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Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem und ein Verfahren zur Auswertung eines Sensorsystems zur Drehzahl- und Drehrichtungserkennung. Drehzahlsensoren werden in allen Bereichen der Technik eingesetzt, um Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit rotierender Elemente, z. B. von Wellen und Zahnrädern, zu detektieren. Im Bereich von Fahrzeugen werden Drehzahlsensoren, z. B. an Nocken- und Kurbelwellen eingesetzt. Diese Wellen tragen zur Drehzahlerfassung jeweils ein drehfest mit diesen verbundenes Geberrad, welches umlaufend zahnförmige Erhebungen aufweist. Drehzahlsensoren werden direkt benachbart zu diesen Geberrädern angeordnet.
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Eine mögliche Sensorart nutzt dabei ein induktives Messprinzip, welches aus der dynamischen Abstandsänderung durch den Wechsel von Zahn zu Zahnlücke des vor dem Sensor sich bewegenden Geberrades ein veränderliches Strom- bzw. Spannungssignal erzeugt. Das Signal ist dabei in seiner Amplitude drehzahlabhängig und es bedarf einer Mindestdrehzahl, um ein auswertbares Messsignal zu erzeugen. Häufiger werden daher sogenannte Hall-Sensoren oder magnetoresistive Sensoren bevorzugt verwendet. Diese nutzen die Veränderung des magnetischen Flusses durch das Sensorelement, um ein auswertbares Signal zu generieren. Das Geberrad besteht dabei in einer Ausführungsform aus einem ferromagnetischen Material. Am Sensor ist in dieser Ausführung auf der dem Geberrad abgewandten Seite ein Dauermagnet angeordnet. Durch die Lageänderung der Zähne bzw. Zahnlücken des vor dem Sensor rotierenden Geberrades ändert sich der magnetische Fluss durch das Sensorelement, welcher im Fall eines magnetoresistiven Sensorelements eine Widerstandsänderung in diesem erzeugt. Diese kann in bekannter Weise direkt durch Auswertung eines Stromsignals oder über ein mittels Messwiderstand gewandeltes Spannungssignal ausgewertet werden. Weiterhin kann bei Verwendung eines Hall-Elements die durch den Hall-Effekt mit dem magnetischen Fluss korrelierende Spannung ausgewertet werden. Anstelle ferromagnetischer Geberräder können alternativ Geberräder verwendet werden, welche anstelle der Zähne unterschiedlich polarisierte Magnetflächen tragen, welche in ähnlicher Weise den magnetischen Fluss durch das Sensorelement beeinflussen. Diese Geberräder werden auch als Multipolräder bezeichnet.
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Alle beschriebenen Varianten, eingeschränkt auch die nur bei einer Mindestdrehzahl auswertbaren induktiven Sensoren, erlauben bei Rotation des Geberrades eine Detektion des Wechsels von Zahnlücke zu Zahn oder alternativ den Wechsel der Polarisierung unterschiedlich polarisierter Bereiche der Geberräder, so dass Zahnflanken in steigender oder fallender Richtung bzw. die Polwechsel der unterschiedlich polarisierten Bereiche erkannt werden können. Hieraus lässt sich aufgrund der zeitlichen Abfolge dieser ein Drehzahlsignal gewinnen. Bevorzugt erfolgt eine Weiterverarbeitung der durch die Sensorbereiche modulierten Strom- oder Spannungswerte zu einem entsprechend digital definierten Pulsweiten-modulierten Signal, welches am Ausgang der meist auf dem Sensorsystem integrierten Signalverarbeitung bereitgestellt wird.
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Zusätzlich zur Drehgeschwindigkeitserfassung über die Detektion der zeitlich aufeinanderfolgenden Flanken bzw. Polwechsel können Drehzahlsensoren eine Richtungserkennung aufweisen. Dafür werden mehrere Sensoren eingesetzt oder es befinden sich integriert auf einem Sensorsystem mehrere Sensorelemente, welche beabstandet zueinander angeordnet sind, so dass sie nacheinander von den Geberradflanken bzw. polarisierten Flächen eines Multipolrades beaufschlagt werden. Aufgrund der kombinierten Auswertung der Signale bzw. deren Abfolge kann eine Auswertung der Drehrichtung erfolgen.
