DE102009039209A1 - Signal generator i.e. electrical switch, for use in e.g. rotation angle sensor, has coil provided at pole plates, where voltage impulse, which is generated during rotation of rotor in coil, is evaluated as switch signal - Google Patents

Signal generator i.e. electrical switch, for use in e.g. rotation angle sensor, has coil provided at pole plates, where voltage impulse, which is generated during rotation of rotor in coil, is evaluated as switch signal Download PDF

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Abstract

The generator (1) has a magnetized rotor (2) arranged between pole plates (3), and a coil (4) provided at the pole plates, where voltage impulse (5), which is generated during rotation of the rotor in the coil, is evaluated as switch signal. The rotor is operatively connected with an operating element (6) such that actuation of the operating element moves the rotor. The coil is electrically connected with an amplifier for amplifying the voltage pulse and electrically connected with a counter (8) for counting the voltage pulse.

Description

Die Erfindung betrifft einen Signalgeber.The invention relates to a signal generator.

Ein solcher Signalgeber kann in Anwendungen eingesetzt werden, in denen bisher einfache Drehwinkelsensoren oder Bitgeneratoren eingesetzt werden. Desweiteren ist ein Einsatz als berührungsloser und/oder stromloser Schalter möglich. Ebenso kann der Signalgeber als elektrischer Schalter mit einer haptischen und/oder taktilen Rückmeldung Verwendung finden.Such a signal generator can be used in applications in which hitherto simple rotary angle sensors or bit generators are used. Furthermore, use as a contactless and / or currentless switch is possible. Likewise, the signal generator can be used as an electrical switch with a haptic and / or tactile feedback.

Elektrische Schalter mit einem elektromechanischen Kontaktsystem zur Erzeugung von Schaltpulsen sind an sich bekannt. An die heutigen Schaltsysteme werden immer höhere Forderungen gestellt, die sich mit traditionellen Lösungen nur noch durch erhöhten technischen Aufwand realisieren lassen. Aktuelle Forderungen sind beispielsweise die folgenden:

  • – Berührungsloser Schalter,
  • – Alterungsunabhängigkeit,
  • – Lebensdauer unabhängig von den getätigten Schaltzyklen,
  • – Abbrandsicherheit, Oxidationssicherheit etc.,
  • – Mehrere Schaltmöglichkeiten sind in einem Schalter vereint, die individuell zu oder abgeschaltet werden können, z. B. Ein/Aus Schalter, Wechselschalter, Bitgenerator,
  • – Schalter mit haptischer Rückmeldung.
Electric switches with an electromechanical contact system for generating switching pulses are known per se. Ever-increasing demands are placed on today's switching systems, which can only be achieved with traditional solutions through increased technical complexity. Current demands include the following:
  • - Non-contact switch,
  • - non-aging,
  • - life independent of the switching cycles,
  • - burn-up safety, oxidation safety etc.,
  • - Several switching options are combined in a switch that can be switched on or off individually, z. B. On / Off switch, changeover switch, bit generator,
  • - Switch with haptic feedback.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach ausgestalteten Signalgeber, insbesondere in der Art eines elektrischen Schalters, zu schaffen.The invention has for its object to provide a simply designed signal generator, in particular in the manner of an electrical switch.

Diese Aufgabe wird bei einem Signalgeber durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a signal generator by the features of claim 1.

