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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur berührungslosen
Erfassung eines Drehwinkels oder eines linearen Weges aufgrund einer
Relativbewegung zwischen wenigstens zwei Körpern mit mindestens
einem kapazitiven Sensor, welcher wenigstens zwei, mit dem einen
Körper verbundene und parallel zueinander angeordnete Elektrodenplatten
sowie wenigstens ein mit dem anderen Körper verbundenes,
wenigstens teilweise in einem Zwischenraum zwischen den Elektrodenplatten
angeordnetes Element aufweist, wobei die Änderung der Kapazität
des kapazitiven Sensors abhängig von der Lage des Elements
relativ zu den Elektrodenplatten durch eine Auswerteeinrichtung
auswertbar ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 sowie ein Pedalmodul, beinhaltend wenigstens einen relativ zu
einem Lagerbock schwenkbaren Pedalhebel sowie eine Messeinrichtung
zum Aussteuern eines von der Drehlage des Pedalhebels relativ zum
Lagerbock abhängigen Signals nach dem Oberbegriff von Anspruch
11.
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Eine
solche Messeinrichtung ist beispielsweise in verschiedenen Systemen
des Fahrzeugbereichs verwendbar, in denen lineare Wege oder Drehwinkel
gemessen werden müssen, wie beispielsweise in einem Drosselklappengeber,
in einem Gaspedalwertgeber in einem Pedalmodul, in einem Karosserieeinfederungsgeber
oder in einem Winkelaufnehmer eines Scheibenwischerantriebs.
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Ein
gattungsgemäßes Fahrpedalmodul wird in der
DE 10 2005 013 442
A1 beschrieben und beinhaltet einen um eine Schwenkachse
relativ zu einem Lagerbock schwenkbaren Fahrpedalhebel, welcher durch
Schraubenfedern gegenüber dem Lagerbock abgestützt
und dadurch in seine Ausgangslage vorgespannt ist. Die Schwenkbewegungen
des Fahrpedalhebels relativ zum Lagerbock werden durch einen induktiven
Drehwinkelsensor in ein elektrisches Signal gewandelt, welches den
Drehwinkel des Fahrpedalhebels relativ zum Lagerbock repräsentiert.
Als Drehwinkelsensor dient wenigstens ein integrierter Hall-IC,
welcher eine Richtungsänderung eines Magnetfelds detektieren
kann. Das Magnetfeld wird durch zwei bipolare Magneten erzeugt,
denen der Hall-IC symmetrisch zwischengeordnet ist.
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Eine
gattungsgemäße kapazitive Messeinrichtung ist
aus dem Taschenbuch der Messtechnik von Jörg Hoffmann,
Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag, 1998 bekannt. Die
dort beschriebene kapazitive Messeinrichtung beinhaltet ein Tauchelement,
welches zwischen zwei Elektrodenplatten eintauchbar ist und dadurch
in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe in den Zwischenraum
die Dielektrizitätskonstante verändert. Diese Änderung
der Kapazität des kapazitiven Sensors ist von einer Auswerteienheit
meß- und in ein entsprechendes Weg- bzw. Winkelsignal wandelbar.
Solche kapazitiven Sensoren liefern jedoch im Vergleich zu den oben
beschriebenen induktiven Sensoren ein schwächeres Ausgangssignal.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass das Element, welches in
dem Zwischenraum zwischen den beiden Elektrodenplatten angeordnet bzw.
in diesen Zwischenraum wenigstens teilweise eintauchbar ist, insbesondere
in Relativbewegungsrichtung gesehen hintereinander angeordnete Abschnitte
mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten aufweist.
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Mit
anderen Worten wird nicht wie beim eingangs genannten Stand der
Technik ein homogenes Element aus einem bestimmten Material in den
Zwischenraum eingebracht, um dort abhängig vom Grad der Überdeckung
mit den Elektrodenplatten die Dieelektrizitätskonstante
im Zwischenraum zu verändern, indem der Anteil der Luft
z. B. verringert und der Anteil des Elements mit einer demgegenüber
anderen Dielektrizitätskonstante erhöht wird.