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Eine Rotationserfassungseinrichtung ist aus der
DE 198 38 433 A1 vorbekannt, welche Drehzahl und die Drehrichtung eines Rotors erkennt. Dies erfolgt, indem zwei Erfassungselemente benachbart zu einem Getrieberotor angeordnet sind, an dessen Außenumfang Erhebungen und Vertiefungen (Zähne und Zahnlücken) angeordnet sind. Aus der gemeinsamen Auswertung der Signalpegel bzw. des Wechsels dieser Signalpegel an beiden Erfassungselementen ist die Drehrichtung des Rotors bestimmbar. Am Ausgang der Signalauswertung wird ein Pulsweiten-moduliertes Signal erzeugt, wobei die Pulsbreite für die jeweilige Drehrichtung normiert wird. Die vorgeschlagene Auswertung hat den Nachteil, dass die Pulsbreite die maximal zu detektierende Höchstdrehzahl begrenzt. Weiterhin werden nicht alle Flankenwechsel zur Auswertung genutzt, so dass die mögliche Höchstauflösung nicht vollständig ausgeschöpft wird. Mit einem Flankenwechsel, z. B. der aufsteigenden Zahnflanke gestartet wird am Ausgang ein Impuls erzeugt, der nach einer definierten Länge zurückgesetzt wird. Diese Signalauswertung und Generierung des Ausgangssignals wird als unsymmetrische Zahnflankentreue bezeichnet.
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Vorbekannt ist aus der
DE 10 2008 013 288 A1 , die Drehgeschwindigkeit einer Welle mit einem optischen Sensor auszuwerten, wobei sowohl die auf- als auch die absteigende Flanke eines Messsignals zur Auswertung genutzt werden. Es wird somit eine Pulsfolge entsprechend der auf- und absteigenden Flanken erzeugt, so dass jeder Zahn zwei Pulse generiert. Die maximal mögliche Winkelauflösung kann somit ausgenutzt werden. Eine Drehrichtungserkennung ist nicht realisiert. Drehzahlabhängig wird zwischen einem Zeitmessverfahren zwischen den Flanken und einem Frequenzauswertungsverfahren der eingezählten Impulse in einer Zeiteinheit umgeschaltet. Vorbekannt ist aus der
DE 102 28 744 A1 ein Drehzahl- und Drehrichtungserfassungssystem mit magnetoresistiven oder Hall-Sensoren, bei welchem die durch ein Geberrad erzeugten Impulse ausgewertet werden, wobei zwei Sensoren eine Drehrichtungserkennung ermöglichen. Es werden zur Auswertung der Drehgeschwindigkeit jeweils aufeinanderfolgende aufsteigende oder aufeinanderfolgende absteigende Flanken genutzt. Die Richtungsinformation wird durch die Pegelhöhe des Ausgangssignals codiert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorsystem und ein Verfahren zur Auswertung eines Sensorsystems zur Drehzahl- und Drehrichtungserkennung zu schaffen, welches eine hohe Drehzahlauflösung und eine Drehrichtungserkennung ermöglicht.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt am Ausgang eines Sensorsystems ein die Drehzahl- und/oder Drehrichtung kennzeichnendes Signal, indem die Bewegung der umlaufend an einem rotierenden ferromagnetischen Geberrad angeordneten Erhebungen (Zähne) oder der unterschiedlich polarisierten Bereiche eines Multipolrades erfasst werden. Das Sensorsystem enthält wenigstens zwei den Zähnen bzw. Lücken des Geberrades oder den unterschiedlich polarisierten Bereichen eines Multipolrades gegenüberliegende Sensorbereiche. Diese sind zueinander benachbart angeordnet, so dass sie in Drehrichtung nacheinander von den Zähnen des Geberrades oder den unterschiedlich polarisierten Bereichen des Multipolrades passiert werden. Die Sensorbereiche, die Teil des Sensorsystems sind, erfassen den auf- und absteigenden Wechsel der Flanken der Zähne oder alternativ den Wechsel der Polarisation der unterschiedlich polarisierten Bereiche des Multipolrades. Aus der kombinierten Auswertung der Signale beider Sensorbereiche wird eine Drehrichtungsinformation