DE102005006419A1

DE102005006419A1 - Segmentzähler und Verfahren

Info

Publication number: DE102005006419A1
Application number: DE102005006419A
Authority: DE
Inventors: Olaf Dr. Simon; Steffen Quadt; Michael Müller; Jens Schäfer
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-02-12
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2025-02-13
Also published as: DE102005006419B4

Abstract

Segmentzähler zur Zählung der Anzahl überschrittener, den Segmenten jeweils zugeordneten Winkelbereichen, also Segementen, einer Welle, DOLLAR A umfassend mindestens drei Impulsdrähte, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einem relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten, DOLLAR A wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind, DOLLAR A wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zuführbar sind, wobei eine Drehrichtungserkennung vorgesehen ist, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Rücksetzung und nur ein einziger Südpol eines Dauermagneten zur Auslösung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360 DEG der Welle, wirksam ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Segmentzähler und ein Verfahren.

Aus der DE 44 07 474 C1 sind unipolar und auch bipolar wirkende Sensoren bekannt. Unipolar wirkende Impulsdrähte haben die Eigenschaft, bei Überschreitung einer äußeren magnetischen Flussdichte einen Spannungspuls abzugeben. Ein wiederholter Spannungspuls ist jedoch nur dann möglich, wenn zuvor eine ausreichende Flussdichte in umgekehrter Richtung angelegt wurde. Unipolare Impulsdrähte besitzen daher zwei Zustände:
Im ungespannten Zustand ist, wenn bereits ein Impuls durch einen Nordpol erzeugt wurde, ein weiterer Impuls erst möglich, wenn der Impulsdraht wieder gespannt wird, d.h. eine genügend negative Flussdichte anliegt.

Im gespannten Zustand kann ein Impuls ausgelöst werden, wenn die äußere Flussdichte einen genügend positiven Wert annimmt.

Ein Spannungspuls wird nur beim Übergang vom gespannten in den ungespannten Zustand erzeugt.

Aus der DE 44 07 474 C1 ist auch ein Umdrehungszähler bekannt, der mit Hilfe von Wieganddrähten und einem nicht flüchtigen Speicher in der Lage ist, unabhängig von einer externen Spannungsversorgung die Umdrehungszahl einer Welle zu detektieren.

Die in der DE 44 07 474 C1 dargelegten Ausführungsformen weisen für eine technische Umsetzung jedoch erhebliche Nachteile auf: Zum Ersten benötigen alle dargelegten Ausführungsformen, die in der Lage sind drehrichtungsabhängig die Umdrehungen zu zählen, ein magnetisches Polrad, welches auf dem Umfang mehr als einen Nord- oder mehr als einen Südpol aufweist, welche eine ausreichende Feldstärke besitzen, um die Impulsdrähte zu aktivieren oder auslösen zu können. Diese Notwendigkeit bedeutet, dass bei technischen Realisierungen mehrere Magnete auf dem Polrad applieziert werden müssen. Da dieses Applizieren einen relativ aufwendigen Prozessschritt darstellt, entsteht ein relativ hoher Aufwand und dadurch hohe Kosten.

Wesentlicher Nachteil ist auch, dass die DE 44 07 474 C1 nicht offenbart oder dem Fachmann Hinweise gibt, wie bei Verwendung von unipolar wirkenden Impulsdrähten und nur einem einzigen drehbar hierzu angeordneten Magneten eine kombinierte Vor- und Rückwärtszählung auszuführen sein könnte.

Die DE 44 07 474 C1 offenbart also nur dann ein kombinierter Vor- und Rückwärtszähler, wenn

a) entweder stationäre unipolare Impulszähler und mindestens 3 magnetische rotierende Pole mit ausreichender Feldstärke vorgesehen sind,
b) oder stationäre bipolare Impulsdrähte und ein rotierender Nordpol und ein rotierender Südpol eingesetzt werden.