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Vielmehr
ist die Änderung der Dielektrizitätskonstante
im Zwischenraum auf den Aufbau des Elements selbst zurückzuführen,
welches aufgrund der dort vorhandenen Abschnitte unterschiedlicher
Dielektrizitätskonstanten eine Änderung der Kapazität
in Abhängigkeit von der Relativbewegung hervorruft. Dann
können die Materialien der Abschnitte so gewählt
werden, dass deren Dielektrizitätskonstanten beispielsweise
eine möglichst große Differenz aufweisen oder
sich stufenweise oder kontinuierlich ändern, um ein gewünschtes
leistungsstarkes Ausgangssignal zu erzeugen. Insbesondere können dann
je nach geometrischer Gestaltung und der Materialwahl der Abschnitte
und Elektroden annähernd periodische sinus- oder kosinusförmige
Signale oder auch Rechtecksignale erzeugt werden, die von einer Auswerteeinheit
leicht auswertbar sind.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch
1 angegebenen Erfindung möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform bleibt das Volumen des im Zwischenraum
zwischen den Elektrodenplatten angeordneten Elements während
der Relativbewegung konstant. Dann hängt die Änderung
der Kapazität des kapazitiven Sensors nicht mehr vom Luftanteil
bzw. dem Volumenanteil des Elements im Zwischenraum ab, sondern
auschließlich von der Geometrie und des Materials der verschiedenen
Abschnitte des Elements. Dies ermöglicht eine hohe Variabilität
in Bezug auf eine gewünschte Signalcharakteristik.
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Besonders
bevorzugt ist die Messeinrichtung zur berührungslosen Erfassung
eines Drehwinkels vorgesehen und der eine Körper ein Stator
und der andere Körper ein Rotor.
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Dann
können die Elektrodenplatten dem Stator zugeordnet sein
und je vier, in Drehrichtung gesehen entlang von konzentrischen
und sich überdeckenden Kreisen angeordnete und in Richtung
der Drehachse gesehen koaxial angeordnete Elektroden aufweisen,
von welchen je zwei sich gegenüberliegende Elektroden einer
Elektrodenplatte elektrisch gekoppelt sind und ein eigenes Ausgangssignal
erzeugen. Diese Elektroden weisen in Umfangsrichtung der Kreise
gesehen beispielsweise einen Umfangsabstand von 90 Grad zueinander
auf.
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Wenn
dann das Element dem Rotor zugeordnet ist und wenigstens zwei Abschnitte
aufweist, deren Dielektrizitätskonstante sich von der Dielektrizitätskonstante
des restlichen Materials des Elements unterscheidet, diese Abschnitte
entlang eines weiteren Kreises angeordnet sind, welcher mit den einen
Kreisen konzentrisch überdeckend ist, entlang welcher die
Elektroden des Stators angeordnet sind, und diese Abschnitte in
Umfangsrichtung des weiteren Kreises gesehen einen Umfangsabstand
von 180 Grad zueinander aufweisen, ergeben sich im Laufe der Relativbewegung
des Rotors gegenüber dem Stator näherungsweise
Sinus- und Kosinussignale, welche von einer Auswerteeinheit leicht
auswertbar sind.
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Beispielsweise
erzeugen dann die sich gegenüber liegenden elektrisch gekoppelten
einen Elektroden der Elektrodenplatten beispielsweise ein annähernd
kosinusförmiges Signal und die die sich gegenüber
liegenden elektrisch gekoppelten anderen Elektroden der Elektrodenplatten
beispielsweise ein annähernd sinusförmiges Signal,
wobei für die Auswertung dann vorzugsweise der Tangens
oder der Arcustangens aus dem Sinus- bzw. Kosinussignal herangezogen
wird.
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Gemäß einer
besonders zu bevorzugenden Anwendung der Messeinrichtung ist der
Rotor beispielsweise ein an einem Lagerbock als Stator drehbar gelagertes
Fahrpedal eines Fahrpedalmoduls zum Steuern der Leistung einer Antriebsmaschine
eines Fahrzeugs.
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Die
Erfindung betrifft deshalb auch ein Pedalmodul, insbesondere ein
Fahrpedalmodul zum Steuern der Leistung einer Antriebsmaschine eines Fahrzeugs,
beinhaltend wenigstens einen relativ zu einem Lagerbock schwenkbaren
Pedalhebel sowie eine Messeinrichtung zum Aussteuern eines von der Drehlage
des Pedalhebels relativ zum Lagerbock abhängigen Signals,
wobei die Messeinrichtung wie oben beschrieben ausgebildet ist.