gewonnen, welche über eine richtungsabhängig unterschiedliche Pulsbreite im Ausgangssignal codiert am Ausgang des Sensorsystems bereitgestellt wird. Es wird damit ein Signal unsymmetrischer Zahnflankentreue erzeugt. Der Ausgang des Sensorsystems weist wenigstens einen Kanal auf, der das digital codierte Pulsweiten-modulierte Ausgangssignal ausgibt. Erfindungsgemäß vorteilhaft weist das Ausgangssignal des Sensorsystems drehzahlabhängig eine unterschiedliche Auswertung und Generierung eines Ausgangssignals auf. Bei Drehzahlen über einem definierten Grenzwert erfolgt keine richtungsabhängige Codierung der Drehzahl in einer entsprechend definierten Pulsweite. Vielmehr werden bei jedem durch wenigstens einen der Sensorbereiche erfassten Wechsel der auf- und absteigenden Flanken an den Zähnen des Geberrades oder bei jedem durch wenigstens einen der Sensorbereiche erfassten Wechsel der Polarisation des Multipolrades Impulse erzeugt, die ohne Drehrichtungsinformation am Ausgang ausgegeben werden. Es wird somit jeder Zahnflankenwechsel, sowohl auf- als auch absteigend, ausgewertet. Die Auswertung sowohl des auf- als auch des absteigenden Zahnflankenwechsels erzeugt ein Signal mit symmetrischer Zahnflankentreue. Alternativ wird bei Nutzung eines Multipolrades jeder Polarisationswechsel ausgewertet. Pro Zahn bzw. polarisiertem Bereich erzeugen auf- und absteigende Flanken bzw. Beginn und Ende des Bereiches bei symmetrischer Zahnflankentreue einen Impuls. Alternativ kann ein Setzen bzw. Rücksetzen erfolgen, so dass ein Ausgangssignal z. B. bei aufsteigender Flanke solange in den Zustand High gesetzt wird, bis die absteigende Zahnflanke erkannt wird, bei welcher dann ein Rücksetzen erfolgt. Es kann somit eine gegenüber der z. B. durch die aufsteigende Flanke jeden Zahnes ausgelöste Generierung eines Pulsweiten-modulierten Signals mit Drehrichtungsinformation, höherer Auflösung von Position und damit auch der Drehzahl erfolgen. Die notwendige Drehrichtungsinformation ist bei höherer Drehzahl entbehrlich, da ein Wechsel der Drehrichtung nicht ohne ein Vermindern der Drehzahl zu erwarten ist. Bei einer Drehzahl unterhalb des einstellbaren Grenzwertes wird hingegen wieder ein Signal erzeugt, welches die Drehrichtungsinformation enthält. Drehrichtungswechsel können somit erkannt werden.
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In Abhängigkeit von der erkannten Drehrichtungsinformation wird unter dem Drehzahlgrenzwert ein Ausgangssignal ausgegeben, welches für verschiedene Drehrichtungen unterschiedliche Pulsbreiten aufweist. In der Pulsbreite des Signals ist die Drehrichtung codiert. Das Pulsbreiten-modulierte Signal wird bei Drehzahlen unterhalb des definierten Grenzwertes jeweils dann ausgegeben, wenn jeweils eine aufsteigende Flanke oder wenn jeweils eine abfallende Flanke an den Zähnen des Geberrades oder jeweils bei jedem in seiner Richtung definierten Wechsel der Polarität der Bereiche des Multipolrades erkannt wird. Es wird damit eine Signalfolge erzeugt, die z. B. immer bei erkannten aufsteigenden Flanken oder alternativ jeweils bei erkannten absteigenden Flanken das Pulsbreiten-modulierte Signal entsprechend der Drehrichtung ausgibt.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft werden bei Drehzahlen über dem Drehzahlgrenzwert Ausgangssignale einer minimalen Pulsbreite erzeugt. Diese soll so klein wie möglich sein, um einen breiten Messbereich zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Pulsbreite zwischen einer und 20 μsek lang, besonders bevorzugt liegt diese zwischen 10 und 20 μsek. Die Pulsbreite muss so gestaltet sein, dass das Signal durch eine nachfolgende Auswerteeinheit, beispielsweise ein Motorsteuergerät, das Signal registrieren kann. Diese Impulse sind hinsichtlich der Pulsbreite kürzer als die Pulsbreite der unterhalb des Grenzwertes der Drehzahl ausgegebenen Pulsweiten-modulierten die Drehrichtungsinformation enthaltenden Signale. Diese weisen vorzugsweise eine Pulsbreite größer 20 μsek, bevorzugt zwischen 45 μsek und 90 μsek, auf.