Der erfindungsgemäße Signalgeber, der insbesondere in der Art eines elektrischen Schalters arbeitet, weist einen wenigstens zweifach magnetisierten Rotor sowie Polbleche auf, zwischen denen der Rotor drehbewegbar angeordnet ist. An wenigstens einem Polblech befindet sich eine Spule. Der bei Drehung des Rotors in der Spule erzeugte Spannungsimpuls wird als Schaltsignal ausgewertet. Geschaffen ist damit ein berührungsloser Schalter, der mit verschiedenen Zusatzfunktionen versehen werden kann. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The signal generator according to the invention, which operates in particular in the manner of an electrical switch, has an at least two-fold magnetized rotor and pole plates, between which the rotor is arranged rotatably movable. At least one pole piece is a coil. The voltage pulse generated during rotation of the rotor in the coil is evaluated as a switching signal. This creates a non-contact switch that can be equipped with various additional functions. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In weiterer Ausgestaltung steht der Rotor mit einem vom Benutzer betätigbaren Betätigungsorgan, beispielsweise in der Art eines Schaltknopfes, Drehknopfes o. dgl., in Wirkverbindung, wobei die Betätigung des Betätigungsorgans den Rotor zur Erzeugung des Schaltsignals bewegt. Desweiteren kann die Spule mit einem Verstärker zur Verstärkung des Spannungsimpulses in elektrischer Verbindung stehen. Zweckmäßigerweise steht weiterhin die Spule mit einem Zähler zur Zählung der erzeugten Spannungsimpulse in elektrischer Verbindung.In a further embodiment, the rotor is in operative connection with a user-operable actuating member, for example in the manner of a switch knob, rotary knob or the like, the actuation of the actuator moving the rotor to produce the switching signal. Furthermore, the coil may be in electrical connection with an amplifier for amplifying the voltage pulse. Expediently, furthermore, the coil is in electrical connection with a counter for counting the generated voltage pulses.

Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des Signalgebers ist nachfolgendes festzustellen. Ein zwei- oder mehrfach magnetisierter Rotor ist zwischen zwei Polblechen, die mit einer entsprechenden Spulenwicklung versehen sind, radial beweglich platziert. In Ruhelage richtet sich der Rotor magnetisch zwischen den beiden Polblechen aus. Wird nun eine Drehbewegung auf den Rotor eingeleitet, beispielsweise beim 2-poligen Rotor um 180°, so induziert das Magnetfeld vom Rotor einen Schaltimpuls zwischen den Spulenanschlüssen. Wird in entgegen gesetzter Richtung eine Drehbewegung auf den Rotor eingeleitet, so wird ein umgekehrter Schaltimpuls zwischen den Spulenanschlüssen erzeugt, womit eine Rechts-/Links-Erkennung ermöglicht ist. Je nachdem welche Lasten zu schalten sind, muss dieses Signal gegebenenfalls verstärkt werden. Die Auswertung der Signale in einem Zählregister ergibt einen Bitgenerator. Durch eine Auswertung der Schalt-Kennlinien sind weitere Anwendungen vorstellbar.For a particularly preferred embodiment of the signal generator is to be determined below. A two- or multi-magnetized rotor is placed radially movable between two pole plates, which are provided with a corresponding coil winding. In the rest position, the rotor magnetically aligns between the two pole plates. Now, if a rotary motion is introduced to the rotor, for example in the case of the 2-pole rotor by 180 °, then the magnetic field from the rotor induces a switching pulse between the coil terminals. If a rotational movement is introduced into the rotor in the opposite direction, then a reverse switching pulse is generated between the coil terminals, whereby a right / left detection is possible. Depending on which loads are to be switched, this signal must be amplified if necessary. The evaluation of the signals in a counting register results in a bit generator. By evaluating the switching characteristics further applications are conceivable.

Durch die magnetische Anhaftung der Pole vom Magneten an den Polblechen entsteht eine taktile Rückmeldung beim Weiterschalten des Rotors. Diese Haptik ist einstellbar durch eine Erhöhung der Polteilung oder durch Vergrößern des Durchmessers des Rotors. Desweiteren kann die Auflösung durch eine vorgeschaltete Übersetzung verändert werden. Durch eine Bestromung der Spule wird der Magnet stärker im Magnetfeld gehalten und somit die Schalthaptik verändert. Bei einer sehr starken Bestromung entsteht für den Anwender eine Art Endanschlag, welcher zerstörungsfrei mit einem Missbrauchsdrehmoment überfahren werden kann.The magnetic adhesion of the poles from the magnet to the pole plates results in a tactile feedback when switching the rotor. This haptic is adjustable by increasing the pole pitch or by increasing the diameter of the rotor. Furthermore, the resolution can be changed by an upstream translation. By energizing the coil, the magnet is held stronger in the magnetic field and thus changes the switching feel. In the case of a very strong energization, a kind of end stop is created for the user, which can be run over non-destructively with a misuse torque.

