-
Die
Erfindung betrifft einen Impulsgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs,
insbesondere zum quasikontinuierlichen Durchstimmen eines Frequenzsynthesizers.
-
Ein
solcher Impulsgeber ist zum Beispiel aus der
DE 81 30 371 U1 bekannt.
Zum Erzeugen der Pulse ist eine permanentmagnetische Scheibe, über deren
Umfang verteilt magnetische Pole wechselnder Polarität angeordnet
sind, mit einer Welle verbunden, die eine Leiterplatte durchdringt
und auf deren gegenüberliegender
Seite ein Drehknopf befestigt ist. Mit einem geringen Abstand zum äußeren Umfang der
permanentmagnetischen Scheibe ist auf der Leiterplatte ein Hall-Sensor
angeordnet. Durch Drehung des Drehknopfes und der damit verbundenen
permanentmagnetischen Scheibe werden in dem Hall-Sensor Impulse
generiert. Zum Erzeugen einer Rastwirkung sind auf der Leiterplatte
zwei U-förmige
Rastteile angebracht. Sie bestehen aus einem magnetisierbaren Material
und verbinden jeweils einen Nord- und einen
Südpol
magnetisch leitend. Die beiden Rastteile sind ebenfalls mit einem
geringen Abstand am radial äußeren Umfang
der permanentmagnetischen Scheibe angeordnet.
-
Der
bekannte Impulsgeber mit Rastwirkung hat den Nachteil, daß der Hall-Sensor
und die beiden Rastteile unabhängig
voneinander auf der Leiterplatte angeordnet und fixiert werden.
Zur zuverlässigen Funktion
ist jedoch die relative Lage des Hall-Sensors bezüglich der
Rastteile von entscheidender Bedeutung. Bei der Herstellung des
bekannten Impulsgebers führt
dies zu einem hohen Justieraufwand mit entsprechend hohen Fertigungskosten.
-
Der
erforderliche große
axiale sowie radiale Bauraum ist ein weiterer Nachteil des bekannten
Impulsgebers. Insbesondere die am äußeren Umfang der permanentmagnetischen
Scheibe angeordneten Rastteile mitsamt den Halterungen, in denen
die Rastteile angeordnet sind, reduzieren die zur Bestückung der
Leiterplatte verfügbare
freie Fläche
erheblich.
-
Es
ist die Aufgabe der Erfindung einen einfach zu fertigenden Impulsgeber
zu schaffen, dessen Platzbedarf gering ist.
-
Die
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Impulsgeber mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Der
erfindungsgemäße Impulsgeber
weist eine permanentmagnetische Scheibe auf, über deren Umfang magnetische
Pole wechselnder Polarität
angeordnet sind, und die mit einem Drehknopf fest verbunden sein
kann. In axialer Richtung versetzt zu der Magnetscheibe ist ein
Verbindungsteil angeordnet, welches fest mit der Leiterplatte verbunden
sein kann und aus einem magnetisch leitendem Material besteht. Durch
die Ausbildung des Verbindungsteils als flache Scheibe, deren Durchmesser
etwa dem Durchmesser des Drehknopf entspricht, ist der beanspruchte
Bauraum auf der Leiterplatte in axialer sowie in radialer Richtung
minimiert.
-
Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Impulsgebers
möglich.
-
Der
erfindungsgemäße Impulsgeber
ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Zusammenstellungszeichnung des erfindungsgemäßen Impulsgebers;
-
2 einen
erfindungsgemäßen Impulsgeber
in montiertem Zustand;
-
3 einen
erfindungsgemäßen Impulsgeber
in montiertem Zustand als Teilaufriß;
-
4 die
Projektion der magnetischen Polaritäten der Magnetscheibe in Raststellung
auf ein Verbindungsteil;
-
5 ein
Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Impulsgeber;
-
6 eine
vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungsteils in Raststellung sowie
in Zwischenstellung; und
-
7 ein
näherungsweiser
Verlauf der rastenden Haltekraft bei Betätigung des erfindungsgemäßen Impulsgebers.