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft wird in einer dem Sensorsystem nachfolgenden Auswerteeinheit bei Überschreiten des definierten Grenzwertes der Drehzahl die vorher ermittelte Drehrichtung abgespeichert. Diese besitzt dann während des Überschreitens des Drehzahlgrenzwertes weiterhin Gültigkeit, solange kein Drehrichtungswechsel erkannt wird. Eine neue Drehrichtungsinformation ist erst wieder abspeicherbar, wenn der Grenzwert unterschritten wird. Beim Überschreiten des Grenzwertes muss keine Drehrichtungsinformation in der Pulsbreite codiert werden, da ein Drehrichtungswechsel hier nicht möglich ist. Erst wenn beim Unterschreiten des Drehzahlgrenzwertes wieder eine Drehrichtungsinformation zur Verfügung steht, ist diese ggf. mit geänderter Drehrichtung abspeicherbar.
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Es wird ein Sensorsystem geschaffen, welches an seinem Ausgang ein Signal der Drehzahl- und/oder Drehrichtungserfassung generiert. Das Sensorsystem ist dabei einem rotierenden ferromagnetischen Geberrad oder einem Multipolrad gegenüberliegend so angeordnet, dass die Zähne bzw. Lücken des Geberrades oder die unterschiedlich polarisierten Bereiche des Multipolrades diesem gegenüber liegen. Wenigstens zwei Sensorbereiche des Sensorsystems sind dabei in dem Sensorsystem vereint und in Drehrichtung des Geberrades oder Multipolrades hintereinanderliegend angeordnet. Das Sensorsystem weist eine in diesem angeordnete Auswerteeinheit auf, die Signale beider Sensorbereiche erfasst und aus der kombinierten Auswertung der Signale beider Sensorbereiche eine Drehrichtungsinformation ermittelt. Die Drehrichtungsinformation ist über eine richtungsabhängig unterschiedliche Pulsbreite codiert und wird am Ausgang der Sensoreinrichtung bereitgestellt. Der Ausgang des Sensorsystems weist wenigstens einen Kanal auf, der das digital codierte Pulsweiten-modulierte Ausgangssignal ausgibt. Erfindungsgemäß weist die Auswerteeinheit zur Generierung des Ausgangssignals eine Drehzahlauswertungseinheit mit einer Grenzwertüberwachungseinheit auf, wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis der Auswertung der Drehzahl bei Drehzahlen über einem in der Grenzwertüberwachungseinheit definierten Grenzwert ein Impuls am Ausgang bereitgestellt wird, der ausgelöst durch jeden von wenigstens einem der einzelnen Sensorbereiche erfassten Wechsel der auf- und absteigenden Flanken an den Zähnen des Geberrades oder bei jedem von wenigstens einem der einzelnen Sensorbereiche erfassten Wechsel der Polarisation des Multipolrades einen Impuls ohne Drehrichtungsinformation am Ausgang ausgibt. Eine Signalauswahleinrichtung legt oberhalb der definierten Drehzahl den Impuls ohne Richtungsinformation dem Ausgang an. Alternativ kann anstelle zweier Impulse für auf- und absteigende Flanke jeweils ein Setzen bzw. Rücksetzen des Ausgangssignals erfolgen. Bei einer Drehzahl unterhalb des Grenzwertes wird in Abhängigkeit von der Drehrichtung ein Ausgangssignal mit definierter Pulsbreite, in welchem die Drehrichtung codiert ist, ausgegeben. Die Signalauswahleinrichtung legt für diesen Fall das Signal mit Drehrichtungsinformation am Ausgang an. Der Ausgang ist ein digitaler Signalausgang, so dass die Ausgabe der Drehrichtung und der hochaufgelösten Drehzahlinformation über ein und denselben Ausgang erfolgt.