Um aus den von den Wieganddrähten erzeugten Signalen eine nicht flüchtig abspeicherbare Information über die Umdrehungszahl zu erlangen, ist bei dieser Ausführungsform ein über 7 Schritte ablaufender sequenzieller Algorithmus notwendig, sowie die Abarbeitung und Aktualisierung von drei Zustandsgrößen, nämlich Zählerstand, letzter Umdrehungszustand und Drehrichtungszustand, notwendig. Die Abarbeitung dieses Prozesses muss mit der äußerst geringen Energie des Impulses des Impulsdrahtes realisiert werden. Da die typische Impulslänge eines Impulsdrahtes lediglich 10 μs beträgt, ist die Realisierung von Algorithmen mit mehreren Schritten nicht oder nur mit erheblichem Aufwand zu erreichen, beispielsweise indem die Schrittgeschwindigkeit durch zusätzliche technische Maßnahmen klein gehalten wird.

Außerdem wird eine aufwendige Impulslöschschaltung benötigt.

Darüber hinaus ist der Umdrehungszähler nur in Verbindung mit einem Feinwinkelsensor betreibbar, da anders die korrekte Umdrehungszahl N' nicht aus dem Zählerwert N gebildet werden kann.

Der hier vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Umdrehungszahlermittlung zu entwickeln, welches mit einem Minimum an Prozessschritten zur Abarbeitung nach der Auslösung eines Impulses durch einen Impulsdraht auskommt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen drehrichtungsabhängigen Umdrehungszähler weiterzubilden, der mit weniger Aufwand und zu geringeren Kosten herstellbar ist. Es soll also eine kombinierte Vor- und Rückwärtszählung von zurückgelegten Umdrehungen bestimmbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe beim Segmentzähler nach den in Anspruch 1 oder 2 oder 3, und beim Verfahren nach den in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind, dass der Segmentzähler zur Zählung der Anzahl überschrittener, den Segmenten jeweils zugeordneten Winkelbereichen, also Segmenten, einer Welle vorgesehen ist,
der Segmentzähler mindestens fünf, unipolar wirkende Impulsdrähte umfasst, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einen relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten,
wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind,
wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zuführbar sind,
wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und nur ein einziger Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind,
wobei der Dauermagnet und die Impulsdrähte derart angeordnet und der Segmentzähler derart ausgeführt ist, dass er als drehrichtungsabhängiger Umdrehungszähler ausgeführt ist, also zum drehrichtungsabhängigen Vorwärts- beziehungsweise Rückwärts-Zählen der Umdrehungen geeignet ist.

Von Vorteil ist dabei, dass nur ein Dauermagnet auf dem drehenden Teil notwendig ist, also mit einem äußerst geringen Trägheitsmoment ausführbar ist. Daher erhöht sich die Dynamik des Systems, insbesondere bei verbundenem Rotor eines Elektromotors. Des Weiteren sind der Aufwand und die Kosten beim Herstellen verringert, da nur ein einziger Dauermagnet auf dem drehenden Teil anzubringen ist.

Vorteiligerweise ist keine aufwendige Impulslöschschaltung notwendig und der Segmentzähler ist auch ohne verbundenen feinauflösenden Winkelsensor vorsehbar. Denn es kann trotzdem die korrekte Umdrehungszahl festgestellt werden.

Nach Anspruch 2 ist zusätzlich bei der Erfindung wesentlich, dass der Zählvorgang durch eine einzelne Übernahme eines Wertes in ein Register realisiert. Somit kann mit geringsten Energiemengen der Zählvorgang ausgeführt werden. Dies ist besonders wichtig bei Verwendung von Impulsdrähten als Energiequelle für den Zählvorgang. Denn diese liefern jeweils nur sehr kleine Energiepulse.

Nach Anspruch 3 ist bei der Erfindung wesentlich, dass die Energie der Impulsdrähte zumindest zum Teil zur Versorgung einer elektronischen Segmentzähleinrichtung verwendet wird und in einem als nicht flüchtigem Speicher ausgebildetem Register die aktuelle Zahl der überschrittenen Segmente sowie die aktuelle Drehrichtung speichert. Somit bleibt vorteiligerweise der Speicherinhalt auch längere Zeit erhalten, wenn keine Versorgungsspannung vorliegt sondern als Energieversorgung nur die kurzen Pulse der Impulsdrähte.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung bei dem Bestimmen der Umdrehungen aus den Signalen versorgbar. Von Vorteil ist dabei, dass keine Versorgungsschaltung notwendig ist, insbesondere keine Batterie oder ein anderer Energiespeicher, der elektrische Energie liefern kann.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind der Dauermagnet oder die Dauermagnete in radialer Richtung orientiert. Von Vorteil ist dabei, dass er beim Herstellen einfach zu positionieren ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jedem Segment einer der Impulsdrähte zugeordnet. Insbesondere umfassen die Segmente jeweils einen ungefähr gleich großen Winkelbereich.

