具有位置检测装置的阀制造方法及图纸

阀具有位置检测装置(12)，所述位置检测装置包括至少一个霍尔传感器(24)和信号发送器(22)，其中所述霍尔传感器构造为，使得其检测在第一测量方向(x)上和与其正交的第二测量方向(y)上的磁场分量，其中这两个测量方向位于霍尔传感器的平坦的测量区(28)中。信号发送器是轴向极化的磁体，其设置在沿着运动轴线(A

【技术实现步骤摘要】
具有位置检测装置的阀


[0001]本专利技术涉及一种具有位置检测装置的阀。

技术介绍

[0002]为了能够检测阀元件的位置，进而能够确定阀关于打开或关闭位置的状态，已知的是，在与阀元件连接的、可线性移动的阀挺杆上能够设置有磁体作为信号发送器，所述磁体在霍尔传感器的检测范围内移动。在霍尔传感器中以这种方式产生的测量信号被用于确定位置。
[0003]测量信号的信号强度随着以下间距强烈变化，磁体以该间距经过霍尔传感器，使得通常选择尽可能小的间距，以便能够获得尽可能高的信号幅度。因此，霍尔传感器通常尽可能靠近磁体定位，并且其测量区居中地朝向磁体的运动轴线定向，使得从测量区的中心线起始的面法线与运动轴线相交。
[0004]在沿三个彼此垂直的空间方向测量的霍尔传感器中，在这种布置中引起在用于运动方向(在下文中也称为x方向)的测量信号中以及在用于沿着测量区的面法线从磁体朝向霍尔传感器的方向(在下文中也称为z方向)的测量信号中轴向极化的磁体的轴向运动。由于磁场线的走向，对于位于测量区的平面中的、垂直于第一测量方向的第三空间方向(下文也称为y方向)没有测量到信号或者测量到仅非常小的信号。
[0005]为了评估测量信号，例如从DE 10 2018 203 884 A1中已知的是，能够求得所获得的两个测量信号的商并且将Sigmoid函数，例如反正切函数应用于该结果，以进行线性化。
[0006]在集成到半导体芯片中的霍尔传感器中，子传感器的对于各个空间方向的特性，例如灵敏度、偏移和漂移因制造引起变化。在此，设置在霍尔传感器的面上的x和y子传感器具有类似的特性，而指向霍尔传感器的深度的z子传感器的特性差异更大。
[0007]因此，在使用x和z子传感器的测量信号时，在评估时必须考虑所有传感器特性，这要求耗费的计算或误差修正。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是，能够改进在阀中的位置检测。
[0009]所述目的借助具有位置检测装置的阀来实现，所述位置检测装置包括至少一个霍尔传感器和信号发送器，其中霍尔传感器构造为，使得其包括至少两个子传感器，所述子传感器检测在第一测量方向和与所述第一测量方向正交的第二测量方向上的磁场分量，其中这两个测量方向位于霍尔传感器的平坦的测量区中。在测量区的平面中，霍尔传感器在两个测量方向上的延伸大于霍尔传感器垂直于其的延伸。信号发送器是轴向极化的磁体，其设置在沿着运动轴线可线性移动的阀挺杆上，使得所述磁体的磁极位于运动轴线上，其中运动轴线平行于第一测量方向延伸，并且沿着测量区的面法线与测量区间隔开地伸展。在测量区上穿过测量区的中心点并且沿着第一测量方向定义假想的中心线，其中运动轴线沿着第二测量方向与中心线间隔开地设置。
[0010]因此，如在已知的布置中那样，运动轴线以(小的)间距沿z方向(意即垂直于由两个测量方向展开的平面)放置在测量区上游，然而附加地也沿着第二测量方向相对于测量区的中心线偏移，所述中心线形成y子传感器的对称轴线。因此，y子传感器也检测信号发送器的磁场的分量并且提供足够大的信号。这允许：能够将x子传感器和y子传感器的值用于计算测量信号，这两个子传感器都设置在平坦的测量区中并且具有类似的传感器特性。
[0011]因此产生以下优点：在求得测量信号的商时，相同的传感器误差被抵消并且至少减少了类似的传感器误差，这简化了评估。
[0012]在上述布置中，第一测量方向对应于x方向，而第二测量方向对应于y方向。
[0013]测量区代表霍尔传感器的有效测量范围，并且通常明显小于霍尔传感器的壳体尺寸。该测量区对于每个传感器都是已知的，并且对于本领域技术人员而言在霍尔传感器本身上或从制造商对于该霍尔传感器的文件中清楚可见，以便能够精确定位地安装霍尔传感器。例如，在已知的霍尔传感器中，借助测量区的尺寸以及测量方向的定向来给出测量区的中心点。
[0014]特别适合用于实施本专利技术的是霍尔传感器，所述霍尔传感器设计为用于安装在印刷电路板上并且具有通常设置在由测量区限定的面的两侧的接触部，使得测量区平行于霍尔传感器的上侧并且平行于印刷电路板。