-
In 1 sind
die wesentlichen Bauteile eines erfindungsgemäßen Impulsgebers 1 in
einer Sprengzeichnung dargestellt. Ein Verbindungsteil 2,
das aus einem magnetisch leitendem Material besteht, ist auf einer
Leiterplatte 3 angeordnet und gemeinsam mit einem auf der
gegenüberliegenden
Seite der Leiterplatte 3 angeordneten Achshalter 4 durch
Verschrauben fixiert. Auf der von der Leiterplatte 3 abgewandten
Seite des Verbindungsteils 2 ist eine Magnetscheibe 5 angeordnet,
welche fest mit einem Drehknopf 6 verbunden ist. Der Drehknopf 6 und
die Magnetscheibe 5 sind gemeinsam drehbar auf einer Achse 7 gelagert.
Die Achse 7 weist an ihrem von dem Drehknopf 6 abgewandten
Ende ein Außengewinde
auf, mit dem sie eine Durchgangsöffnung 8 des
Verbindungsteils 2 durchdringt und in ein Gewinde 9 des
Achshalters 4 eingeschraubt ist.
-
Das
die Achse 7 aufnehmende Innengewinde 9 ist in
einen an dem Achshalter 4 angeordneten Zentrierstutzen 11 eingebracht.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Zentrierstutzen 11 ein zylinderförmiger Fortsatz,
der an dem Achshalter 4 angeordnet ist, und in eine Zentrierausnehmung 12 der Leiterplatte 3 einführbar ist.
Die Ausdehnung des Zentrierstutzens 11 in axialer Richtung
ist dabei größer als
die Dicke der Leiterplatte 3, so daß der Zentrierstutzen 11 zumindest
teilweise in die Durchgangsöffnung 8 des
Verbindungsteils 2 hineinragt. In den Achshalter 4 sind
Durchgangsbohrungen 14a eingebracht, welche mit zweiten
Durchgangsbohrungen 14b, die in der Leiterplatte angeordnet
sind, korrespondieren und durch die Schrauben 13 in entsprechende
Innengewinde 15 des Verbindungsteils 2 einschraubbar
sind. Das Verbindungsteil 2 wird damit auf der Leiterplatte 3 fixiert,
wobei der Achshalter 4, die Leiterplatte 3 sowie
das Verbindungsteil 2 verdrehgesichert miteinander verbunden
sind. Das Klemmen der Leiterplatte 3 zwischen dem Verbindungsteil 2 und
dem Achshalter 3 sorgt für eine hohe Belastbarkeit,
so daß Stöße gegen
den Drehknopf 6, wie sie bei der Benutzung auftreten können, keine mechanischen
Schäden
hervorrufen können.
-
Die
Magnetscheibe 5 ist beispielsweise durch eine Klebeverbindung
an einem Teil des Drehknopfs 6 fixiert. Durch die Schraubverbindung
zwischen der Achse 7 und dem Achshalter 4 läßt sich der
Abstand zwischen Magnetscheibe 5 sowie dem Verbindungsteil 2 einstellen,
indem die Achse 7 in dem Achshalter 4 verdreht
wird. Die Achse 7 ist dabei so bemessen, daß sich rückseitig
des Achshalters 4 eine Kontermutter 10 auf das
Gewinde der Achse 7 aufschrauben läßt. Mit Hilfe der Kontermutter 10 ist eine
Verdrehsicherung der Achse 7 gewährleistet und der eingestellte
Abstand fixiert.