Von Vorteil ist dabei, dass jedem Segment ein Winkelbereich zuordenbar ist und bei einer Anzahl von 5 oder mehr Segmenten sogar eine Drehrichtungserkennung und somit eine Bestimmung der korrekten Zahl der Umdrehungen ermöglicht ist, wenn ein Polrad mit nur einem Nord- und Südpol eingesetzt wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Daten mit der elektronischen Schaltung mittels eines verbundenen Bussystems austauschbar. Von Vorteil ist dabei, dass die Information über die Umdrehungszahl an irgendeinen Busteilnehmer, beispielsweise einen Umrichter, welcher die Information zur Regelung eines Elektromotors verwendet, versendbar ist.

Vorzugsweise ist die elektronische Schaltung zumindest beim Zählvorgang aus den Impulsdrähten versorgbar.

Wesentliche Merkmale bei dem Umdrehungszähler sind, dass er einen Segmentzähler der vorgenannten Art umfasst. Optional umfasst er zusätzlich einen fein auflösenden Winkelgeber zur Bestimmung der genauen Winkellage einer Welle. Von Vorteil ist dabei, dass somit ein Winkelgeber herstellbar ist, der keine Batterie aufweist und trotzdem die korrekten ganzen Umdrehungen zählen kann, also die absoluten Drehungen über die gesamte Standzeit bestimmen kann.

Wesentliche Merkmale bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zur Zählung der Anzahl überschrittener Segmente vorgesehen ist,
umfassend mindestens drei Impulsdrähte, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einem relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten,
wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind,
wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zugeführt werden,
wobei ein Drehrichtungserkennung vorgesehen ist, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und mindestens einen Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind
wobei der Zählvorgang durch eine einzelne Übernahme eines Wertes in ein Register realisiert. Von Vorteil ist dabei, dass das Zählen in nur einem Automatenlogik ausführbar ist, insbesondere also beispielsweise in nur einem Clockzyklus. Dies ist ein entscheidender und überraschender Vorteil, weil somit in der nur kurzen Zeit, in welcher die elektronische Schaltung aus der Pulsenergie der Impulsdrähte versorgbar ist, der neue Zählwert bestimmt und abgespeichert werden kann. Die typische Länge der Impulse von Impulsdrähten beträgt nämlich beispielsweise nur 10 μs. Der Algorithmus ist also derart schnell ausführbar, dass er innerhalb so kurzer und sogar noch kürzerer Zeitspannen ausführbar ist.

Wesentlich bei der Erfindung nach Anspruch 16 ist, dass eine Drehrichtungserkennung vorgesehen ist, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und mindestens einen Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind, wobei der Zählvorgang durch eine einzelne Übernahme eines Wertes in ein Register realisiert wird. Von Vorteil ist dabei, dass wenig Energie und nur eine Übernahme in das eine Register notwendig ist. Wie schon erwähnt ist somit der Vorgang ausführbar mit der geringen Energie, die von den Impulsdrähten geliefert wird.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nur ein Register beim Bestimmen der Umdrehungszahl verwendet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein sehr einfach aufgebauter Mikrochip verwendbar ist und dass das eine Register in nur einem Automatenzyklus beschreibbar ist. Hingegen wären bei Verwendung mehrerer Register mehrere Automatenzyklen notwendig zur Abarbeitung des Bestimmens und Abspeicherns des Zählerstandes.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Zählvorgang aus dem im Register gespeicherten Zählerstand Z der vorzeichenlose Modulo-K-Wert gebildet wird, wobei K die Anzahl der Impulsdrähte ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Modulo-Bildung sehr einfach, schnell und mit geringem Energieaufwand beim Ausführen realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Differenz S aus dem aus den Impulsdrähten gebildete Eingangssignal N und dem vorzeichenlose Modulo-K-Wert gebildet wird. Insbesondere wird danach einem mindestens aus Differenz S und der im Register gespeicherten Drehrichtung D gebildeten Tupel mindestens ein Tupel zugeordnet, das aus einem Additionswert und einem neuen Drehrichtungswert gebildet ist. Von Vorteil ist dabei, dass nur wenige rechnerische Schritte verwendet werden sondern wesentlich eine Tabelle verwendbar ist. Somit ist der Energieaufwand beim Ausführen des Verfahrens sehr klein und das Ergebnis sehr schnell erhältlich, insbesondere innerhalb von wenigen μs oder kürzer.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der neue Drehrichtungswert und eine Summe, welche aus dem Additionswert A und der im Register gespeicherte Zählerstand Z gebildet, als neuer Zählerstand dem Register zum Abspeichern zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass dies innerhalb der kurzen Zeitspanne, also einem Automatenzyklus, ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren als Hardware und/oder Software in einer elektronischen Schaltung eines Segmentzählers oder einer anderen Vorrichtung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren integrierbar ist in einen PC oder eine Vorrichtung, die einen Mikrocontroller umfasst.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

