AT501734B1

AT501734B1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der drehzahl eines drehenden bauteils

Info

Publication number: AT501734B1
Application number: AT7652005A
Authority: AT
Inventors: Friedrich Dipl Ing Koeskemeier; Jochen Dipl Ing Holtel; Meyerdierks
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-11-15
Also published as: AT501734A4

Description

2 AT 501 734 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Drehzahl und/oder der Position eines drehenden Bauteils, insbesondere einer Welle, wobei am Bauteil ein ein Signal aussendender Sender angeordnet ist, dessen Signal von einem ortsfesten Empfänger empfangen wird. 5

Aus der JP 1-0115626 A ist eine Vorrichtung zur Messung der Drehzahl eines drehenden Teiles bekannt, welche einen drehfesten Sender und einen ortsfesten Empfänger aufweist. Nach Aktivieren des Senders sendet dieser ein hochfrequentes Signal aus, welches durch den Empfänger empfangen wird. Das empfangene Signal wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, io Aus der Zeitdifferenz von zwei empfangenen Signalen wird die Drehzahl des drehenden Bauteils berechnet. Eine Bestimmung der Position des drehenden Bauteiles ist nicht oder nur mit großer Messungenauigkeit möglich.

Die US 6,229.299 B1 offenbart eine Drehzahlmesseinrichtung für eine Welle, wobei ein durch 15 einen Magnet gebildeter Geber auf einer mit der Welle verbundenen Scheibe angeordnet ist. Über zwei berührungslose ortsfeste Empfänger wird das magnetische Feld des Magneten gemessen und aus der Veränderung des magnetischen Feldes die Drehzahl ermittelt.

Die JP 10-115626 A offenbart eine Drehzahlmesseinrichtung, wobei ein Transponder auf einen 20 drehenden Körper angeordnet ist. Der Transponder empfängt ein Abfragesignal der ortsfesten Messeinrichtung und sendet ein Antwortsignal aus. Aus dem zeitlichen Unterschied von mindestens zwei Antwortsignalen wird die Drehzahl ermittelt.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und auf möglichst einfache Weise 25 eine Drehzahl- und Wellenpositionserkennung mit möglichst hoher Genauigkeit zu realisieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei voneinander beabstandete ortsfeste Empfänger vorgesehen sind, und dass die Empfänger in gleichen Bogenwinkeln um die Drehachse des drehenden Bauteils voneinander entfernt 30 angeordnet sind. Vorzugsweise weisen die Empfänger den gleichen radialen Abstand von der Drehachse des drehenden Bauteils auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dabei vor, dass das Signal von mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei ortsfesten Empfänger zeitversetzt empfangen wird und dass aus 35 den unterschiedlichen Laufzeiten der Signale zwischen dem Sender und den einzelnen Empfängern die Position des Senders und/oder die Winkeländerung des Senders pro Zeiteinheit bestimmt wird, wobei die Empfänger vor Durchführung der Messung zeitsynchronisiert werden.

Hierdurch wird eine Drehzahl- und Beschleunigungsmessung möglich und gleichzeitig eine 40 genaue Positionserkennung des drehenden Bauteils, da auch die Winkelposition mit dem Verfahren bestimmt wird. Durch das verwendete Verfahren können, aufgrund der zu wählenden hohen Messfrequenz, neben der eigentlichen Drehzahl auch Drehungleichförmigkeiten hoch aufgelöst detektiert werden. 45 Diese Messungen erlauben es, Zündaussetzer, klopfende Verbrennung, Veränderungen in der Mechanik (Reibung), etc. frühzeitig zu erkennen und diese als Regelmessung für eine Motorsteuerung zu nutzen.

Des weiteren kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vor-50 richtung eine Erhöhung der Regelgüte an sich drehenden Maschinen mit Antrieb über einen Elektromotor erreicht werden. Diese erlaubt es, von Stillstand an, eine hochgenaue Regelung selbst von geringsten Drehzahlen (Umfangsgeschwindigkeiten) zu realisieren.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figur näher erläutert. 55

Claims

3 AT 501 734 B1 Auf einem drehenden Bauteil 1 ist drehfest ein Sender 2 angeordnet, welcher ein hochfrequentes Signal mit konstanter Frequenz aussendet. Um den Bauteil 1 herum sind ortsfest, beispielsweise in einem Gehäuse 3, drei, mehrere Empfänger 4 angeordnet. Die Empfänger 4 weisen den gleichen radialen Abstand r von der Drehachse 5 des Bauteils 1 auf und sind um die Dreh-5 achse 5 in gleichen Bogenwinkeln a, welche im Ausführungsbeispiel etwa 120° betragen, angeordnet. Die Empfänger 4 werden vor der Messung einer Grundkalibrierung unterzogen und sind zeitsynchronisiert. Der Sender 2 sendet ein Signal mit einer festen Frequenz aus. Das Signal trifft io aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen zeitversetzt an den Empfängern 4 ein. Über den Vergleich der Laufzeiten des Signals kann die Position des Senders 2 und somit die Winkelposition des drehenden Bauteiles 1, sowie die Winkeländerung pro Zeiteinheit, bestimmt werden. Die unterschiedlichen Laufzeiten ergeben sich durch die sich ändernden Abstände des sich drehenden Senders 2 zu den Empfängern 4. 15 Hierdurch wird eine Drehzahl- und Beschleunigungsmessung möglich. Da auch die Winkelposition mit dem Verfahren bestimmt wird, ist gleichzeitig eine genaue Positionserkennung des drehenden Bauteiles 1 möglich. 20 Das Verfahren lässt sich bei verschiedensten Bauteilen, wie Wellen, Räder, Rotoren oder dergleichen einsetzen. Patentansprüche: 25 1. Vorrichtung zur Messung der Drehzahl und/oder der Position eines drehenden Bauteils (1), insbesondere einer Welle, wobei am Bauteil (1) zumindest ein ein Signal aussendender Sender (2) angeordnet ist, dessen Signal von einem ortsfesten Empfänger (4) empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, vorzugsweise zumindest drei vonein- 30 ander beabstandete ortsfeste Empfänger (4) vorgesehen sind, und dass die Empfänger (4) in gleichen Bogenwinkeln (a) um die Drehachse (5) des drehenden Bauteils (1) voneinander entfernt angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfänger (4) den glei- 35 chen radialen Abstand (r) von der Drehachse (5) des drehenden Bauteils (1) aufweisen.
3. Verfahren zur Messung der Drehzahl und/oder der Position eines drehenden Bauteils, insbesondere einer Welle, wobei ein drehfest am Bauteil angeordneter Sender ein Signal mit fester Frequenz aussendet, welches von zumindest einem Empfänger empfangen wird, 40 dadurch gekennzeichnet, dass das Signal von mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei ortsfesten Empfängern zeitversetzt empfangen wird und dass aus den unterschiedlichen Laufzeiten der Signale zwischen dem Sender und den einzelnen Empfängern die Position des Senders und/oder die Winkeländerung des Senders pro Zeiteinheit bestimmt wird, und dass die Empfänger vor Durchführung der Messung zeitsynchronisiert werden. 45 Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 50 55