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Der
genaue Aufbau der Messeinrichtung und des Pedalmoduls wird anhand
der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels klar.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
Querschnittsdarstellung eines Fahrpedalmoduls eines Fahrzeugs mit
einer kapazitiven Messeinrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung wesentlicher Bauelemente der kapazitiven
Messeinrichtung;
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3 eine
schematische Draufsicht auf einen Rotor eines kapazitiven Sensors
der Messeinrichtung von 2;
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4 eine
schematische Draufsicht auf einen Stator des kapazitiven Sensors
der Messeinrichtung von 2 mit Elektroden;
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5 eine
schematisches Schaltschema der Elektroden mit einer Auswerteeinheit
der Messeinrichtung von 2.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Das
in der 1 dargestellte Fahrpedalmodul 1 als Beispiel
für ein Pedalmodul wird zur Steuerung einer Antriebsmaschine,
vorzugsweise einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet,
deren Drosselklappe von einem Stellmotor verstellbar ist. In diesem
Fall dient das Fahrpedalmodul 1 zur Erzeugung von elektrischen
Signalen für den Stellmotor, um abhängig von der
Stellung eines Fahrpedalhebels 2 des Fahrpedalmoduls 1 die
Leistung der Brennkraftmaschine zu steuern. Die Antriebsmaschine
kann aber auch beispielsweise ein durch elektrische Signale angesteuerter
Elektromotor sein.
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Das
Fahrpedalmodul 1 wird vom Fahrer des Kraftfahrzeugs fußbetätigt
und beinhaltet den beispielsweise hängenden Fahrpedalhebel 2,
von welchem in 1 aus Maßstabsgründen
nur ein Abschnitt gezeigt ist und welcher vorzugsweise das unmittelbar
vom Fahrerfuß betätigte Gaspedal darstellt. Weiterhin
umfasst das Fahrpedalmodul 1 einen Lagerbock 4 als
Haltestruktur für den Fahrpedalhebel 4, welcher
vorzugsweise unmittelbar im Fußbereich des Fahrers mittels
von einer Bodenplatte 6 des Lagerbocks seitlich hervorragenden,
in 1 nicht sichtbaren Schraubenaugen befestigbar
ist. Darüber hinaus kann das Fahrpedalmodul 1 mit
einen mechanischen Kick-Down-Schalter 8 für ein
automatisches Getriebe des Kraftfahrzeugs versehen sein.
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Der
Fahrpedalhebel 4 ist um eine Schwenkachse 10 gegenüber
dem Lagerbock 4 schwenkbar, wobei der Fahrpedalhebel 4 durch
beispielsweise zwei, in 1 in parallelen Ebenen angeordneten Schraubenfedern 12, 14 gegenüber
dem Lagerbock 4 abgestützt und dadurch in seine
Ausgangslage vorgespannt ist. Aufgrund der Seitenansicht des Fahrpedalmoduls
in 1 ist lediglich eine der Schraubenfedern 12 stellvertretend
für die andere Schraubenfeder 14 sichtbar. Um
die Drehbewegung des Fahrpedalhebels 2 gegenüber
dem Lagerbock 4 in eine lineare Bewegung zu wandeln, sind
die Schraubenfedern 12, 14 mit ihrem einen Ende
an einer am Lagerbock 4 ausgebildeten Stützfläche 16 und
mit ihrem anderen Ende an einem in Bezug zur Schwenkachse 10 einen
Hebelarm bildenden Stützarm 18 des Fahrpedalhebels 4 abgestützt.
Dabei ist dem Stützarm 18 des Fahrpedalhebels 4 und
den anderen Enden der Schraubenfedern 12, 14 ein
im Lagerbock 4 in Spannrichtung der Schraubenfedern 12, 14 linear geführtes
Druckelement 20 zwischengeordnet.
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Die
Kontaktfläche des Stützarms 18 des Fahrpedalhebels 2 mit
dem Druckelement 20 ist als vorzugsweise ballig konvexe
Wälzfläche 22 ausgebildet, so dass das
Druckelement 20 an dieser Wälzfläche 22 abwälzen
kann, wenn der Fahrpedalhebel 2 um die Schwenkachse 10 geschwenkt
und dadurch eine geringfügige radiale Relativbewegung zwischen dem
Stützarm 18 und dem Druckelement 20 stattfindet.