0: Impulsdraht
1: Impulsdraht
2: Impulsdraht
3: Impulsdraht
4: Impulsdraht
Z: Zählerstand
D: Drehrichtung
A: Additionswert
K: Anzahl der Impulsdrähte
S: Summe
D+: neuer Drehrichtungswert
Z+: neuer Zählerstand
N: Signal der Impulsdrähte

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Impulsdrahtanordnung für den erfindungsgemäßen Umdrehungszähler gezeigt. Dabei sind die gespannten Impulsdrähte (1, 2) mit einem Pfeil innerhalb eines Rechtecks symbolisiert und die nicht gespannten Impulsdrähte (0, 3, 4) mit einem Dreieck symbolisiert.
Die in der 1 eingetragenen Zustände der Impulsdrähte ergeben sich nach spätestens einer Umdrehung des Magneten im mathematisch positiven Sinn.
Vorteiligerweise sind die Impulsdrähte, also beispielsweise Wieganddrähte, auf einer Platine befestigbar. Relativ drehbar zu den Impulsdrähten (0, 1, 2, 3, 4) ist ein Permanentmagnet angeordnet, welcher beim Drehen das Spannen und Auslösen bewirken kann. Die Impulsdrähte, also Impulssensoren, sind unipolar wirkende Sensoren.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind statt der gezeigten 5 auch mehr als 5 Impulsdrähte verwendbar oder auch weniger als 5. Beträgt die Anzahl K, sind die Impulsdrähte im Kreis um den rotierenden Magneten herum angeordnet, wobei ihr Abstand ungefähr 360°/K beträgt. Bei weniger als 5 Impulsdrähten sind allerdings mindestens 2 Südpole für die Rücksetzung auf dem Polrad, also auf bei einer Umdrehung, wirksam anzuordnen.
Im Fall K = 5 und in der in 1 gezeigten Stellung wird der Segmentzähler Z mit der Zahl 0 und der Drehrichtungssinn D mit 1 (= aufwärts) initialisiert.
Das Verfahren der Segmentzählung erfolgt nun folgendermaßen. Jedem Impulsdraht wird eine Ziffer zugeordnet. Die Zuordnung erfolgt beginnend mit der Ziffer 0 für den beim Winkel 0° angeordneten Impulsdraht in mit dem Winkel aufsteigender Reihenfolge bis zur Ziffer K-1. Löst ein Impulsdraht einen Impuls aus, so dient dessen Nummer N als Eingangssignal für die Segmentzählung.
Die logische Struktur des Segmentzählers bestehend aus den Zuständen Z und D sowie dem Eingangssignal N und ist in 2 dargestellt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist keine aufwendige Impulslöschschaltung notwendig. Außerdem ist kein Feinwinkelsensor notwendig, da die korrekte Umdrehungszahl N' aus den beschriebenen Messergebnissen gebildet werden kann.
Insbesondere wird für die Ermittlung von Mehrfachumdrehungen kein Umdrehungszähler verwendet, bei dem die Information über ganze Umdrehungen in einem Zähler hinterlegt sind, sondern die Information wird in einem Winkelabschnittszähler, also einem Segmentzähler, hinterlegt.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert:
Ein Impulsdraht ist ein Sensorelement, welches in der Lage ist, einen Spannungsimpuls von etwa 3 V und etwa 10 μs zeitlicher Länge zu erzeugen. Dieser Impuls kann nicht nur als Informationsquelle sondern auch als Energiequelle verwendet werden. Ein Impulsdraht liefert diesen Spannungspuls, sobald die äußere parallel zum Sensorelement ausgerichtete magnetische Flussdichte einen Schwellwert überschreitet, hier also bewirkt durch beispielsweise den am Impulsdraht vorbeilaufender Nordpol.