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Das Sensorsystem ist mit der Auswerteeinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, welches Anschlüsse für die Betriebsspannung und einen Anschluss für das digital codierte Ausgangssignal aufweist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Geberrades 2, welchem gegenüberliegend ein Sensorsystem 1 angeordnet ist. Das Sensorsystem 1 weist drei Pole (3, 4, 5) auf, wobei die Pole 3 und 4 zur Versorgung mit einer Betriebsspannung dienen und der weitere Pol den Signalausgang 5 eines Digitalsignals darstellt. Weitere Pole können vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kommt jedoch mit einem einzigen Signalausgang 5 aus. Das Geberrad 2 weist zahnförmige Erhebungen (Zähne) 6 und zwischenliegende Lücken 7 auf. Bei einer Drehrichtung in Pfeilrichtung ist mit der Fläche 6a die aufsteigende Flanke und mit der Fläche 6b die absteigende Zahnflanke bezeichnet. An der dem Geberrad 2 zugewandten Seite weist das Sensorsystem 1 zwei schematisiert dargestellte Sensorbereiche 8, 9 auf, welche in Drehrichtung D des Geberrades 2 hintereinanderliegend angeordnet sind.
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2 zeigt schematisch in einer Blockdarstellung ein in das Sensorsystem 1 integriertes Auswerteverfahren, welches eine beispielhafte Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlichen soll. Ein vor den Sensorbereichen 8, 9 rotierendes Geberrad (Bezugszeichen 2 aus 1 – hier nicht dargestellt –) erzeugt ein in seinem zeitlichen Verlauf mit der Drehzahl pulsierendes analoges Rohsignal, welches z. B. ein Stromsignal einer Sensorauswertung ist, welche durch Rohsignalerfassungseinheiten 10, 11 erfasst wird. Das jeweilige Ausgangssignal dieser Rohsignalerfassungseinheiten 10, 11 liegt der Drehrichtungsauswertung 13 und einem ersten Pulsgenerator 12 am Eingang an. Der erste Pulsgenerator 12 erzeugt in Auswertung der Rohsignalerfassungseinheiten 10, 11 durch eine Grenzwertbetrachtung des Analogsignals bei jeder wenigstens einen Sensorbereich 9 passierenden, auf- und absteigenden Zahnflanke einen Impuls geringer Pulsbreite. Die Pulsbreite soll dabei minimal sein und gerade eine definierte Zeitspanne erfassen, dass sie von einer im Signalverlauf nachgeordneten Sensorauswertung, beispielsweise den Digitaleingängen eines Steuergerätes, registriert und weiterverarbeitet werden kann. Der Ausgang des Pulsgenerators 12 liegt einer Drehzahlauswertungseinrichtung 14 an. Diese ermittelt und überwacht die ermittelte Drehzahl hinsichtlich eines definierten Schwellwertes und steuert in Abhängigkeit vom Über- oder Unterschreiten des Drehzahlschwellwertes eine Signalauswahleinheit 15 an. Diese schaltet wahlweise das Ausgangssignal des ersten Pulsgenerators 12 oder das Ausgangssignal eines weiteren Pulsgenerators 15 an den digitalen Signalausgang 5 an. Die weiteren Kontaktierungen 3, 4 werden zum Anschluss der Betriebsspannung genutzt. Das Signal des weiteren Pulsgenerators 15 trägt eine Drehrichtungsinformation, welche in der Pulsbreite des Signals codiert ist. In der dargestellten Ausführungsform werden die hinsichtlich ihrer Pulsbreite modulierten Signale mit der Flankeninformation aus dem ersten Pulsgenerator 12 ausgelöst. Es wird jeder zweite Flankenwechsel genutzt, so dass, ausgelöst durch die ansteigende oder die absteigende Flanke des Geberrades, ein Signal in dem weiteren Pulsgenerator 15 erzeugt wird, welches eine variable Pulsbreite aufweist, die je nach Drehrichtung zwei verschieden lang bemessene Pulsbreiten aufweist und jeweils eine zur Drehrichtung