Dadurch kann verhindert werden, dass die Schraubenfedern 12, 14 beim
Spannen während einer Fahrpedalbewegung ausknicken. Denn
durch die lineare Zwangsführung des Druckelements 20 im
Lagerbock 4 ist die parallel zu den Mittelachsen der Schraubenfedern 12, 14 verlaufende
lineare Spannrichtung X vorgegeben (siehe 1). Die
beim Abwälzen des Stützarms 18 am Druckelement 20 auftretenden
Querkräfte werden dann durch die Führungen, an
denen das Druckelement 20 geführt ist, in den
Lagerbock 4 abgeleitet und nicht auf die Federelemente 12, 14 übertragen,
welche dann querkraftfrei sind.
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Das
Druckelement 20 kann durch die Wirkung der von den Schraubenfedern 12, 14 ausgeübten
Druckkräfte in der Ausgangslage des Fahrpedalhebels 4,
d. h. in einer Leerlaufstellung, gegen einen Anschlag 24 am
Lagerbock 4 derart abgestützt sein, dass im wesentlichen
keine Federkräfte auf den Fahrpedalhebel 2 wirken.
In der Ausgangslage des Fahrpedalhebels 2 werden die Federkräfte
folglich über den Anschlag 24 im Lagerbock 4 abgestützt. Somit
ist der Stützarm 18 in der Ausgangsstellung dem
Druckelement 20 und dem Anschlag 24 nahezu kraftfrei
zwischengeordnet. Bei Betätigung des Fahrpedalhebels 2 rückt
der Stützarm 18 vom Anschlag 24 weg und
spannt über das Druckelement 20 die Schraubenfedern 12, 14,
welche dann eine der Betätigungskraft entgegen gerichtete
Federkraft auf den Fahrpedalhebel 2 ausüben.
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Die
Schwenkbewegungen des Fahrpedalhebels 2 relativ zum Lagerbock 4 werden
durch eine teilweise in 2 gezeigte Messeinrichtung 26 in
ein elektrisches Signal gewandelt, welches den Drehwinkel β des
Fahrpedalhebels 2 relativ zum Lagerbock 4 repräsentiert.
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Die
Messeinrichtung 26 umfasst wenigstens einen kapazitiven
Sensor 28, welcher wenigstens zwei, beispielsweise mit
dem Lagerbock 4 verbundene und parallel zueinander angeordnete
Elektrodenplatten oder Kondensatorplatten 30, 32 sowie
wenigstens ein mit dem Fahrpedalhebel 2 verbundenes, in
einem Zwischenraum 34 zwischen den Elektrodenplatten 30, 32 angeordnetes
Element 36 als Dielektrikum aufweist. Die Änderung
der Kapazität C des kapazitiven Sensors 28 abhängig
von der Lage des Elements 36 relativ zu den Elektrodenplatten 30, 32 ist
dann durch eine Auswerteeinheit 38 auswertbar. Der kapazitive
Sensor 28 ist dabei als Zweiplattenkondensator aufgebaut.
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Für
die Kapazität C eines solchen Zweiplattenkondensators gilt
allgemein:
wobei:
- A
- die Fläche
der Kondensatorplatte oder Elektrodeplatte 30, 32,
- l
- der Abstand der Kondensatorplatten
oder Elektrodenplatten 30, 32, und
- ε
- die Dieelektrzitätskonstante
des sich im Zwischenraum 34 zwischen den Kondensatorplatten
oder Elektrodenplatten 30, 32 befindlichen Materials
ist.
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Die
Kapazität C des Zweiplattenkondensators 28 kann
dann durch den Grad der Überdeckung des in den Zwischenraum 34 zwischen
den Elektrodenplatten 30, 32 eingebrachten Elements 36 mit
den Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b der
Elektrodenplatten 30, 32 verändert werden, insbesondere
bedingt durch den Drehwinkel β des Fahrpedalhebels 2 relativ
zum Lagerbock 4, wenn beispielsweise der Lagerbock 4 mit
den Elektrodenplatten 30, 32 und das Element 36 mit
dem Fahrpedalhebel 2 verbunden ist.