Voraussetzung für die Impulsauslösung ist, dass der Impulsdraht vorher magnetisch gespannt wurde; d.h. es war eine über einem Mindestwert liegende magnetische Flussdichte antiparallel zum Sensorelement angelegt; bei der vorliegenden Erfindung wird dies durch beispielsweise den am Impulsdraht vorbeilaufender Südpol bewirkt.
2 zeigt die Automatenlogik des Segmentzählers.
Eine besonders einfache Realisierung lässt sich ableiten, wenn der Segmentzählerstand in einem K'er-Zahlensystem, also beim K = 5 in einem Fünfer-Zahlensystem, gespeichert wird.
In diesem Fall ist die Modulo-Operation trivial, da hier einfach die niederwertigste Ziffer der Zahlendarstellung zu verwenden ist.
Die anschließende Differenzbildung zweier Zahlen im Wertebereich von 0 bis K-1 mit einem Ergebnis im gleichen Wertebereich kann als einfache Tabelle realisiert werden.
Ebenso wird die anschließende Tabellenoperation in der aus dem Differenzergebnis S und dem aktuellen Drehrichtungsstand D der Additionswert A und der zukünftige Drehrichtungsstand D+ ermittelt.
Der zukünftige Segmentzählerstand Z+ bildet sich aus dem aktuellen Stand Z addiert mit dem vorzeichenbehafteten Additionswert A.
Die Werte D+, Z+ lassen sich daher allein aus Logischen 'und' und 'oder' Verknüpfungen aus den Werten D, Z und N ermitteln. Sobald ein Impuls aus einem Impulsdraht anliegt, liegen nach Ablauf der Gatterlaufzeiten gültige Werte für D+ und Z+ vor. Wird nach dieser Gatterlaufzeit ein Clock-Signal erzeugt, erhält man somit mit nur einem einzigen Schritt einen neuen gültigen Segmentzählerstand.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, wie insbesondere zur DE 44 07 474 C1 , ist es bei der dargestellten Realisierung auch nicht notwendig, nach der Berechnung eines neuen Zählerstandes die anliegende Impulsenergie zu löschen.
Selbst wenn bei der vorliegenden Erfindung bei andauernder Impulsenergie weitere Clock-Signale erzeugt werden, bleibt das Ergebnis des Segmentzählerstandes stabil erhalten. Diese Eigenschaft verringert den schaltungstechnischen Aufwand erheblich. Weiterhin wird die Zuverlässigkeit erhöht, da ein sicheres Impulslöschen kaum möglich ist, denn zur Ansteuerung des Löschtransistors wird eine Spannung benötigt, welche wiederum aber durch einen Löschtransistor abgebaut werden soll. Ein vollständiges Löschen ist daher nicht möglich.
In 2 ist auch eine Fehlererkennung realisiert. Wenn an den Eingängen die Kombinationen (S = 4, D = 1) oder (S = 1, D = 0) anliegen, ist klar, dass ein Fehler vorliegt. Denn bei funktionierenden Bauteilen können diese Kombinationen nicht entstehen.
Zusätzlich wird also eine Fehlererkennung vom Verfahren ausgeführt, insbesondere zur Erkennung des Ausfalls eines Impulsdrahtes, ohne dass ein wesentlicher Zusatzaufwand notwendig ist. Denn es muss nur von einem oder mehreren mindestens aus Differenz S und der im Register gespeicherten Drehrichtung D gebildeten Tupeln die Erzeugung eines Fehlersignals ausgelöst werden. Der Fehler wird danach übermittelt und mit Mitteln zur optischen, elektrischen oder akustischen Anzeige bemerkbar gemacht.
Eine Umsetzung des erfindungsgemäßen Segmentzählers zeigt 3.
Die dargestellte Lösung weist damit die folgenden Unterschiede zum Stand der Technik insbesondere also zur DE 44 07 474 C1 , auf:

