DE102006001599A1

DE102006001599A1 - Positionsfühler mit unausgewogenem zyklischem Verhältnis

Info

Publication number: DE102006001599A1
Application number: DE102006001599A
Authority: DE
Inventors: Bertrand Legrand
Original assignee: Electricfil Automotive SAS
Current assignee: EFI Automotive SA
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2006-10-05
Also published as: KR20060082429A; FR2880682B1; JP2006194884A; US20060152388A1; BRPI0600145A; KR101127340B1; FR2880682A1; US7248185B2

Abstract

Der erfindungsgemäße Fühler umfaßt mindestens einen drehenden Magnetcodierer (2), mindestens zwei Erfassungszellen (3, 4) und Mittel zur logischen Verarbeitung der von den Zellen gelieferten digitalen Signale. Der Fühler ist gekennzeichnet dadurch, DOLLAR A È daß mindestens die Erfassungszelle (4), die in Beziehung zu der Magnetpiste (6) angeordnet ist, die einen Einzelpol (P¶S¶) aufweist, eine Monoelementerfassungszelle ist, DOLLAR A È und daß die Elemente (7, 8, 9) zum Erzeugen der Magnetpisten und die Erfassungszellen (3, 4) derart angeordnet sind, daß das digitale Ausgangssignal (S) in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung eine gleiche konstante Periode (T) sowohl auf ihrem regelmäßigen Codierungsteil (S¶1¶) als auch auf ihrem unregelmäßigen Codierungsteil (S¶2¶) besitzt, wobei der regelmäßige Codierungsteil (S¶1¶) und der unregelmäßige Codierungsteil (S¶2¶) unausgewogene und untereinander unterschiedliche zyklische Verhältnisse besitzen.

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft das technische Gebiet der drehenden Magnetfühler des Typs, der ein Codiererelement aufweist, das sich in der Nähe einer Erfassungszelle bewegt und mindestens eine Winkelposition im Allgemeinen Sinn finden kann.
Der Gegenstand der Erfindung findet eine besonders vorteilhafte Anwendung in dem Automobilbereich, in dem ein solcher Fühler zum Beispiel im Rahmen von Zündfunktionen verwendet werden kann.

Es ist in dem bevorzugten oben genannten Gebiet bekannt, einen Magnetfühler anzuwenden, der angepaßt ist, um den Wechsel der Stärke eines Magnetfelds zu messen, wenn ein Codierer, der mit einer Reihe von Elementen, die ein variables Magnetfeld erzeugen, versehen ist, vor einer oder mehreren Meßzellen oder Erfassungszellen läuft. Jede Erfassungszelle, wie zum Beispiel eine Halleffektsonde oder Magnetowiderstandssonde liefert ein periodisches elektrisches Signal, das einem Verlauf der Stärke des von den Elementen erzeugten Magnetfelds entspricht. Jede Erfassungszelle ist mit einem Hysterese-Niveaukomparator verbunden, wie zum Beispiel mit einem Schmitt-Trigger, um klare Übergänge der Ausgangsspannung für getrennte Werte des Magnetfelds je nachdem zu erzielen, ob es zunehmend oder abnehmend variiert.

Um einen Fühler zum Erfassen einer Drehzahl zu bilden, ist es bekannt, einen Codierer herzustellen, der mit Elementen, die ein variables Magnetfeld erzeugen, versehen ist, die regelmäßig entlang eines Umfangs eingerichtet sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform bestehen die Erzeugerelemente aus Störelementen eines Magnetfelds, das von einem stationären Magneten geschaffen wird, der in der Nähe solcher Störelemente angeordnet ist. Derartige Störelemente bestehen zum Beispiel aus Zähnen, die in einem ferromagnetischen Ring eingerichtet sind.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform bestehen die ein variables Magnetfeld erzeugenden Generatoren aus Magnetpolen, die regelmäßig in einem bestimmten Abstand beabstandet sind. Ein solcher Codierer hat daher die Form eines vielpoligen Magnetrings.

