfrage o. dgl. Verwendung finden.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described and illustrated. Rather, it also includes all professional developments within the scope of the invention defined by the protection claims. So the path and / or position measuring device 1 in addition to other household appliances, also in motor vehicles, for example in motor vehicle locks, for chassis detection, for detecting the movement of hydraulic pistons on convertible tops, for the clutch pedal query or the like.

11: Weg- und/oder PositionsmeßeinrichtungPath- and / or position measuring device
22: Magnetmagnet
2'2 ': Magnet (mit zwei Bereichen)magnet (with two areas)
2"2 ': (weiterer) Magnet(Further) magnet
33: Sensorsensor
44: bewegliches Element / Stößelportable Element / pestle
55: Richtung / Achse des Magnetendirection / Axis of the magnet
66: Anschluß (am Sensor)Connection (on the sensor)
7,7'7,7 ': Kennlinie (für die Flußdichte des Magneten)curve (for the flux density of the magnet)
88th: Höhe (des Magneten)Height (des magnets)
99: Luftspaltair gap
1010: Rastnaselocking lug
1111: Gehäusecasing
1212: Längsachse (von Stößel)longitudinal axis (from pestle)
1313: Leiterplattecircuit board
1414: Halterungbracket
1515: Steckaufnahmeplug-in receptacle
1616: Steckerplug
17,1817.18: Kugelgelenkball joint
1919: Kugel (von Kugelgelenk)Bullet (from ball joint)
2020: Kugelpfanne (von Kugelgelenk)ball socket (from ball joint)
21,2221.22: Befestigungsplattemounting plate
23,2423.24: Bereich (von Magnet)Area (from magnet)
25,25'25.25 ': schräge Seite (von Magnet)sloping side (from magnet)
2626: schräge Seite (von Magnet)sloping side (from magnet)
27,27':27.27 ':: gerade Seite (von Magnet)just Side (of magnet)
2828: Pfeil für Magnetfeldarrow for magnetic field
2929: Schieberpusher
3030: Verrastunglatching
3131: Steckaufnahmeplug-in receptacle

Claims

Path and / or position measuring device with a magnet ( 2 ) and with a sensor that detects the magnetic field strength ( 3 ), the magnet ( 2 ) and / or the sensor ( 3 ) with a movable element ( 4 ) interacts, the magnet ( 2 ) has such a shape that the magnetic field strength along an axis ( 5 ) of the magnet ( 2 ) has a varying course, and wherein by means of the movable element ( 4 ) essentially in the direction of this axis ( 5 ) of the magnet ( 2 ) relative movement between the sensor ( 3 ) and the magnet ( 2 ) can be effected such that the path and / or the position of the movable element ( 4 ) due to the sensor ( 3 ) detected magnetic field strength can be determined, characterized in that the displacement and / or position measuring device ( 1 ) another magnet ( 2 ' ), the further magnet ( 2 ' ) also has a shape such that the magnetic field strength along an axis ( 5 ) of the magnet ( 2 ' ) has a varying course that the two magnets ( 2 . 2 ' ) are arranged opposite each other in such a way that the axes ( 5 ) of the two magnets ( 2 . 2 ' ) run essentially parallel to each other, and that the sensor ( 3 ) between the two magnets ( 2 . 2 ' ) is located.

Displacement and / or position measuring device according to claim 1, characterized in that the magnet ( 2 . 2 ' ) in the direction of the axis ( 5 ) a ramp or wedge shape, which in particular has an inclined side ( 25 . 25 ' ) and a straight side ( 27 . 27 ' ) and a linear change in height ( 8th ) of the magnet ( 2 . 2 ' ) in the direction of the axis ( 5 ) has that preferably the oblique sides ( 25 . 25 ' ) of the two magnets ( 2 . 2 ' ) facing away from each other and the straight sides ( 27 . 27 ' ) are facing each other, that preferably the two straight sides ( 27 . 27 ' ) have an essentially equal distance from one another, and that the sensor ( 3 ) essentially in the middle between the two straight sides ( 27 . 27 ' ) is located.

Displacement and / or position measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that it is both sensor ( 3 ) is a Hall sensor, GMR sensor or the like, which operates in particular in an analog manner, that preferably the sensor ( 3 ) generates an electrical output voltage as a function of the magnetic field strength, the output voltage being further preferably essentially proportional to the detected magnetic field strength, in particular to the flux density associated with the respective magnetic field strength, that the sensor () 3 ), which is designed in particular in the form of an integrated circuit, on a printed circuit board ( 13 ) is arranged, and that further preferably electronics for evaluating the sensor signal on the circuit board ( 13 ) is located.

Displacement and / or position measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the two magnets ( 2 . 2 ' ) on the movable element ( 4 ) are fastened so that preferably the movable element ( 4 ) in the manner of a housing ( 11 ) to hold the two magnets ( 2 . 2 ' ), for example by means of a catch ( 30 ), is configured such that the housing ( 11 ) by means of a ball joint ( 17 ) and, if necessary, a mounting plate ( 21 ) is articulated on a moving part, that the circuit board ( 13 ) on one in the housing ( 11 ) protruding slide ( 29 ) is attached, in particular on the slide ( 29 ) a socket ( 31 ) for a plug for electrical connection to the circuit board ( 13 ) is arranged, and that further preferably the slide ( 29 ) by means of a ball joint ( 18 ) and, if necessary, a mounting plate ( 22 ) is arranged on a fixed part.

Displacement and / or position measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in net that the magnet ( 2 . 2 ' ) consists of plastic-bonded magnetic particles, in particular the magnet ( 2 ; 2 ' ) is produced by injection molding, and that preferably the magnet ( 2 . 2 ' ) in the movable element ( 4 ) is integrated, in particular that the plastic-bonded magnet ( 2 . 2 ' ) in the movable element ( 4 ) is injected in the manner of a two-component part.