-
Die
Magnetscheibe 5 weist über
ihren Umfang verteilt magnetische Pole abwechselnder Polarität auf, welche
gleichmäßig über den
Umfang verteilt sind. Insbesondere verläuft die Trennfläche zweier
benachbarter Polaritäten
durch die Mittelachse 23 des Impulsgebers 1. Das
in seiner Grundgeometrie scheibenförmige Verbindungsteil 2 weist über einen Teil
seines Umfangs mehrere Abschnitte 16 auf, welche durch
Aussparungen 17 voneinander getrennt sind. Die Abschnitte 16 bilden
dabei sich in radialer Richtung erstreckende Begrenzungsflächen 16a, 16b aus,
welche einen Zwischenwinkel einschließen, der so groß ist, daß die Abschnitte 16 jeweils
ein benachbartes magnetisches Polpaar abdecken. Die Aussparungen 17 sind
demgemäß in ihre
Geometrie so gewählt,
daß zwischen
den Abschnitten 16 jeweils ein Magnetpol mit der Projektion
einer Aussparung 17 identisch ist. In 4 ist
eine Projektion der magnetischen Polaritäten auf das Verbindungsteil 2 zur Verdeutlichung
dargestellt. Durch die Abschnitte 16 werden jeweils zwei
benachbarte magnetische Pole der Magnetscheibe 5 miteinander
verbunden. Dadurch wird auf die Magnetscheibe 5 eine Haltekraft ausgeübt, welche
bei Drehen des Drehknopfs 6 eine Rastwirkung der Magnetscheibe 5 und
damit des Drehknopfs 16 bewirkt. Der Drehwinkel zwischen zwei
solchen Raststellungen entspricht dem Zwischenwinkel zweier benachbarter
magnetischer Pole.
-
Zur
Erzeugung von Impulsen bei einer Drehbewegung des Drehknopfs 6 und
der damit verbundenen Magnetscheibe 5 sind auf der Leiterplatte 3 Hall-Sensoren 18a, 18b vorgesehen.
Die Hall-Sensoren 18a, 18b sind in der Ebene des
Verbindungsteils 2 angeordnet, und werden bei einer Drehbewegung
der Magnetscheibe 5 durch Magnetpole wechselnder Polarität überstrichen.
Von besonderer Bedeutung für
die Funktion ist dabei die Ausrichtung der Hall-Sensoren 18a, 18b relativ
zu den Raststellungen des Drehknopfs 6. In dem Verbindungsteil 2 sind hierzu
zwei Aufnahmeausschnitte 19a, 19b vorgesehen,
so daß zur
Montage des Impulsgebers 1 zunächst das Verbindungsteil 2 in
oben beschriebener Weise auf der Leiterplatte 3 befestigt
wird, und anschließend
die in die Aufnahmeausschnitte 19a, 19b eingebrachten
Hall-Sensoren 18a, 18b auf
der Leiterplatte 3 verlötet
werden. Durch die Verwendung des die Rastwirkung erzeugenden Verbindungsteils 2 als
Lötschablone
werden die Hall-Sensoren 18a, 18b lagerichtig
verlötet.
Eine präzise
Fertigung des Verbindungsteils 2 ist beispielsweise durch
Laserschneiden oder Stanzen des Verbindungsteils 2 möglich.
-
In 2 ist
ein erfindungsgemäßer Impulsgeber 1 in
montiertem Zustand dargestellt. Die auf der Leiterplatte 3 beanspruchte
Fläche
wird nicht durch über
den Drehknopf 6 radial überstehende Bauteile
eingeschränkt.
-
In 3 ist
eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Impulsgebers 1 dargestellt.
Der Drehknopf 6 ist dabei als Teilaufriß dargestellt. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel
besteht der Drehknopf 6 aus einer Schwungmasse 22, in
die ein Wälzlager 20 beispielsweise
eingepreßt
ist. Der Lagerinnenring des Wälzlagers 20 wird
durch die Achse 7 durchdrungen, die beispielsweise mit
einem Sicherungsring 21 axial fixiert ist. An der dem Wälzlager 20 gegenüberliegenden
Stirnseite der Schwungmasse 22 ist die Magnetscheibe 5 fixiert. Durch
die Verwendung einer Schwungmasse 22 können eine Vielzahl von Rastpositionen überdreht
werden und so bei Verwendung des Impulsgebers 1 zum Durchstimmen
eines Frequenzsynthesizers große Frequenzbereiche
schnell überbrückt werden.
-
Zur
Verdeutlichung der geometrischen Ausgestaltung des Verbindungsteils 2 ist
in 4 das Verbindungsteil 2 mit den projizierten
magnetischen Polaritäten
der Magnetscheibe 5 in einer Rastposition dargestellt.