Um es zu erlauben, mindestens eine Position zu bestimmen, die zum Beispiel dem oberen Zündtotpunkt eines Zylinders entspricht, ist es bekannt, eine Markierung auf dem Magnetcodierer anzubringen, gewöhnlich Einzel- oder unregelmäßiger Pol genannt. Es ist auch bekannt, zum Beispiel zwei Zähne auf dem ferromagnetischen Ring zu entfernen. Bei der Ausführungsvariante, die einen Codierer umsetzt, der in Form eines Multipolmagnetrings hergestellt ist, kann es in Betracht gezogen werden, entweder mehrere Magnetpole wegzulassen, indem ein leerer Raum gelassen wird, oder einen oder mehrere Pole mit einem gegebenen Vorzeichen durch einen oder mehrere Pole mit einem entgegengesetzten Vorzeichen zu ersetzen. Es wird daher ein Pol mit einer gegebenen Magnetisierung hergestellt, der zwischen seinen zwei benachbarten Polen eines entgegengesetzten Vorzeichens einen anderen Beabstandungsschritt im Vergleich zu dem Beabstandungsschritt der anderen Pole aufweist.

Ein solcher Fühler liefert daher ein digitales Ausgangssignal, das einen regelmäßigen Codierungsteil mit einer konstanten Periode und einen unregelmäßigen Codierungsteil mit einer unterschiedlichen, größeren Periode aufweist. Daraus ergibt sich in der Praxis eine Schwierigkeit für die Nutzung eines solchen Signals aufgrund insbesondere seines nicht periodischen Charakters auf der Ebene des Einzelpols.

Die Aufgabe der Erfindung zielt daher darauf ab, den Nachteilen des früheren Stands der Technik abzuhelfen, indem ein drehender Magnetfühler vorgeschlagen wird, der es erlaubt, zumindest eine Position zu kennzeichnen und gleichzeitig ein periodisches Signal über eine komplette Umdrehung des Fühlers zu liefern.

Um diese Aufgabe zu verwirklichen, betrifft der erfindungsgemäße Gegenstand einen Fühler, der Folgendes aufweist:

– mindestens einen drehenden Magnetcodierer, der mindestens eine erste kreisförmige Magnetpiste umfaßt, die durch eine Reihe von Elementen ausgebildet ist, die ein variables Magnetfeld erzeugen, verteilt, um N₁ Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode zu bilden, und eine zweite kreisförmige Magnetpiste, die aus einer Reihe von Elementen gebildet ist, die ein variables Magnetfeld erzeugen, verteilt, um N₂ Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode zu bilden, wobei mindestens eine der Magnetpisten mindestens einen Einzelpol umfaßt, der mindestens ein Paar von Einzelpolen erzeugenden Elementen umfaßt, die eine im Vergleich zu dem Beabstandungsschrittweite der anderen Erzeugerelemente unterschiedliche Beabstandungsschrittweite aufweisen,
– mindestens zwei Erfassungszellen, die jeweils in Bezug auf eine Magnetpiste angeordnet sind, und jeweils ein elektrisches Signal liefern, das dem Verlauf der Stärke des Magnetfelds entspricht, wobei die Erfassungszellen oder Magnetpisten untereinander versetzt sind, um es zu erlauben, zwei phasenverschobene digitale Signale zu erzielen,
– und Mittel zur logischen Verarbeitung der von den Zellen gelieferten digitalen Signale, die ein digitales Ausgangssignal liefern können, das einerseits einen regelmäßigen Codierungsteil liefern kann, der eine abwechselnde Abfolge von hohen und niedrigen Niveaus aufweist, die einem bestimmten zyklischen Verhältnis entsprechen, und andererseits einen unregelmäßigen Codierungsteil, der mindestens ein hohes Niveau und ein tiefes Niveau aufweist, die einem bestimmten zyklischen Verhältnis entsprechen.

Erfindungsgemäß:

• ist mindestens die Erfassungszelle, die in Beziehung zu der Magnetpiste, die einen Einzelpol aufweist, angeordnet ist, eine Einelement-Erfassungszelle,
• und sind die die Magnetpisten erzeugenden Elemente und die Erfassungszellen derart angeordnet, daß das digitale Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung eine gleiche konstante Periode sowohl auf seinem regelmäßigen Codierungsteil als auch auf seinem unregelmäßigen Codierungsteil besitzt, wobei der regelmäßige Codierungsteil und der unregelmäßige Codierungsteil zyklische unausgewogene und voneinander unterschiedliche Verhältnisse besitzen.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsmerkmal sind die die Magnetpisten erzeugenden Elemente und die Erfassungszellen derart angeordnet, daß das digitale Ausgangssignal in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung einen regelmäßigen Codierungsteil besitzt, dessen zyklisches unausgewogenes Verhältnis zu dem zyklischen unausgewogenen Verhältnis des unregelmäßigen Teils komplementär ist.

Zum Beispiel umfaßt mindestens eine Magnetpiste mindestens einen Einzelpol, während die andere Piste nur Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode umfaßt.

