CN103154408A - 包含旋转方向检测的传感器装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的传感器装置被装配成在把手柱体(100)的旋转把手(120)中使用。该传感器装置具有至少一对传感器(125)以及计数元件(113)。所述计数元件(113)和所述至少一对传感器(125)设置成可相对于彼此沿着圆形的移动路径移动。计数元件(113)和传感器(125)以如下的方式相互相对地定位，即，传感器(125)的检测区域(126)封闭移动路径的相应子区域并在移动路径的区域中相互部分地重叠。移动路径部分地延伸到所述至少一对传感器(125)的检测区域(126)外。根据本发明的旋转把手(120)被设置为能够相对于成型柱体(110)的锁定齿(111)自由旋转，并且能够以如下这样的方式激活：即，在激活期间，旋转把手(120)给可旋转操作地连接到锁定齿(111)的致动器通电，使得所述致动器在预定方向上旋转锁定齿。旋转把手(120)包括被设计成读取代码卡可读的数据的读取器(121)。此外，旋转把手(120)包括上述传感器装置。

Description

包含旋转方向检测的传感器装置

技术领域

本发明涉及传感器装置，特别是涉及用于电子把手柱体、相应地机电把手柱体的旋转把手的传感器装置。

背景技术

已知在其操作期间利用电子系统、相应地利用把手柱体的旋转把手的元件，以相应地启动容纳在叶片锁的相关成型柱体中的致动器，从而可旋转操作地将成型柱体的锁定齿连接到旋转把手。一旦操作终止，致动器关闭。通常，该操作以无触碰方式实现，比如通过像呈应答卡形式的代码卡来实现，所述代码卡被放置在旋转把手的读取器上或者保持靠近读取器，并且所述代码卡包括授权数据。读取器将读取所述数据并检查是否存在允许打开叶片锁的授权。如果检查成功，致动器被启动，相应地被通电，并且叶片可以被解锁并通过旋转把手打开。

现今，成问题的是，是否能够辨识何时门被打开或者(再次)锁上，从而能够再次取消旋转把手的启动，相应地取消致动器的操作。

旋转把手仅仅提供了很小的空间，所以不能以节约空间的方式安装增量编码器。此外，槽盘具有变脏的缺点，因而操作安全性受损。最后但非不重要的是，需要相对复杂的数据分析以便检测槽盘的旋转方向。

发明内容

本发明的目的在于至少减少现有技术的缺陷。

这个问题通过权利要求1和6的主题来解决。本发明的另外的优点和改进在从属权利要求中说明。

本发明的传感器装置适于部分地插入到把手柱体的旋转把手中。该装置包括至少一对传感器；以及计数元件。所述计数元件和至少一对传感器被设置成能够比如经由传动装置、沿着基本圆形的移位路径相对于彼此移动。换句话说，计数元件或者相应的传感器对可以被固定地设置，而与各对传感器相对应地，相应的计数元件沿着圆形的移位路径移动，即，沿着相应的圆周移动。计数元件和传感器以如下方式相互相对地定位，即，使传感器的检测区域分别包括移位路径的部分区域并在移位路径的区域中部分地相互重叠。换句话说，每个传感器检测移位路径的预定区域，两个区域因此共用一部分区域。移位路径部分地位于至少一对传感器的检测区域外侧。换句话说，两个传感器的检测区域不会检测整个移位路径。这就是为什么计数元件相继“移动”经过至少一对传感器的检测区域。比如，首先计数元件到达仅一个传感器的部分检测区域，此后计数元件到达两个传感器的重叠区域，继而接着到达另一传感器的部分检测区，之后到达无传感器检测的区域。这个过程使得可以检测移动发生的方向。此外，可以检测到向后和向前的移动，且这可以以简单的需要较少空间的装置完成。通过建立多个传感器检测区域，计数元件不必包括用于传感器功能的精细结构，像那些在槽盘中的结构。

优选地，传感器通过GMR传感器(巨磁电阻传感器)构造。换句话说，计数元件是磁性的，比如相应地是电磁化的。在简单的方式下，这种情况使得能够采用传感器的电阻作为测量值。此外，计数单元关于传感器的相对移动实现了传感器电阻相对重要的变化，这允许用于简单的求值电路。