gehörige, als Ausgangssignal ausgibt. Zur Drehrichtungserkennung liegt dem weiteren Pulsgenerator 15 das Signal der Drehrichtungsauswertung 13 an. Der weitere Pulsgenerator 15 erzeugt dabei in einer definierten Drehrichtung ein Signal kürzerer Pulsbreite und in der entgegengesetzten Drehrichtung ein Signal längerer Pulsbreite. Das Signal wird jeweils beim Erkennen einer ansteigenden oder absteigenden Zahnflanke ausgelöst. Die Pulslänge ist dabei nicht drehzahl-, sondern nur drehrichtungsabhängig. Es kann damit mit nur einem digitalen Signalausgang 5 sowohl die hochaufgelöste Drehzahlerfassung, als auch die Drehrichtungserfassung erfolgen. Durch die Umschaltung des Ausgangssignals über die Signalauswahleinheit 15 kann wahlweise das Signal mit Drehrichtungsinformation oder das Signal ohne Drehrichtungsinformation, welches pulsierend mit jedem Zahnflankenwechsel erzeugt wird, am Ausgang ausgegeben werden. Es kann somit eine erhöhte Auflösung gegenüber dem Signal mit Drehrichtungserfassung erzielt werden. Die einmal bei niedriger Drehzahl erfasste Drehrichtung ändert sich bei hoher Drehzahl nicht, so dass die bestehende Drehrichtungsinformation im Bereich hoher Drehzahlen weiter Bestand hat und durch ein Umschalten auf das höher auflösende Signal ohne Drehrichtungsinformation kein Verlust dieser Information entsteht, solange die vorher bestehende Drehrichtungsinformation gespeichert wird. Ein Umkehren der Drehrichtung kann erst bei einem Wechsel zu niedrigeren Drehzahlen erfolgen, in welchem die Signalausgabe mit Drehrichtungsinformation wirksam ist.
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3 beschreibt in Form dreier Diagramme anhand der beispielhaft ausgewählten Signalverläufe das erfindungsgemäße Verfahren. Die Signalverläufe kennzeichnen dabei in schematisch vereinfachter Darstellung quantitative Merkmale der einzelnen Signalverläufe. Im oberen Diagramm sind die Rohsignalverläufe der Sensorbereiche (8, 9 aus 1), beispielsweise der Stromstärke durch magnetoresistive Elemente oder der Hallspannung eines Hallgebers dargestellt, welche bei unterschiedlichen Drehzahlen eines von diesen Sensorbereichen ausgewerteten Geberrades 2 erzeugt werden. Im ersten Bereich bis zum Zeitpunkt T1 ist eine Rotation des Geberrades 2 in eine Drehrichtung (im Weiteren als positive Drehrichtung definiert) aufgezeichnet. Zum Zeitpunkt T1 findet eine Drehrichtungsumkehr in negative Drehrichtung statt. Zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 ist der Rohsignalverlauf bei positiver Drehrichtung mit gegenüber dem Bereich bis zum Zeitpunkt T1 erhöhter Drehzahl aufgezeigt. Der Zeitbereich ab T3 zeigt den Rohsignalverlauf bei gleicher Drehzahl wie zwischen den Zeitbereichen T2 und T3, aber mit umgekehrter (negativer) Drehrichtung. Die Drehrichtungsinformation ist durch die kombinierte Auswertung der einzelnen Sensorbereiche (8, 9 aus 1) erkennbar. Die durchgezogene Linie im oberen Diagramm bezeichnet dabei das Signal eines der Sensorbereiche (8 aus 1) und die strichliert dargestellte Linie das Signal des jeweils anderen Sensorbereichs (9 aus 1). Auf- und absteigende Flanken können aus dem Rohsignal mittels einer Schwellwertbetrachtung gebildet werden. Entsprechend sind im zweiten Diagramm von oben die von einem Pulsgenerator 12 erzeugten Impulse dargestellt. Jeweils beim Überschreiten des unteren Schwellwertes und beim Unterschreiten des oberen Schwellwertes können die Positionen für auf- und absteigende Flanken aus dem Rohsignal definiert werden. Im Zeitbereich bis T1 sind die Signale eines sich an den eng benachbarten Sensorbereichen