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Dabei
weist das Element 36, welches in dem Zwischenraum 34 zwischen
den beiden Elektrodenplatten 30, 32 angeordnet
ist, in Relativbewegungsrichtung, hier also in Umfangsrichtung gesehen
hintereinander angeordnete Abschnitte 56, 57 mit
unterschiedlichen oder voneinander abweichenden Dielektrizitätskonstanten
auf. Die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten im
Zwischenraum 34 sind daher auf den Aufbau des Elements 36 zurückzuführen, welches
aufgrund seiner Abschnitte 56, 57 unterschiedlicher
Dielektrizitätskonstanten eine Änderung der Kapazität
des kapazitiven Sensors 28 in Abhängigkeit von
der Relativbewegung zwischen dem Fahrpedalhebel 2 und dem
Lagerbock 4 hervorruft.
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Gemäß der
bevorzugten Ausführungsform bleibt das im Zwischenraum 34 zwischen
den Elektrodenplatten 30, 32 befindliche Volumen
des Elements 36 während der Relativbewegung zwischen dem
Fahrpedalhebel 2 und dem Lagerbock 4 konstant.
Dann hängt die Änderung der Kapazität
des kapazitiven Sensors 28 auschließlich von der
Geometrie und dem jeweiligen Material der Abschnitte 56, 57 des
Elements 36 ab. Es sind aber noch weitere Ausführungsformen
denkbar, bei denen das Element 36 abhängig von
der Relativdrehbewegung zwischen dem Fahrpedalhebel 2 und
dem Lagerbock 4 mehr oder weniger tief in den Zwischenraum 34 zwischen
den Elektrodenplatten 30, 32 eintaucht. In diesem
Fall befinden sich also abhängig von der Relativdrehbewegung
unterschiedliche Volumenanteile oder unterschiedliche Querschnitte
des Elements 36 im Zwischenraum zwischen den Elektrodenplatten 30, 32.
Auch sind selbstverständlich Ausführungsformen
denkbar, bei welchen die Relativbewegung in einer linearen Bewegung
besteht.
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Gemäß der
bevorzugten Anwendung der Messeinrichtung 26 in einem Fahrpedalmodul 1 zur Messung
des Drehwinkels β zwischen dem Fahrpedalhebel 2 und
dem Lagerbock 4 können die Elektrodenplatten 30, 21 gemäß 2 bis 4 beispielsweise
vier, in Drehbewegungsrichtung gesehen entlang eines Kreises 40, 42 angeordnete
und in Bezug auf die Elektrodenplatten 30, 32 koaxial
angeordnete flächige Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b aufweisen,
von welchen je zwei sich gegenüberliegende Elektroden 44a, 48a und 46a, 50a sowie 44b, 48b und 46b, 50b je
Elektrodenplatte 30, 32 an eine hier nicht gezeigte
Spannungsquelle angeschlossen und elektrisch gekoppelt sind und
jeweils ein eigenes Ausgangssignal erzeugen (5). Von
den Elektrodenplatten 30, 32 ist in 4 nur eine
untere Elektrodenplatte 32 exemplarisch für die obere
Elektrodenplatte 30 gezeigt.
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Diese
Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b sind
beispielsweise kreisförmig ausgebildet, äquidistant
von einem Mittelpunkt 52, 54 des jeweiligen Kreises 40, 42 angeordnet
und weisen in Umfangsrichtung der Kreise 40, 42 gesehen
beispielsweise einen Umfangsabstand von 90 Grad zueinander auf.
Die Kreise 40, 42 weisen beispielsweise einen
identischen Radius auf.
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Die
Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b sind
dabei bevorzugt an den zueinander oder in den Zwischenraum 34 weisenden
Flächen der Elektrodenplatten 30, 32 angeordnet.
Es bietet sich an, die mit der Spannungsquelle verbundenen Elektrodenplatten 30, 32 mit
dem Lagerbock 4 zu verbinden, und zwar so, dass sie senkrecht
zur Schwenkachse 10 des Fahrpedalhebels 2 relativ zum
Lagerbock 4 angeordnet sind und die Mittelpunkte 52, 54 der
Kreise 40, 42, entlang welcher die Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b angeordnet
sind, konzentrisch oder koaxial mit der Schwenkachse 10 ist.