此外，本发明的传感器装置优选地提供这样的求值电路。基于通过至少一对传感器输出的传感器信号，该求值电路适于检测计数元件何时移动经过各传感器。因而，能够检测计数元件位于哪个部分检测区域中，或者是否位于检测区域的外侧。

求值电路检测经过运动，优选地在所述检测中，求值电路将传感器信号相互XOR连接。换句话说，求值电路总是检测另一个计数元件何时“进入”或离开某部分检测区域。这是特别简单且廉价的解决方案。

优选地检测经过运动，在该检测中，该求值电路将借助于XOR连接传感器信号而形成的信号延迟预定值作为延迟信号，并且将所形成的信号XOR连接到延迟信号。因而可以生成整个输出信号，该输出信号只是包括了电平变化的脉冲，而不是具有经改变的电平的更长相位。这种情况是有利的，因为把手柱体的潜在的下游控制中被启动相当短的时间段，即仅仅在短脉冲期间被启动，这具有节能效果。

本发明的旋转把手被设置成能够相对于成型柱体的锁定齿自由地旋转。此外，该把手可以被操作，从而给致动器通电，此后所述致动器可旋转操作地将旋转把手连接到锁定齿，使得在旋转期间，旋转把手将沿着锁定齿移动。该旋转把手具有读取器，所述读取器适于读取访问数据的载体比如代码卡的数据。最后，旋转把手包括上述传感器装置的一部分。换句话说，除了传感器装置之外，旋转把手基本上保持不被触碰。致动器可以比如为马达或者线性螺线管，所述马达或者线性螺线管与联接机构联接，所述联接机构在致动器被通电时被操作成建立上述旋转连接。

优选地，在激活模式下，读取器被连接，从而能够读取访问数据的载体的数据。然而，在非激活模式下，读取器将被关闭，比如(不再)能够读取个人的访问数据的载体如代码卡的数据，所述数据包括了生物数据，相应地，记忆性访问代码(精神特征)作为访问数据。因此，在非激活模式下，读取器不使用任何能量或者几乎不使用任何能量。根据本发明，传感器装置包括上述求值电路。一旦求值电路已经检测到计数元件移动经过传感器中的一个，则所述电路适于触发读取装置的连接。换句话说，传感器装置能够完成两个工作，一方面，检测移动的方向；而另一方面，只是大体上检测旋转运动，并且所有这些都不需要任何昂贵的逻辑系统。

为此目的，求值电路优选地包括XOR元件(除OR外)，传感器信号输入到XOR元件，XOR元件的输出信号被输入到读取器或者控制系统，这启动了读取器。换句话说，可以利用传统的便宜的标准部件，这是划算的。

此外，求值电路优选地包括延时元件，上述一个XOR元件的输出信号被输入到所述延时元件。此外，该电路包括另一个XOR元件，一个XOR元件的输出信号和由延时元件形成的一个输出信号被输入到所述另一个XOR元件。所述另一个XOR元件的输出信号接着被输入读取器，继而被输入读取器的控制系统。

上述计数元件或者至少一对传感器优选地被设置成是固定的，因此上述计数元件或者至少一对传感器优选地不相对于整个旋转把手移动。在最简单的情况下，计数元件，相应地所述传感器对，被设置在成型柱体上，或者与所述柱体成一体。对应地，当旋转旋转把手时，所述传感器对，相应地计数元件被设置成通过旋转把手而沿着移位路径移动。优选地，所述传感器对，相应地计数元件因而被设置在旋转把手处或者与旋转把手成一体。换句话说，传感器能够以简单并节省空间的方式被结合。

附图说明

根据优选实施方式的下列描述，本发明的另外的特征和优点将变得清楚，其中：

图1示出了根据本发明实施方式的把手柱体的两个视图，

图2示出了传感器信号曲线，

图3示出了图1的把手柱体的扩展，并且

图4示出了图3的扩展。

具体实施方式

图1示出了作为可锁定的叶片锁的部件的把手柱体100的两个视图，即，仅仅示出了与本发明相关的部件。

根据图1a，把手柱体100包括：具有能够自由旋转的锁定齿111的成型柱体110，以及护木孔112。旋转把手120被固定到成型柱体110的一端。所述把手设有读取器121，所述读取器121联接到具有天线122的未图示的访问数据载体，以用于无触碰的接触。此外，优选的可视指示装置124被构造成作为示例的发光环的形状。最后，呈电池123或者蓄电池形状的独立电源被容纳在旋转把手120中。