vorbeibewegenden Zahns dargestellt. Dieser wird zuerst vom ersten Sensorbereich – ansteigende durchgezogene Linie – und nachfolgend vom zweiten Sensorbereich – strichlierte Linie – erfasst. Das Rohsignal steigt entsprechend an und fällt bei Entfernung des Zahns wieder ab. Entsprechend wird in dem zweiten Diagramm von oben beim Überschreiten des unteren Schwellwertes des Signals des ersten Sensorbereiches ein erster Impuls (durchgezogene Linie) beim Überschreiten des unteren Schwellwertes des Signals des anderen Sensorbereiches ein zweiter Impuls (strichlierte Linie) erzeugt. Fällt das Signal wieder unter den oberen Schwellwert, wird entsprechend eine absteigende Flanke durch die einzelnen Sensorbereiche erkannt. Es ergeben sich die nachfolgenden Impulse im zweiten Diagramm von oben. Im dritten Diagramm von oben ist das Ausgangssignal dargestellt, wobei von der Erkennung der aufsteigenden Flanke des ersten Sensorbereichs ausgelöst ein Impuls definierter Länge ausgegeben wird, dessen Länge von der Drehrichtungserkennung abhängig ist. Bei positiver Drehrichtung wird der im Zeitbereich vor T1 erzeugte Impuls ausgegeben. Zum Zeitpunkt T1 erfolgt eine Drehrichtungsumkehr. Entsprechend ergeben sich die Signale der auf- und absteigenden Flanken in Impulsform im zweiten Diagramm von oben. Im dritten Diagramm von oben dargestellt ergibt sich ausgelöst durch den Impuls des ersten Sensorbereiches am Ausgang das zwischen T1 und T2 gezeigte Signal. Dessen Pulsbreite ist deutlich länger als im vorherigen Bereich. Die Pulsbreite entspricht der für negative Drehrichtung definierten Länge. Im Zeitbereich nach dem Zeitpunkt T2 ist ein definierter Drehzahlgrenzwert überschritten. Am Ausgang (drittes Diagramm von oben) soll ein hochaufgelöstes Signal, welches keine Drehrichtungsinformation enthält, ausgegeben werden. Entsprechend wird in der gezeigten beispielhaften Ausführung ein im zweiten Diagramm von oben dargestelltes Signal erzeugt. Es wird ein Impuls geringer Pulsbreite erzeugt, welcher jeweils durch die von einem der Sensorbereiche erkannte auf- und absteigende Flanke der jeweiligen Zähne ausgelöst wird. Alternativ könnten die auf- und absteigende Flanke beider Sensorbereiche genutzt werden. Das Signal wird ohne Richtungsinformation am Ausgang der Sensoreinheit ausgegeben. Dies wird im Zeitbereich nach dem Zeitpunkt T3 deutlich, indem das gleiche Pulsmuster am Ausgang anliegt, obwohl eine Drehrichtungsumkehr erfolgt ist.
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Im unteren Diagramm ist eine alternative Auswertungsform beschrieben, mit welcher das Signal ohne Drehrichtungsinformation ausgegeben werden kann. Im Zeitbereich bis T2 findet sich daher der identische Signalverlauf, wie zum dritten Diagramm von oben beschrieben. Es erfolgt ab T2 das Überschreiten des Drehzahlgrenzwertes, so dass nachfolgend das Signal ohne Drehrichtungsinformation ausgegeben wird. Dieses Signal wertet jeweils auch jeden Zahnflankenwechsel aus. Alternativ zu den im dritten Diagramm von oben beschriebenen Impulsen am Ausgang erfolgt ein Setzen bzw. Rücksetzen des Ausgangssignals bei einem erkannten Zahnflankenwechsel auf jeweils den umgekehrten logischen Wert, der zu diesem Zeitpunkt bestand. Im gezeigten Beispiel wird das Ausgangssignal vom bestehenden Wert „Low” auf „High” gesetzt, wenn ein aufsteigender Zahnflankenwechsel erkannt wird. Bei einem absteigenden Zahnflankenwechsel erfolgt das Rücksetzen des Ausgangs in den Zustand „Low”.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19838433 A1 [0005]
- DE 102008013288 A1 [0006]
- DE 10228744 A1 [0006]