Gemäß einem Ausführungsmerkmal besitzen die N₁ Paare von Elementen, die die erste Magnetpiste erzeugen, eine Periode gleich der Periode der N₂ Paare Elemente, die zweite Magnetpiste erzeugen.

Der erfindungsgemäße Fühler setzt Mittel zur logischen Verarbeitung ein, die entweder das eine der digitalen Signale oder das andere der digitalen Signale berücksichtigen, oder das Komplementäre des einen der digitalen Signale oder des anderen der digitalen Signale.

Zu bemerken ist, daß die Erfassungszellen oder die Magnetpisten untereinander gemäß einem der aufeinander folgenden Werte versetzt sind, die das unausgewogene zyklische Verhältnis bilden.

Vorzugsweise bestehen die Erzeugerelemente aus abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform erstrecken sich die abwechselnden Nord-/Südmagnetpole ununterbrochen und zu der Bewegungsrichtung des Codierers geneigt, wobei die Magnetpole, die die Erzeugerelemente bilden, konstante Stärke haben, während mindestens bestimmte der Einzelerzeugerelemente eine zunehmende oder abnehmende Stärke in Richtung der Ränder des Codierers aufweisen.

Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform bestehen die Erzeugerelemente der zwei Pisten aus gemeinsamen abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen, die sich quer in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Codierers erstrecken, wobei die Einzelerzeugerelemente aus abwechselnden Nord-/Südmagnetpolen mit unterschiedlichen Breiten gebildet sind, während die Zellen untereinander entlang der Bewegungsrichtung des Codierers versetzt sind.

Gemäß einer bevorzugten Anwendung ist der Magnetcodierer in Drehung auf einer Welle eines Motors eines Kraftfahrzeugs verkeilt.