如图1b中所示，旋转把手120在其朝着成型柱体110取向的一侧处包括优选地呈GMR传感器形式的四个传感器125。传感器125设置成使得：单个传感器125的用斜线区域表示的检测区域126对于每对传感器每次部分地重叠，该重叠用交叉斜线表示。

与此对应的，成型柱体110在其朝着旋转把手120取向的一侧处提供在该情况下呈两个磁体113的形式的元件，所述元件可以被传感器125检测到。

如果旋转把手120被转动，传感器125顺着相应的、优选相同的圆形轨迹移动，所述圆形轨迹的中心是旋转把手的旋转轴线。该情况使得单个传感器125的检测区域126交替移动经过磁体113中的一个。相应传感器125中的一个因而能够检测到何时相应的磁极113进入或离开相关的检测区域126。基于此，每一传感器125输出对应的信号。

优选地，所有传感器125的信号，但是至少一对传感器125即检测区域126部分地相互重叠的两个传感器的信号，被传输到数据处理逻辑系统，比如处理器。

优选地，传感器信号将分别被数字化处理。

比如，对于上部的成对传感器125来说，传感器信号S1与左传感器125相关联，而传感器信号S2与右传感器125相关联。

图2表示了传感器信号S1、S2的不同曲线。

如果磁体113位于两个传感器125的检测区域126外侧，则两个信号S1、S2，如图2a所示，具有低电平。如果磁体113进入到比如在图1b中示出的左上侧的传感器125的检测区域126，则相关信号(在该情况下为S1)变为高电平。其它信号仍然停留在低电平。如果旋转把手120继续转动，磁体113进入到两个检测区域126的重叠区域，则第二信号(在该情况下为S2)也改变到高电平。在进一步转动旋转把手120后，在某一时刻磁极113离开重叠区域并停留在两个传感器中的另一个传感器即图1b中的右上侧上的传感器125的检测区域126中。一旦磁极也离开这个检测区域126，那么信号S1、S2再次改变到低电平。图2a图示了旋转把手120三个连续实现的旋转。在这种情况下，高低电平相位的持续时间取决于旋转把手120的旋转速度。

如果旋转把手120在相反方向上旋转，则信号的历程将如图2b所示。这种情况明显之处在于现在信号S2比信号S1更早地达到和离开高电平。

图2c示出了旋转把手120并非连续地在一个方向上转动的情况。相反，在离开与信号S1相关的传感器125的检测区域126之后不久，旋转把手120转回，诸如在尚未到达与信号S2相关的传感器125的检测区域126的情况下转回而再次进入先前传感器125的检测区域126。所产生的信号历程清楚地反映了这个操作。

根据图2d，旋转把手120甚至在离开另一个传感器125的检测区域126之前被转回来，这是因为信号S2的两个高电平相位与传感器信号S1的同一个高电平相位重叠。且所产生的信号历程在此清楚地反映了这个操作。

因此，本发明的装置在于不仅能够检测旋转方向，还可以检测旋转方向的改变，而不需要任何昂贵的逻辑处理系统。

如果旋转把手120被启动，即，可旋转操作地连接到锁定齿111，明确的信号曲线使得容易地确定旋转把手120是否已经在未图示的叶片锁的解锁或者锁定方向上旋转，并因而容易地确定该连接叶片锁应该解锁或者锁定。此外，旋转把手120的旋转次数可当作基础。可以假定的是，如果访问数据的验证成功，则在旋转把手释放旋转的操作连接之前，使用者需要在解锁方向上转动旋转把手两次。