Werden die Polbleche entsprechend unsymmetrisch um den Rotor angeordnet und mit einer entsprechenden zweiten Spule ausgerüstet, wie das bei heutigen bidirektionalen Schrittmotoren der Fall ist, so kann ein Schaltknopf wieder in seine Ausgangsstellung eigenständig zurückfahren. Durch diese eigenständige Bewegung kann beispielsweise nach dem Abfahren einer Einlern-Funktion diese nochmals für den Anwender abgefahren werden.If the pole plates are arranged correspondingly asymmetrically around the rotor and equipped with a corresponding second coil, as is the case with today's bidirectional stepper motors, then a switching button can return to its original position independently. This autonomous movement, for example, after the shutdown of a teach-in function, this can be traversed again for the user.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in Nachfolgendem:

  • – Die Schalt-Haptik kann individuell durch entsprechendes Bestromen der Spule eingestellt werden.
  • – Durch sehr hohe Bestromung der Spule kann dem Benutzer ein Endanschlag signalisiert werden, wobei ein Überdrehen mit überhöhter Missbrauchskraft zu keiner Beschädigung führt.
  • – Die Drehrichtung ist erkennbar durch die umgekehrte Induktion.
  • – Das Schaltsignal wird eigenständig erzeugt, womit eine Wake-Funktion für die Besthaltung ermöglicht ist.
  • – Jeder Schaltimpuls wird abgebildet.
  • – Die Auflösung kann durch ein Vorschaltgetriebe erhöht werden.
  • – Die Drehgeschwindigkeit kann über die Auswertung der Kennlinie einfach ermittelt werden.
  • – Ein Einsatz als Bitgenerator ist ermöglicht.
  • – Es handelt sich um einen völlig berührungslosen Schalter.
  • – Der Magnet ist unabhängig von der Alterung, wenn nur der Schaltpeak ausgewertet wird.
  • – Der Magnet muß nicht so hochwertig sein wie bei Drehwinkelsensoren auf magnetischer Basis.
The advantages achieved by the invention are in particular in the following:
  • - The switching feel can be adjusted individually by appropriately energizing the coil.
  • - By very high energization of the coil, the user can be signaled an end stop, over-revving with excessive mischief force leads to no damage.
  • - The direction of rotation is recognizable by the reverse induction.
  • - The switching signal is generated independently, which allows a wake-up function for the maintenance.
  • - Each switching pulse is displayed.
  • - The resolution can be increased by a pre-gearbox.
  • - The rotational speed can be easily determined by evaluating the characteristic curve.
  • - Use as a bit generator is possible.
  • - It is a completely non-contact switch.
  • - The magnet is independent of aging, if only the switching peak is evaluated.
  • The magnet does not have to be as high-quality as magnetic-based rotary angle sensors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt dieAn embodiment of the invention with various developments and refinements is shown in the drawing and will be described in more detail below. It shows the

Fig. einen Signalgeber in schematischer Art.Fig. A signal generator in a schematic manner.

In der Fig. ist ein in der Art eines elektrischen Schalters arbeitender Signalgeber 1 zu sehen. Der Signalgeber 1 besitzt einen wenigstens zweifach magnetisierten Rotor 2 mit einem magnetischen Nord(N)- sowie Süd(S)-Pol. Desweiteren weist der Signalgeber 1 Polbleche 3 auf, zwischen denen der Rotor 2 drehbewegbar angeordnet ist. An wenigstens einem Polblech 3 befindet sich eine Spule 4, wobei der bei Drehung des Rotors 2 in der Spule 4 erzeugte Spannungsimpuls 5 als Schaltsignal ausgewertet wird. Selbstverständlich kann auch eine weitere Spule 4' an dem anderen Polblech 3 zur Erzeugung von Schaltsignalen angeordnet sein.In the figure, a working in the manner of an electrical switch signal generator 1 to see. The signal generator 1 has a rotor that is at least twice magnetized 2 with a magnetic north (N) and south (S) pole. Furthermore, the signal transmitter 1 pole sheets 3 on, between which the rotor 2 is arranged rotatably. At least one pole piece 3 there is a coil 4. , wherein the upon rotation of the rotor 2 in the coil 4. generated voltage pulse 5 is evaluated as a switching signal. Of course, also another coil 4 ' on the other pole piece 3 be arranged to generate switching signals.