Verschiedene weitere Merkmale ergeben sich aus der unten stehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen, die beispielhaft und nicht einschränkend Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung zeigen.
1 stellt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fühlers dar.
1A stellt eine Ausführungsform des in 1 illustrierten Beispiels dar.
2 und 2A stellen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fühlers dar, der gemäß zwei verschiedenen Modi hergestellt ist.
3 und 3A stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fühlers dar, der gemäß zwei unterschiedlichen Modi hergestellt ist.
4 und 4A stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fühlers dar, der gemäß zwei unterschiedlichen Modi hergestellt ist.
1 stellt eine erste Ausführungsvariante eines drehenden Magnetfühlers 1 dar, der einen drehenden Magnetcodierer 2 aufweist, der in Drehung um eine Achse x durch beliebige geeignete Mittel angetrieben wird. Der Codierer 2 ist dazu bestimmt, vor mindestens zwei stationären Erfassungszellen 3, 4 abzulaufen, die jeweils mit Mitteln zur logischen Verarbeitung, die nicht dargestellt aber als solche bekannt sind, verbunden sind, die ein digitales Ausgangssignal S liefern. Es muß davon ausgegangen werden, daß eine Erfassungszelle 3, 4 mindestens ein für das variable Magnetfeld empfindliches Element umfaßt.
Bei dem dargestellten Beispiel umfaßt der Codierer eine erste kreisförmige Piste 5 und eine zweite kreisförmige Piste 6, die dazu bestimmt sind, jeweils vor einer Zelle 3, 4 abzulaufen. Es muß davon ausgegangen werden, daß die zwei Pisten 5, 6 aneinander gesetzt sein können oder nicht, so daß eine Magnetpiste dem Sinn der Erfindung gemäß dem Teil des Codierers entspricht, der bei seinem Durchlaufen vor der Zelle abläuft.
Die erste Magnetpiste 5 besteht aus einer Reihe von Elementen 7 zum Erzeugen eines variablen Magnetfelds, die verteilt sind, um N₁ Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode T₁ zu bilden. In dem dargestellten Beispiel sind die Erzeugerelemente 7 aus abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen gebildet, die jeweils in schwarz und hell in 1 dargestellt sind. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel weisen die Nord- und Südpole 7 einen gleichen regelmäßigen Beabstandungsschritt auf, das heißt sie weisen eine gleiche Breite auf.
Ebenso besteht die zweite Magnetpiste 6 aus einer Reihe von Elementen 8 zum Erzeugen eines variablen Magnetfelds, die verteilt sind, um N₂ Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode T₂ zu bilden. In dem dargestellten Beispiel bestehen die Erzeugerelemente 8 aus abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen, die jeweils in schwarz und hell in 1 dargestellt sind. In dem in 1 dargestellten Beispiel weisen die Nord- und Südpole 8 einen gleichen regelmäßigen Beabstandungsschritt auf, das heißt daß sie die gleiche Breite aufweisen. Vorteilhaft ist die Periode T₂ der Erzeugerelemente 8 gleich wie die Periode T₁ der Erzeugerelemente 7.
Gemäß einem Merkmal des Fühlers 1 umfaßt mindestens eine der Pisten, nämlich die Piste 6 in dem dargestellten Beispiel, mindestens einen Einzelpol P_S, der mindestens ein Paar von Einzelerzeugerelementen 9 umfaßt, die einen anderen Beabstandungsschritt im Vergleich mit dem Beabstandungsschritt der anderen Erzeugerelemente 8 aufweisen. Die Einzelerzeugerelemente 9 bestehen ebenfalls aus abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen, in dem dargestellten Beispiel insgesamt drei.
Natürlich kann es in Betracht gezogen werden, jede Magnetpiste 5, 6 mit Elementen zum Erzeugen eines variablen Magnetfelds 7, 8, 9 auszuführen, die aus Elementen bestehen, die ein Magnetfeld stören, das von einem stationären Element geschaffen wird, das in der Nähe der Magnetpisten angeordnet wird. In diesem Fall können die Störelemente aus Zähnen bestehen, die in einem Ring eingerichtet sind, der aus ferromagnetischem Werkstoff hergestellt wird.