图3示出了把手柱体100的扩展。

根据图3a，传感器信号S1、S2被输入到XOR(异或)元件或者XOR门101。输出信号A被输入到控制系统102。如果信号A已经到达高电平且旋转把手120未被启动，则控制系统102具有比如启动读取器121的功能，即，在输出信号A超过预定量的高电平之后或者立刻连接读取器121或者打开读取器121。换句话说，比如想要打开门的人员能够通过简单地转动旋转把手120而启动读取器121。优选地，当启动读取器121时，指示装置124被启动，从而发出黄色光以便指示指示装置124预备好读取。

图3b示出了输出信号A关于图2中所图示的传感器信号S1、S2的曲线。

当磁体113“进入”或者离开相应的(部分的)检测区域126时，控制系统102能够利用这个布置进行识别。

图4示出了图3a中所示布置的扩展。在这种情况下，通过死区元件构造的延时元件103以及第二XOR元件101串联地连接在XOR元件101和控制系统102之间。除了第一XOR元件101的输出信号A之外，与输出信号A对应的信号V被输入到第二XOR元件101，利用该差别，借助延时元件103使信号V的曲线偏移预定时间段Δt。下面的内容对于时间点t是有效的：V(t)＝A(t-Δt)。

由此生成的第二XOR元件101的输出信号S现在作为信号S被输入到控制系统102中。延迟信号V与第二XOR元件101一起用于将具有相对较长的高电平相位的信号A修改为具有相对较短的高电平相位的信号S。换句话说，具有很短的高电平脉冲的信号可以被输入到控制系统102中。

时间Δt的持续时间被确定为使下游控制系统102即便是在最短的脉冲宽度处也能够连续可靠地检测每个脉冲。

图4b示出了根据图2a的信号S1、S2曲线的信号S1、S2、A、V和S的曲线。在这种情况下，信号A、V之间的时间延迟Δt能够再次清楚地识别出。

本发明不限于上述实施方式。

比如，可以旨在阐明传感器信号S1、S2的状态。为此目的，指示装置124比如设有例如呈RGB(红绿蓝)LED形状的多色照明装置。如果信号S1、S2都处于低电平，则LED不会亮。如果S1改变其状态为高电平，则LED辐射出红色光。如果另一信号S2也变为高电平，则LED将辐射出蓝光。现在，如果信号S1(再次)离开其高电平，则LED辐射出绿光。

作为可替换的方案，或者除了这样的可视指示装置之外，可以提供声音指示装置，该声音指示装置对于传感器信号S1、S2的每个状态可以发出特定的声音信号。

旋转柱体100，相应的旋转柱体100的旋转把手120优选地包括三个操作状态：

-睡眠模式：只有传感器125被激活；

-授权或读取模式：读取器121被连接；传感器125可能非激活；

-激活模式：旋转把手120被启动；读取器121可能被再次关闭。

在睡眠模式下，只有一个传感器125被启动，从而启动读取器121。

在激活模式下，传感器125同样被启动，从而能够比如在旋转把手120的连续激活期间，执行开门频率等的估算。

如果旋转把手120被启动，优选地传感器125保持被激活。因此，能够通过转动旋转把手120而相应地延长旋转把手120的激活时间。此外，可以旨在检测到旋转把手120已经执行了预定数量(比如：两次)的旋转之后，实现叶片锁的解锁。

此外，可以旨在关闭旋转把手120并优选地同样关闭传感器125预定时间段。

成对传感器125的数量不限。比如，能够设置3对传感器，传感器的检测区域以逐对方式部分地相互重叠。三个检测区域126可以一起检测整个移位路径，而不仅仅是检测以逐对方式相互相邻定位的重叠检测区域126。

磁体113的数量也不限。

各个磁体113可被构造成永磁体或者螺线管。

传感器125可以是基于图像、触觉、声音或者其它的任意类型。磁体113借助属于传感器125的计数元件而实现传感器的启动。

传感器125和磁体113可彼此互换。

另外地或可替换地，传感器125可用于唤醒，相应地启动读取器121。换句话说，在访问数据载体可以读取之前，使用者需要首先转动旋转把手120。

同样地，也能够实现特定的操作模式，比如紧急打开，在所述紧急打开中，旋转把手120需要以特定方式旋转，此操作将容易被本发明的传感器装置识别。

结果，本发明提供了非常简单构造的并节省空间的解决方案，用于检测优选地把手柱体100的旋转把手120的旋转运动。

附图标记列表

100 把手柱体

101 XOR元件

102 控制系统

103 延时元件

110 成型柱体

111 锁定齿

112 护木孔

113 磁性部分

120 旋转把手

121 读取器

122 天线

123 电源

124 指示装置

125 传感器

126 检测区域

A 输出信号

S 控制信号

S1、S2 传感器信号

V 延迟信号

Δt 时间延迟

Claims (10)