Der Rotor 2 steht mit einem Betätigungsorgan 6, das als Drehknopf ausgestaltet ist, in Wirkverbindung. Das Betätigungsorgan 6 ist vom Benutzer betätigbar, wobei die Betätigung des Betätigungsorgans 6 den Rotor 2 entsprechend zur Erzeugung des Schaltsignals 5 bewegt. Die Spule 4 steht weiter mit einem Verstärker 7 zur Verstärkung des Spannungsimpulses 5 in elektrischer Verbindung. Desweiteren steht die Spule 4, und zwar über den Verstärker 7, mit einem Zähler 8 zur Zählung der erzeugten Spannungsimpulse 5 in elektrischer Verbindung.The rotor 2 stands with an actuator 6 , which is designed as a knob in operative connection. The actuator 6 is actuated by the user, the actuation of the actuator 6 the rotor 2 according to the generation of the switching signal 5 emotional. The sink 4. continues with an amplifier 7 to amplify the voltage pulse 5 in electrical connection. Furthermore, the coil is 4. , via the amplifier 7 , with a counter 8th for counting the generated voltage pulses 5 in electrical connection.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung.The invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Signalgebersignaler
22
Rotorrotor
33
Polblechpole plate
4, 4'4, 4 '
SpuleKitchen sink
55
Spannungsimpuls/SchaltsignalVoltage pulse / switching signal
66
Betätigungsorganactuator
77
Verstärkeramplifier
88th
Zählercounter

Claims (4)

Signalgeber, insbesondere in der Art eines elektrischen Schalters, mit einem wenigstens zweifach magnetisierten Rotor (2), mit Polblechen (3), zwischen denen der Rotor (2) drehbewegbar angeordnet ist, und mit einer an wenigstens einem Polblech (3) befindlichen Spule (4), wobei der bei Drehung des Rotors (2) in der Spule (4) erzeugte Spannungsimpuls (5) als Schaltsignal ausgewertet wird.Signaling device, in particular in the form of an electric switch, with an at least twice magnetized rotor ( 2 ), with pole plates ( 3 ), between which the rotor ( 2 ) is arranged rotatably movable, and with a on at least one pole piece ( 3 ) located coil ( 4. ), wherein upon rotation of the rotor ( 2 ) in the coil ( 4. ) generated voltage pulse ( 5 ) is evaluated as a switching signal. Signalgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mit einem Betätigungsorgan (6) in Wirkverbindung steht, derart dass die Betätigung des Betätigungsorgans (6) den Rotor (2) bewegt.Signaling device according to claim 1, characterized in that the rotor ( 2 ) with an actuator ( 6 ) is in operative connection, such that the actuation of the actuator ( 6 ) the rotor ( 2 ) emotional. Signalgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) mit einem Verstärker (7) zur Verstärkung des Spannungsimpulses (5) in elektrischer Verbindung steht.Signaling device according to claim 1 or 2, characterized in that the coil ( 4. ) with an amplifier ( 7 ) for amplifying the voltage pulse ( 5 ) is in electrical connection. Signalgeber nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (4) mit einem Zähler (8) zur Zählung der erzeugten Spannungsimpulse (5) in elektrischer Verbindung steht.Signaling device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the coil ( 4. ) with a counter ( 8th ) for counting the generated voltage pulses ( 5 ) is in electrical connection.
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