Erfindungsgemäß ist mindestens die Erfassungszelle, nämlich 4 in dem dargestellten Beispiel, die in Bezug auf die Magnetpiste 6, die den Einzelpol P_S aufweist, angeordnet ist, eine Monoelementerfassungszelle, das heißt eine Zelle, die ein einziges Signal abgibt, das ein direktes Bild des erfaßten variablen Magnetfelds ist. Diese Monoelementzelle unterscheidet sich von einer so genannten Differenzialzelle, die nur ein einziges Signal liefert, das sich aus der Subtraktion von zwei Signalen ergibt, die jeweils dem Verlauf des variablen Magnetfelds genommen an zwei verschiedenen Stellen entsprechen. Die Erfassungszelle, nämlich 3 in dem dargestellten Beispiel, die in Bezug zu einer Piste angeordnet ist, die nur regelmäßige Erzeugerelemente umfaßt, kann eine Zelle des Monoelementtyps oder des Differenzialtyps sein. Jede Erfassungszelle 3, 4 ist eine Zelle mit Halleffekt, mit Differenzialhalleffekt, Halleffekt mit Flusskonzentrator, Magnetowiderstand, gigantischem Magnetowiderstand.
Vorteilhafterweise sind die Erfassungszellen 3, 4 und die Mittel zur logischen Verarbeitung fester Bestandteil eines elektronischen Mikroschaltkreises.
Jede Erfassungszelle 3, 4 liefert ein elektrisches Signal, das dem Verlauf des Magnetfelds einer Piste 5, 6 entspricht, die vor der Zelle beim Drehen des Codierers 2 abläuft. Die von den Zellen 3, 4 gelieferten Signale sind phasenverschoben und werden von den Verarbeitungsmitteln verarbeitet, um digitale Signale A und B zu erhalten, die jeweils jedem Wechsel der Nord- und Südpole der Piste, jeweils 5 und 6 entsprechen. Die von den Zellen 3, 4 gelieferten Signale werden zum Beispiel mit vorausbestimmten elektrischen Schwellenwerten verglichen, so daß digitale Signale A und B erhalten werden. Wie in der Beschreibung weiter unten erklärt, sind die Zellen 3, 4 oder die Magnetpisten 5, 6 untereinander versetzt, um zwei phasenverschobene digitale elektrische Signale A und B zu erhalten, so daß man ein Ausgangssignal S erzielt, das bestimmte Merkmale besitzt.
Erfindungsgemäß sind die Erzeugerelemente 7, 8, 9 der Magnetpisten 5, 6 und die Erfassungszellen 3 und 4 relativ zueinander so angeordnet, daß das logische digitale Ausgangssignal S in Abhängigkeit von der logischen Verarbeitung, die an die digitalen Signalen A, B, die von den Meßzellen 3, 4 geliefert werden, angewandt wird, eine konstante Periode T besitzt. In dieser Hinsicht ist zu bemerken, daß das Ausgangssignal S einerseits einen regelmäßigen Codierungsteil S₁ mit einer abwechselnden Abfolge von niedrigen Niveaus B1 mit der Dauer t_BI und hohen Niveaus H1 mit der Dauer t_H1, die einem zyklischen Verhältnis R₁ = t_H1/T1, entsprechen, aufweist. Das Ausgangssignal S umfaßt auch einen unregelmäßigen Codierungsteil S₂, der mindestens ein hohes Niveau H2 mit der Dauer t_H2 und mindestens ein niedriges Niveau B₂ mit der Dauer t_B2, die einem zyklischen Verhältnis R₂ = t_H2/T entsprechen, aufweist.
Wie klar aus 1 hervorgeht, erlaubt es die Berücksichtigung der absteigenden Flanken des Ausgangssignals S, ein Ausgangssignal S mit einer gleichen konstanten Periode T über seine ganze Dauer zu erzielen, das heißt eines, das dem gesamten Rotationsbereich des Codierers entspricht. Das Ausgangssignal S ist daher sowohl auf seinem regelmäßigen Codierungsteil S₁ als auch auf seinem unregelmäßigen Codierungsteil S₂ periodisch.
Natürlich kann es in Betracht gezogen werden, die aufsteigenden Flanken des Ausgangssignals S zu berücksichtigen, indem man insbesondere die Anordnung der Einzelerzeugerelemente 9 und die logische Verarbeitung der digitalen Signale A, B ändert, um das Ausgangssignal S mit der konstanten Periode T über den ganzen Umfang zu erzielen.
Die Erzeugerelemente 7, 8, 9 der Magnetpisten 5, 6, und die Erfassungszellen 3, 4 sind relativ zueinander so angeordnet, daß der regelmäßige Teil S₁ und der unregelmäßige Teil S₂ der Codierung des digitalen Ausgangssignals S in Abhängigkeit von der an die digitalen Signale A, B angewandten logischen Verarbeitung zyklische Verhältnisse R₁ und R₂ besitzen, die unausgewogen und untereinander unterschiedlich sind. Ein zyklisches Verhältnis wird als unausgewogen betrachtet, wenn das zyklische Verhältnis einen Wert anders als 0,5 aufweist, das heißt, daß die Zeiten t_H1 und t_B1 nicht gleich sind, oder daß die Zeiten t_H2 und t_B2 nicht gleich sind.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal ist zu bemerken, daß die Erzeugerelemente 7, 8, 9 der Magnetpisten und die Erfassungszellen 3 und 4 derart angeordnet sind, dass das digitale Ausgangssignal S in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung einen regelmäßigen Codierungsteil S₁ besitzt, dessen zyklisches unausgewogenes Verhältnis R₁ zu dem zyklischen unausgewogenen Verhältnis R₂ des unregelmäßigen Codierungsteils S₂ komplementär ist, das heißt daß R₂ = 1 – R₁.