[0015]因为运动轴线沿z方向定位在霍尔传感器的测量区的面的上游，所以其上设置有霍尔传感器的印刷电路板能够安装在壳体壁上，这能够实现紧凑的布置。
[0016]运动轴线与中心线的间距能够根据本领域技术人员的判断来选择。在此要注意的是，间距应选择为大到使得获得与第二测量方向相关联的y子传感器的可用于实际目的的测量信号。随着间距的增大，y分量的信号强度首先增大，因为越来越多地检测到信号发送器的磁场的y分量，直至信号强度在超过最大值之后由于通常的间距相关性而再次减小。然而，一旦运动轴线和中心线不再重合，那么x分量的信号强度就会随着间距的增大而减小。在该可用的间距内，本领域技术人员能够自由地选择运动轴线的位置。
[0017]被证实为非常适宜的布置的是，将运动轴线相对于中心线沿着第二测量方向的偏移量选择为大到使得在沿着测量区的面法线的投影中，运动轴线不与中心线重叠并且可选地不与测量区重叠。
[0018]可选地，运动轴线相对于中心线沿着第二测量方向的偏移量选择为，使得所述偏移量是信号发送器垂直于运动轴线的直径的0.3倍至0.5倍。
[0019]例如，在信号发送器的直径为19mm以及高度为5mm的情况下，相对于中心线的偏移量能够为5mm至8mm。在此假设，测量区具有1mm的沿着第二测量方向的直径。运动轴线在z方向上的偏移量例如能够是10mm。
[0020]优选地，运动轴线与中心线间隔开地设置，使得在第一和第二测量方向上的信号强度在绝对值方面具有相同的数量级。例如，在测量信号的最小值和最大值之间的差的比率可以位于1.0和2.0之间，其中所述测量信号在信号发送器在其整个运动范围上运动离开时由第一和第二测量方向产生。
[0021]信号发送器优选是具有刚好两个磁极的永磁体，所述磁极是线性极化的，使得能够使用简单且低成本的磁体。
[0022]为了扩展测量范围，能够沿着运动轴线依次设置多个单独的霍尔传感器，所述霍
尔传感器依次检测信号发送器。例如，三个至五个，尤其是相同的霍尔传感器能够在一条直线上依次设置，其中所有霍尔传感器的运动轴线相对于测量区的中心线具有相同的偏移量。
[0023]霍尔传感器尤其容纳在阀的控制头中，阀挺杆连同安置在其上的信号发送器延伸到该控制头中。
[0024]控制头例如仅包括阀的不被工艺介质流体穿流的部段。
[0025]控制头优选具有用于印刷电路板的固定结构，霍尔传感器安装在所述印刷电路板上。此外，控制头在指向阀的阀元件的侧上通常具有用于阀挺杆的穿引部。固定结构和穿引部通过其位置预设了运动轴线关于霍尔传感器的位置，这简化了霍尔传感器的精确安置。
[0026]阀元件与阀的流体穿流的区域接触并且例如封闭阀座或释放所述阀座，其中阀元件与阀挺杆以明确的机械关系连接，进而与信号发送器连接，使得确定信号发送器的位置明确地给出关于阀元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有位置检测装置(12)的阀，所述位置检测装置包括至少一个霍尔传感器(24)和信号发送器(22)，其中所述霍尔传感器(24)构造为，使得其包括至少两个子传感器，所述子传感器检测在第一测量方向(x)上和与所述第一测量方向正交的第二测量方向(y)上的磁场分量，其中这两个测量方向(x、y)位于所述霍尔传感器(24)的平坦的测量区(28)中，其中在所述测量区(28)的平面中，所述霍尔传感器(24)在两个测量方向(x、y)上的延伸比与之相垂直的所述霍尔传感器(24)的延伸大，并且所述信号发送器(22)是轴向极化的磁体，所述磁体设置在沿着运动轴线(A
x
)可线性移动的阀挺杆(16)上，使得所述磁体的磁极位于所述运动轴线(A
x
)上，其中所述运动轴线(A
x
)平行于所述第一测量方向(x)延伸，并且沿着所述测量区(28)的面法线(N)与所述测量区(28)间隔开地伸展，其中在所述测量区(28)上穿过所述测量区(28)的中心点(M
P
)并且沿着所述第一测量方向(x)定义假想的中心线(M)，并且其中所述运动轴线(A
x
)沿着所述第二测量方向(y)与所述中心线(M)间隔开地设置。2.根据权利要求1所述的阀，其中将所述运动轴线(A
x
)相对于所述中心线(M)沿着所述第二测量方向(y)的偏移量(v
y
)选择为大到使得在沿着所述测量区(28)...

【专利技术属性】
技术研发人员：克斯滕，
申请(专利权)人：比尔克特韦尔克有限两合公司，
类型：发明
国别省市：