1) Der erfindungsgemäße Segmentzähler besteht nicht aus einem nichtflüchtigen kostspieligen Speicher, welcher mehrere Adressen (für Richtungsbit, alter Zustand und Zählerwert) und sequenzielle Bedienung von Entnahme eines Wertes, Bearbeitung des Wertes und Speicherung des Wertes aufweist.
2) Erfindungsgemäß ist ein einfaches Register aus nicht flüchtigen Flip-Flop's vorgesehen.
3) Erfindungsgemäß ist der vorgesehene Segmentzähler unabhängig von einem Feindrehwinkelsensor betreibbar und als Lagegeber mit geringer Auflösung verwendbar.
4) Die in der Zählschaltung (13) der DE 44 07 474 C1 enthaltene Steuerschaltung (19), bei der eine getaktete sequenzielle Abarbeitung vorgesehen ist, entfällt und wird bei der Erfindung durch eine einfache nicht zu taktende Zähllogik ersetzt, wodurch die Abarbeitungsgeschwindigkeit bei der Erfindung erhöht wird. Bei der Erfindung ist nur noch ein Clockgenerator mit einem Puls notwendig, der den Registerausgang nach Wiederkehr von VCC aktiviert (steigende Flanke des Clock-Signals) und nach Ablauf der Gatterlaufzeiten der Zähllogik das Register den neuen Eingangswert übernehmen lässt (fallende Flanke des Clock-Signals).

Ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in 4 gezeigt. Dabei zeigt eine Variante für das erfindungsgemäße Zählverfahren für K = 3. Diese Variante besitzt den Vorzug, lediglich drei Impulsdrähte zu benötigen, jedoch den Nachteil einer aufwendigeren Polradkonstruktion mit 3 Magneten, die in geringem Winkelabstand hintereinander anzuordnen sind. Der Winkelabstand ist geringer als der zum kleinsten Segment zuzuordnende Winkelbetrag.
Ein anderes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel ist in 5a und 5b gezeigt. An Stelle der in 1 dargestellten radialen Anordnung zwischen Impulsdraht und Magnetpolrad ist dort eine axiale Anordnung ausgeführt.
Die 5a und 5b zeigen für die jeweilige axiale Anordnung von Impulsdraht und Magnet eine Schnittansicht.
Der drehbar angeordnete Magnet bei dem Ausführungsbeispiel nach 5a ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 5b als Paar von Magneten gleicher Orientierungsrichtung ersetzt.