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform besitzt der regelmäßige Codierungsteil S₁ ein zyklisches Verhältnis R₁ = 0,7, das heißt, daß das hohe Signal über eine Periode T dieses regelmäßigen Codierungsteils S₁ 70 % der Zeit darstellt und das niedrige Signal 30 % der Zeit. Das zyklische Verhältnis R₁ = 0,7 wird zum Beispiel über 58 Perioden durchgeführt. Vorteilhafterweise besitzt der unregelmäßige Codierungsteil S₂ ein zyklisches Verhältnis R₂ = 0,3, das heißt, daß das hohe Signal auf der Periode T dieses unregelmäßigen Codierungsteils S₂ 30 % der Zeit darstellt und das niedrige Signal 70 % der Zeit. In dem dargestellten Beispiel wird das zyklische Verhältnis R₂ = 0,3 auf zwei Perioden durchgeführt.
Es ist natürlich klar, daß man entscheiden könnte, zyklische Verhältnisse mit unterschiedlichen und nicht komplementären Werten (R₁ ≠ 1 – R₂) durchzuführen. Man kann zum Beispiel beschließen, zyklische Verhältnisse, wie zum Beispiel R₁ = 0,7 und R₂ = 0,4 zu erzielen.
In dem in 1 dargestellten Beispiel sind die Mittel zur logischen Verarbeitung angepaßt, um die komplementäre logische Funktion „oder" oder komplementäre logische Funktion „XOR" an die phasenversetzten digitalen Signale A, B anzuwenden. Die Mittel zur logischen Verarbeitung liefern daher ein Ausgangssignal S, derart daß: S = NON(A oder B) = NOT(A XOR B)
In dem in 1 dargestellten Beispiel sind die Erfassungszellen 3 und 4 entlang einer Richtung senkrecht zu der des Ablaufens der Pisten ausgerichtet, während die Pisten 5, 6 untereinander versetzt sind, das heißt daß die Erzeugerelemente der Pisten versetzt sind. In dieser Hinsicht und in dem dargestellten Beispiel sind die Erzeugerelemente 7 und 8 mit dem gleichen Vorzeichen der Pisten 5 und 6 untereinander um einen Wert versetzt, der gleich 30 % ihrer Breite ist, der daher einem der Werte des zyklischen Verhältnisses entspricht, das in einem der Teile S₁, S₂ des digitalen Ausgangssignals S gegenwärtig ist.
1A stellt eine besondere Ausführungsform im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Beispiel dar, bei dem die Pisten 5 und 6 untereinander gemäß einem Schritt mit entgegengesetzter Richtung zu der in 1 dargestellten Richtung versetzt sind. In diesem Beispiel in 1A sind die Erzeugerelemente 7 der Piste 5 um 70 % ihrer Breite im Vergleich zu den homologen Erzeugerelementen 8 der Piste 6 in eine Richtung entgegengesetzt zu der des Versatzes, der in 1 dargestellt ist, versetzt. Die Erzeugerelemente 7, 8, 9 der Pisten 5, 6 sind gleich wie in dem in 1 dargestellten Beispiel angeordnet.
Ferner berücksichtigen in dem in 1A dargestellten Beispiel die Mittel zur logischen Verarbeitung das eine oder das andere der digitalen Signale. Die Mittel zur logischen Verarbeitung sind daher angepaßt, um die logische Funktion „oder" oder „XOR" an die phasenverschobenen digitalen Signale A, B anzuwenden. Die Mittel zur logischen Verarbeitung liefern daher ein Ausgangssignal S wie zum Beispiel: S = A oder B = A XOR B
2 und 2A stellen zwei verschiedene Ausführungsformen eines Codierers dar, die es erlauben, ein erfindungsgemäßes Ausgangssignal wie das in 1 beschriebene zu erzielen.
In den in 2 und 2A dargestellten Beispielen weisen die Pisten 5 und 6 die gleichen Merkmale auf wie die in den 1 und 1A beschriebenen Pisten 5, 6, mit der Ausnahme der Änderung, die auf der Ebene des Einzelpols P_S vorgenommen wurde. Daher entspricht der Versatz zwischen den Erzeugerelementen 7, 8 der Pisten 5, 6 für die 2 und 2A dem Versatz, der jeweils in den 1 und 1A aufscheint. Der Einzelpol umfaßt eine größere Anzahl von Paaren von Einzelerzeugerelementen 9. In dem in 2 dargestellten Beispiel liefern die Mittel zur logischen Verarbeitung ein Ausgangssignal S wie zum Beispiel: S = NON(A oder B) = NOT(A XOR B)
In dem in 2A dargestellten Beispiel liefern die Mittel zur logischen Verarbeitung ein Ausgangssignal S wie zum Beispiel: S = A oder B = A XOR B