1.一种传感器装置，

·所述传感器装置适于部分地插入到把手柱体(100)的旋转把手(120)中，

·所述传感器装置包括

-至少一对传感器(125)，以及

-计数元件(113)，

·其中，所述计数元件(113)和所述至少一对传感器(125)

-被设置成能够沿着基本上圆形的移位路径彼此相对移动，并且

-彼此相对地定位，使得所述传感器(125)的检测区域(126)

·分别包括所述移位路径的部分区域，并且

·在所述移位路径的区域中部分地相互重叠，

·其中，所述移位路径部分地位于所述至少一对传感器(125)的所述检测区域(126)的外侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其中

·所述传感器(125)是借助于GMR传感器(125)构造的，并且

·所述计数元件(113)是磁化的。

3.根据权利要求1或2所述的装置，还包括求值电路(101；101，103，101)，所述求值电路适于基于由至少一对传感器(125)输出的传感器信号(S1、S2)而检测在每个传感器(S1、S2)处的经过的计数元件(113)。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述求值电路(101；101，103，101)检测经过运动，其中所述求值电路XOR连接所述传感器信号(S1、S2)。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述求值电路(101，103，101)检测经过运动，其中所述求值电路

·将借助于所述传感器信号(S1、S2)的XOR连接而形成的信号(A)延迟预定值(Δt)以作为延迟信号(V)，并且

·将所形成的信号(A)XOR连接到所述延迟信号(V)。

6.一种旋转把手(120)，

·所述旋转把手被设置成能够相对于成型柱体(110)的锁定齿(111)自由地旋转，

·所述旋转把手能够被启动，使得所述旋转把手(120)在启动的持续时间内给致动器通电，其中所述旋转把手(120)可旋转操作地连接到所述锁定齿(111)，并且

·所述旋转把手包括

-读取器(121)，所述读取器(121)适于读取访问数据的载

体的数据，以及

-根据前述权利要求中的一项的传感器装置。

7.根据权利要求6所述的旋转把手(120)，其中

·所述读取器(121)

-在激活模式下被连接，从而能够读取访问数据的载体的数据，并且

-在非激活模式下被关闭，从而不能读取访问数据的载体的数据，

·所述传感器装置是根据权利要求3-5中的一项构造的，并且

·如果所述求值电路(101；101，103，101)已经在所述传感器(125)中的一个处检测到经过的计数元件(113)，则所述求值电路(101；101，103，101)适于触发连接所述读取器(121)。

8.根据权利要求7所述的旋转把手(120)，其中，所述求值电路(101)包括XOR元件(101)，所述传感器信号(S1、S2)被输入到所述XOR元件(101)，并且所述XOR元件(101)的输出信号(A)被输入到所述读取器(121)或输入到启动所述读取器(121)的控制系统(102)。

9.根据权利要求8所述的旋转把手(120)，其中，所述求值电路(101，103，101)还

·包括延时元件(103)，一个XOR元件(101)的输出信号(A)被输入到所述延时元件(103)，并且

·包括另一个XOR元件(101)，

-所述一个XOR元件(101)的输出信号(A)以及由所述延时元件(103)形成的输出信号(V)被输入到所述另一个XOR元件(101)，并且

-所述另一个XOR元件(101)的输出信号(S)被输入到所述读取器(121)，相应地输入到所述控制系统(102)。

10.根据权利要求6-9中的一项所述的旋转把手(120)，其中

·所述计数元件(113)或所述至少一对传感器(125)被设置为是固定的，并且

·当转动所述旋转把手(120)时，设置所述至少一对传感器(125)，相应地所述计数元件(113)，以便通过所述旋转把手(120)沿着移位路径移动。

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