Die Lage der Aufnahmeaussparungen 19a, 19b relativ
zu den Abschnitten 16 und den Aussparungen 17 ist
so gewählt,
daß in
Raststellung der Drehknopfs 6, also bei vollständiger Überdeckung
jeweils zweier benachbarter Magnetpole, durch einen Abschnitt 16 ein
Magnetpol mittig über
dem sensitiven Bereich 24a eines der beiden Hall-Sensoren 18a oder 18b angeordnet
ist. Die entsprechende zweite Aufnahmeaussparung 19b oder 19a ist
so in das Verbindungsteil 2 eingebracht, daß die Position
des sensitiven Bereichs 24b des zweiten Hall-Sensors 18b oder 18a bezüglich der
magnetischen Pole der Magnetscheibe 5 um ein Viertel des
zwischen zwei benachbarten identischen Polen ausgebildeten Winkels α verdreht
ist. Befindet sich die Magnetscheibe 5 in Rastposition
mit einem Pol mittig über
dem sensitiven Bereich eines Hall-Sensors 18a oder 18b,
so ist der sensitive Bereich des zweiten Hall-Sensors 18b, 18a dementsprechend
auf einer Grenzlinie zwischen zwei benachbarten magnetischen Polaritäten positioniert.
Die Information des zweiten Hall-Sensors 18a oder 18b läßt sich
zur Bestimmung der Drehrichtung des Drehknopfs 6 verwenden.
-
Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind auf der Magnetscheibe 5 vierundzwanzig Pole vorgesehen.
Durch die Verwendung einer geänderten
Anzahl von Polen kann die Schrittweite der einzelnen Raststellungen
angepaßt
werden, wobei eine entsprechende Anpassung des Verbindungsteils 2 vorzunehmen
ist.
-
5 zeigt
den erfindungsgemäßen Impulsgeber 1 in
einem Teilschnitt. Die Leiterplatte 3 ist an einem Gehäusebauteil 25 befestigt,
insbesondere an einer Gehäusefrontplatte.
Der Drehknopf 6 ragt aus dem Gehäuse des Geräts heraus. Unter einer Drehknopfkappe 27 ist
die Schwungmasse 22 angeordnet, wobei die Drehknopfkappe 27 vorzugsweise
auf die Schwungmasse 22 aufgeschraubt ist. In die Schwungmasse 22 ist
ein Wälzlager 20 eingesetzt,
in dem die Achse 7 in axialer Richtung mittels zumindest
eines Sprengrings 21 fixiert ist. In der Zeichnung ist
der durch die Schraubverbindung zwischen der Achse 7 und
dem Achshalter 4 einstellbare Abstand der Magnetscheibe 5 von
dem Verbindungsteil 2 mit dem Bezugszeichen 26 versehen.
-
6 zeigt
eine Magnetscheibe 5a mit vier Polpaaren und ein Verbindungsteil 2a,
welches zum besseren Verständnis "nach außen gestülpt" ist, also anstelle
der Verbindung der magnetischen Pole in axialer Richtung eine Verbindung
in radialer Richtung erzeugt. Im linken Teil der Darstellung befindet
sich das Verbindungsteil 2A in Raststellung. Die aufeinanderfolgenden
magnetischen Pole werden von der Magnetscheibe 5a miteinander
verbunden und so eine Rastkraft ausgeübt. Der rechte Teil der Darstellung
zeigt die Verbindungsscheibe 2a in einer Position, die
exakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Raststellungen liegt. In
dieser Stellung wird ebenfalls eine rastende Haltekraft erzeugt,
da an der Polgrenze ebenfalls zwei Bereiche entgegengesetzter magnetischer
Polarität
miteinander verbunden sind. Durch die Breite der Aussparungen 17,
die in das Verbindungsteil 2 eingebracht sind, läßt sich
das Verhältnis
der Haltekraft in Raststellung zu der Haltekraft in Zwischenstellung
bestimmen.
-
Bei
geeigneter Auswahl der Breite der Aussparungen 17 ergibt
bei Drehung der Magnetscheibe 5 über mehrere Rastpunkte RP sich
ein Verlauf 31 der Haltekraft F, der näherungsweise der Darstellung in 7 entspricht.
Durch die Erhöhung
der Haltekraft F im Bereich der Rastpunkte RP gegenüber der Haltekraft
F in dazwischen liegenden Bereichen wird das taktile Gefühl bei der
Betätigung
des Impulsgebers bestimmt.