3 und 3A stellen zwei Ausführungsformen eines Codierers 2 dar, dessen Erzeugungselemente 7, 8, 9 von einer Piste zur anderen ununterbrochen sind. Die Erzeugerelemente 7, 8, 9 sind durch abwechselnde Nord- und Südmagnetpole ausgebildet, die sich schräg zu der Bewegungsrichtung des Codierers erstrecken. Die Magnetpole, die die Erzeugerelemente 7, 8 bilden, haben eine konstante Stärke, während mindestens bestimmte der Magnetpole, die die Einzelerzeugerelemente 9 bilden, in Richtung der Ränder des Codierers eine zunehmende oder abnehmende Stärke aufweisen.
In dem in 3 dargestellten Beispiel wenden die Mittel zur logischen Verarbeitung an die phasenversetzten digitalen Signale A, B die logische Funktion „oder" oder „XOR" an, so daß das Ausgangssignal S so ist, daß: S = A oder B = (A XOR B)
In dem in 3A dargestellten Beispiel, in dem die Magnetpole in die entgegengesetzte Richtung im Vergleich zu ihrer in 3 dargestellten Neigung geneigt sind, wenden die Mittel zur logischen Verarbeitung an die phasenversetzten digitalen Signale A, B eine logische Verarbeitung an, so daß: S = NON(A oder B) = NOT(A XOR B)
4 und 4A stellen zwei Ausführungsformen eines Fühlers dar, dessen Zellen 3, 4 untereinander gemäß der Bewegungsrichtung des Codierers nach zwei getrennten Werten versetzt sind. Gemäß diesen Beispielen sind die Erzeugerelemente 7, 8 der zwei Pisten 5, 6 aus Nord- und Südmagnetpolen gemeinsam zwischen den zwei Pisten ausgebildet und erstrecken sich quer in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Codierers. Die Nord- und Südmagnetpole haben konstante und identische Stärken. Die Einzelerzeugerelemente 9 bestehen aus Nord- und Südmagnetpolen mit unterschiedlichen Breiten.
In dem in 4 dargestellten Beispiel wenden die Mittel zur logischen Verarbeitung an die phasenversetzten digitalen Signale A, B die logische Funktion „oder" oder „XOR" an, so daß das Ausgangssignal S so ist, daß: S = A oder B = A XOR B
In dem in 4A dargestellten Beispiel wenden die Mittel zur logischen Verarbeitung an die phasenversetzten digitalen Signale A, B eine logische Funktion an, so daß: S = NON(A oder B) = NOT(A XOR B)
Vorteilhafterweise ist der Codierer 2, wie er oben beschrieben ist, dazu bestimmt, auf ein drehendes Ziel im Allgemeinen Sinn montiert zu werden, ausgehend von dem mindestens eine Position bestimmt wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsmerkmal ist der erfindungsgemäße Codierer dazu bestimmt, auf eine Antriebsscheibe montiert zu werden, die am Ausgang des Motors eines Kraftfahrzeugs installiert ist, das heißt auf eine Verteilerscheibe oder auf eine der Hilfsscheiben. Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ist der Codierer 2 auf die Antriebsscheibe montiert, die sich in der Achse der Kurbelwelle befindet, um ein Erfassen des oberen Zündtotpunkts eines Zylinders zu erlauben.
Zu bemerken ist, daß die Aufgabe der Erfindung auch an die Herstellung eines Fühlers angewandt werden kann, der einen Magnetring umfaßt, der mit mehreren unregelmäßigen Polen versehen ist, die es erlauben, mehrere Positionen zu kennzeichnen. Vorteilhaft umfaßt der Magnetring zum Beispiel vier unregelmäßige Pole, die es erlauben, die Position der Zylinder eines Motors zu bestimmen. In diesem Fall ist der Codierer fest auf die Nockenwelle eines Motors eines Kraftfahrzeugs montiert. Natürlich kann der Codierer mit einem einzigen unregelmäßigen Pol auf die Nockenwelle montiert werden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Umsetzungsmerkmal ist der erfindungsgemäße Codierer dazu bestimmt, im Inneren einer Tragplatte einer dynamischen Dichtung für eine Getriebewelle montiert zu werden, welche zwischen die Kurbelwelle und das Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut ist. Der Codierer wird in Drehung von der Getriebewelle angetrieben und ist in Nähebeziehung zu den Erfassungszellen installiert, die auf die Tragplatte der Dichtung montiert sind, um einen Positionsfühler zu bilden.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Umsetzungsmerkmal ist der Codierer rotationsfest auf der Welle eines Motors eines Kraftfahrzeugs oder wird in Drehung von der Kurbelwelle oder der Nockenwelle eines Motors eines Kraftfahrzeugs angetrieben, wobei er im Inneren des Motorblocks eines solchen Fahrzeugs in Nähebeziehung mit einer Erfassungszelle installiert ist, um einen Positions- oder Drehzahlfühler zu bilden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Beispiele beschränkt, denn verschiedene Änderungen können an ihr vorgenommen werden, ohne ihren Rahmen zu verlassen.