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Das
Element 36 des kapazitiven Sensors 28 ist beispielsweise
als kreisförmige, koaxial oder konzentrisch mit der Schwenkachse 10 angeordnete Platte
ausgebildet und mit dem Fahrpedalhebel 2 verbunden. Wie 3 zeigt,
trägt die Platte 36 vorzugsweise zwei kreisförmige
Einsätze 56, welche mit Radialabstand vom Mittelpunkt 58 eines
weiteren Kreises 60 äquidistant angeordnet sind
und deren Dielektrizitätskonstante sich von der Dielektrizitätskonstante
des restlichen Materials 57 der Platte 36 unterscheidet.
Besonders bevorzugt bestehen diese Einsätze 56 aus
einem keramischen Material, beispielsweise aus Bariumtitanat, welches
eine in Bezug zu Luft relative Dielektrizitätskonstante
von 10000 aufweist. Demgegenüber besteht der Rest 57 der
Platte 36 aus einem Material mit demgegenüber
wesentlich niedrigerer Dielektrizitätskonstante, beispielsweise aus
einem Material, das in Bezug zu Luft eine relative Dielektrizitätskonstante
von 80 aufweist.
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Die
beispielsweise Einsätze 56 sind in die kreisförmige
Platte 36 eingebettet, wobei ihre Mittelpunkte auf dem
weiteren Kreis 60 angeordnet sind, welcher sich mit den
einen Kreisen 40, 42 konzentrisch überdeckt,
auf dem die Mittelpunkte der Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b des Stators
des kapazitiven Sensors 28 liegen, welcher durch die Elektrodenplatten 32, 32 gebildet
wird. Weiterhin weisen die Einsätze 56 der Platte 36 in
Umfangsrichtung des weiteren Kreises 60 gesehen einen Umfangsabstand
von 180 Grad zueinander auf, wie insbesondere aus 3 hervorgeht.
Dadurch ergeben sich im Laufe der Relativbewegung des Fahrpedalhebels 2 gegenüber
dem Lagerbock 4 näherungsweise Sinus- und Kosinussignale.
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Beispielsweise
erzeugen dann die sich gegenüber liegenden elektrisch gekoppelten
einen Elektroden 44a, 48a bzw. 44b, 48b der
Elektrodenplatten 30, 32 beispielsweise ein annähernd
kosinusförmiges Signal und die sich gegenüber
liegenden elektrisch gekoppelten anderen Elektroden 46a, 50a und 46b, 50b der
Elektrodenplatten 30, 32 beispielsweise ein annähernd
sinusförmiges Signal. Die Verschaltung der Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b wird
insbesondere durch 5 deutlich, wo die Anschlüsse
der Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b beispielsweise über
Inverter 62 in die elektronische Auswerteeinheit 38 eingesteuert
werden.
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In
der Auswerteeinheit 38 wird für die Auswertung
der von den Elektroden 44a, 46a, 48a, 50a bzw. 44b, 46b, 48b, 50b ausgesteuerten
Signale vorzugsweise der Tangens oder der Arcustangens aus dem Sinus-
bzw. Kosinussignal herangezogen, um den Drehwinkel β zwischen
dem Fahrpedalhebel 2 und dem Lagerbock 4 zu ermitteln: tan(β) = A sin(β)/A cos(β) (1)wobei A die
Signalamplitude ist, welche aus Gleichung (1) herausgekürzt
werden kann, so dass die Versorgungsspannung, welche proportional
zur Signalamplitude ist, in vorteilhafter Weise keinen Einfluss
auf das Messergebnis hat.
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Für
den Arcustangens des Drehwinkels β gilt dann: arctan(β) = arctan(sin(β)/cos(β)) (2)oder: β = arctan(sin(β)/cos((β)) (3)
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Die
Signale können entweder als analoge Signale direkt verarbeitet
oder in der Auswerteinheit 38 digitalisiert werden. Möglichkeiten
zur Signalverarbeitung bestehen in dem Cordic-Algorithmus, durch Pulsweitenmodulation
(PWM) oder durch Frequenzumtastung (FSK Frequency Shift Keying).
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Die
beschriebene Messeinrichtung 26 ist außer in Fahrpedalmoduln 1 in
allen Systemen verwendbar, in denen Drehwinkel oder lineare Wege
gemessen werden müssen, im Kraftfahrzeugbereich beispielsweise
in einem Drosselklappengeber, in einem Karosserieeinfederungsgeber
oder in einem Winkelaufnehmer eines Scheibenwischerantriebs.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005013442
A1 [0003]