Claims

Segmentzähler zur Zählung der Anzahl überschrittener, den Segmenten jeweils zugeordneten Winkelbereichen, also Segmenten, einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentzähler mindestens fünf, unipolar wirkende Impulsdrähte umfasst, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einen relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten, wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind, wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zuführbar sind, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und nur ein einziger Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind, wobei der Dauermagnet und die Impulsdrähte derart angeordnet und der Segmentzähler derart ausgeführt ist, dass er als drehrichtungsabhängiger Umdrehungszähler ausgeführt ist, also zum drehrichtungsabhängigen Vorwärts- beziehungsweise Rückwärts-Zählen der Umdrehungen geeignet ist.
Segmentzähler zur Zählung der Anzahl überschrittener, den Segmenten jeweils zugeordneten Winkelbereichen, also Segmenten, einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentzähler mindestens fünf, unipolar wirkende Impulsdrähte umfasst, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einen relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten, wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind, wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zuführbar sind, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und nur ein einziger Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind, wobei der Dauermagnet und die Impulsdrähte derart angeordnet und der Segmentzähler derart ausgeführt ist, dass er als drehrichtungsabhängiger Umdrehungszähler ausgeführt ist, also zum drehrichtungsabhängigen Vorwärts- beziehungsweise Rückwärts-Zählen der Umdrehungen geeignet ist, wobei der Zählvorgang durch eine einzelne Übernahme eines Wertes in ein Register realisiert.
Segmentzähler zur Zählung der Anzahl überschrittener, den Segmenten jeweils zugeordneten Winkelbereichen, also Segmenten, einer Welle, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentzähler mindestens fünf, unipolar wirkende Impulsdrähte umfasst, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einen relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten, wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind, wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zuführbar sind, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und nur ein einziger Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind, wobei der Dauermagnet und die Impulsdrähte derart angeordnet und der Segmentzähler derart ausgeführt ist, dass er als drehrichtungsabhängiger Umdrehungszähler ausgeführt ist, also zum drehrichtungsabhängigen Vorwärts- beziehungsweise Rückwärts-Zählen der Umdrehungen geeignet ist, wobei die Energie der Impulsdrähte zumindest zum Teil zur Versorgung einer elektronischen Segmentzähleinrichtung verwendet wird und in einem als nicht flüchtigem Speicher ausgebildetem Register die aktuelle Zahl der überschrittenen Segmente sowie die aktuelle Drehrichtung speichert.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wobei die elektronische Schaltung bei dem Bestimmen der Umdrehungen aus den Signalen versorgbar ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dauermagnet oder die Dauermagnete in radialer Richtung orientiert sind.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segment einer der Impulsdrähte zugeordnet ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente jeweils einen ungefähr gleich großen Winkelbereich umfassen.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Daten mit der elektronischen Schaltung mittels eines verbundenen Bussystems austauschbar sind.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung zumindest beim Zählvorgang aus den Impulsdrähten versorgbar ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Register beim Bestimmen der Umdrehungszahl verwendet wird.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung derart ausgeführt ist, dass beim Zählvorgang aus dem im Register gespeicherten Zählerstand Z der vorzeichenlose Modulo-K-Wert gebildet wird, wobei K die Anzahl der Impulsdrähte ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung Mittel zur Bildung der Differenz S aus dem aus den Impulsdrähten gebildete Eingangssignal N und dem vorzeichenlose Modulo-K-Wert umfasst.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung Mittel zur Zuordnung umfasst, die einem mindestens aus Differenz S und der im Register gespeicherten Drehrichtung D gebildeten Tupel mindestens ein Tupel zuordnet, das aus einem Additionswert und einem neuen Drehrichtungswert gebildet ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung Mittel zur Summenbildung aus Additionswert A und dem im Register gespeicherten Zählerstand Z umfasst, wobei die hierbei gebildete Summe und der neue Drehrichtungswert dem Register zum Abspeichern zuführbar ist.
Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentzähler mit einem fein auflösenden Winkelgeber verbunden ist und zur Bestimmung der ganzen Umdrehungen einer Welle vorgesehen ist.
Verfahren zur Zählung der Anzahl überschrittener Segmente mit einem Segmentzähler nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend mindestens drei Impulsdrähte, insbesondere Wieganddrähte, und mindestens einem relativ zu diesen drehbar vorgesehenen Dauermagneten, wobei die Impulsdrähte versetzt auf einem Kreisumfang angeordnet sind, wobei die Signale der Impulsdrähte einer elektronischen Schaltung zur Bestimmung der Umdrehungen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehrichtungserkennung vorgesehen ist, wobei nur ein einziger Nordpol eines Dauermagneten zur Auslösung wirksam ist und mindestens einen Südpol zur Rücksetzung jedes Impulsdrahtes bei einer vollen Drehung, also 360° der Welle, wirksam sind wobei der Zählvorgang durch eine einzelne Übernahme eines Wertes in ein Register realisiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Register beim Bestimmen der Umdrehungszahl verwendet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zählvorgang aus dem im Register gespeicherten Zählerstand Z der vorzeichenlose Modulo-K-Wert gebildet wird, wobei K die Anzahl der Impulsdrähte ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz S aus dem aus den Impulsdrähten gebildete Eingangssignal N und dem vorzeichenlose Modulo-K-Wert gebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem mindestens aus Differenz S und der im Register gespeicherten Drehrichtung D gebildeten Tupel mindestens ein Tupel zugeordnet wird, das aus einem Additionswert und einem neuen Drehrichtungswert gebildet ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der neue Drehrichtungswert und eine Summe, welche aus dem Additionswert A und der im Register gespeicherte Zählerstand Z gebildet wird, als neuer Zählerstand dem Register zum Abspeichern zugeführt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren als Hardware und/oder Software in einer elektronischen Schaltung eines Segmentzählers nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche oder einer anderen Vorrichtung ausgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Fehlererkennung vom Verfahren ausgeführt wird, insbesondere zur Erkennung des Ausfalls eines Impulsdrahtes.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von einem oder mehreren mindestens aus Differenz S und der im Register gespeicherten Drehrichtung D gebildeten Tupeln die Erzeugung eines Fehlersignals ausgelöst wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fehler übermittelt wird und mit Mitteln zur optischen, elektrischen oder akustischen Anzeige bemerkbar gemacht wird.