Claims

Fühler umfassend: – mindestens einen drehenden Magnetcodierer (2), der mindestens eine erste kreisförmige Magnetpiste (5) aufweist, die von einer Reihe von Elementen (7) zum Erzeugen eines variablen Magnetfelds gebildet ist, verteilt, um (N₁) Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode (T₁) zu bilden, und eine zweite kreisförmige Magnetpiste (6), die von einer Reihe von Elementen (8) zum Erzeugen eines variablen Magnetfelds gebildet wird, verteilt, um (N₂) Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode (T₂) zu bilden, wobei mindestens eine der Magnetpisten mindestens einen Einzelpol (P_S) aufweist, der mindestens ein Paar Erzeugerelemente (9) umfaßt, das einen im Vergleich zu dem Beabstandungsschritt der anderen Erzeugerelemente unterschiedlichen Beabstandungsschritt aufweist, – mindestens zwei Erfassungszellen (3, 4), die jeweils in Beziehung mit einer Magnetpiste angeordnet sind und jede ein elektrisches Signal liefern, das dem Verlauf der Stärke des Magnetfelds entspricht, wobei die Erfassungszellen oder die Magnetpisten untereinander versetzt sind, um es zu erlauben, zwei phasenversetzte digitale Signale (A, B) zu erzielen, – und Mittel zur logischen Verarbeitung der digitalen Signale, die von den Zellen geliefert werden, angepaßt, um ein digitales Ausgangssignal (S) zu liefern, das einerseits einen regelmäßigen Codierungsteil (S₁) umfaßt, der eine abwechselnde Abfolge von hohen Niveaus und niedrigen Niveaus aufweist, die einem bestimmten zyklischen Verhältnis (R₁) entsprechen, und andererseits einen unregelmäßigen Codierungsteil (S₂), der mindestens ein hohes und ein niedriges Niveau aufweist, die einem bestimmten zyklischen Verhältnis (R₂) entsprechen, dadurch gekennzeichnet: • daß mindestens die Erfassungszelle (4), die in Bezug auf die Magnetpiste (6) angeordnet ist, die einen Einzelpol (P_S) aufweist, eine Monoelementerfassungszelle ist, • und daß die Elemente (7, 8, 9) zum Erzeugen der Magnetpisten und die Erfassungszellen (3, 4) derart angeordnet sind, daß das digitale Ausgangssignal (S) in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung eine gleiche konstante Periode (T) aufweist, und zwar sowohl auf seinem regelmäßigen Codierungsteil (S₁) als auch auf seinem unregelmäßigen Codierungsteil (S₂), wobei der regelmäßige Codierungsteil (S₁) und der unregelmäßige Codierungsteil (S₂) unausgewogene und untereinander unterschiedliche zyklische Verhältnisse (R₁, R₂) besitzen.
Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (7, 8, 9) zum Erzeugen der Magnetpisten und die Erfassungszellen (3, 4) derart angeordnet sind, daß das digitale Ausgangssignal (S) in Abhängigkeit von den Mitteln zur logischen Verarbeitung einen regelmäßigen Codierungsteil (S₁) besitzt, dessen unausgewogenes zyklisches Verhältnis (R₁) zum unausgewogenen zyklischen Verhältnis (R₂) des unregelmäßigen Teils (S₂) komplementär ist.
Fühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Magnetpiste (6) mindestens einen Einzelpol (P_S) aufweist, während die andere Piste nur Paare von Elementen mit einer bestimmten Periode aufweist.
Fühler einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die (N₁) Paare von Elementen (7) zum Erzeugen der ersten Magnetpiste (5) eine Periode (T₁) gleich der Periode (T₂) der (N₂) Paare von Elementen (8) zum Erzeugen der zweiten Magnetpiste besitzen.
Fühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur logischen Verarbeitung entweder das eine (A) der digitalen Signale oder das andere (B) der digitalen Signale oder das Komplementäre des einen (A) der digitalen Signale oder des anderen (B) der digitalen Signale berücksichtigen.
Fühler nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (3, 4) oder die Magnetpisten (5, 6) untereinander gemäß einem der Werte versetzt sind, die das unausgewogene zyklische Verhältnis (R₁ oder R₂) bilden.
Fühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugerelemente (7, 8, 9) aus abwechselnden Nord- und Südmagnetpolen gebildet sind.
Fühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die abwechselnden Nord-/Südmagnetpole ununterbrochen und zu der Bewegungsrichtung des Codierers geneigt erstrecken, wobei die Magnetpole, die die Erzeugerelemente (7, 8) bilden, konstante Stärke haben, während mindestens bestimmte der Einzelerzeugerelemente (9) eine zunehmende oder abnehmende Stärke in Richtung der Ränder des Codierers aufweisen.
Fühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugerelemente (7, 8) der zwei Pisten aus abwechselnden gemeinsamen Nord- und Südmagnetpolen ausgebildet sind, die sich quer in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Codierers erstrecken, wobei die Einzelerzeugerelemente (9) aus abwechselnden Nord-/Südmagnetpolen mit unterschiedlichen Breiten gebildet sind, während die Zellen (3, 4) untereinander entlang der Bewegungsrichtung des Codierers versetzt sind.
Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Erfassungszelle (3, 4) eine Halleffektzelle, eine Hall-Differenzeffektzelle, Hallzelle mit Flußkonzentrator, Magnetowiderstand, Riesenmagnetowiderstand ist.
Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungszellen (3, 4) und die Mittel zur logischen Verarbeitung fester Bestandteil eines elektronischen Mikroschaltkreises sind.
Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetcodierer (2) rotationsfest auf einer Welle eines Motors eines Kraftfahrzeugs ist.