DE102013012774A1 - Part-turn actuator and method for automated definition of a switching point - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb zur Bereitstellung einer winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle (2) um eine Schwenkachse (3), mit einem Antriebsgehäuse (4) und mit einer am Antriebsgehäuse (4) angebrachten Sensoreinrichtung (16) zur Ermittlung einer rotatorischen Lage der Antriebswelle (2), wobei die Antriebswelle (2) an einem Endbereich (15) mit einem Permanentmagneten (19) zur Bereitstellung eines Magnetfelds ausgerüstet ist und wobei die Sensoreinrichtung (16) wenigstens ein Sensormittel (20) zur Ausgabe wenigstens eines vom Magnetfeld abhängigen Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung (21) zur Verarbeitung des Sensorsignals umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (19) und das Sensormittel (20) in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Auswerteeinrichtung (21) eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Sensorsignals, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle (2) entspricht, umfasst.The invention relates to a pivoting drive for providing an angularly limited pivotal movement of a drive shaft (2) about a pivot axis (3), with a drive housing (4) and with a sensor device (16) mounted on the drive housing (4) for determining a rotational position of the drive shaft (2 ), wherein the drive shaft (2) at one end region (15) with a permanent magnet (19) is provided for providing a magnetic field and wherein the sensor means (16) at least one sensor means (20) for outputting at least one sensor signal dependent on the magnetic field and an evaluation device (21) for processing the sensor signal comprises, characterized in that the permanent magnet (19) and the sensor means (20) are arranged spaced apart in the axial direction to each other and that the evaluation device (21) comprises a memory device for storing a sensor signal that a predeterminable rotational position the drive shaft (2) corresponds, comprehensive t.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb zur Bereitstellung einer winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle um eine Schwenkachse, mit einem Antriebsgehäuse und mit einer am Antriebsgehäuse angebrachten Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer rotatorischen Lage der Antriebswelle, wobei die Antriebswelle an einem Endbereich mit einem Permanentmagneten zur Bereitstellung eines Magnetfelds ausgerüstet ist und wobei die Sensoreinrichtung ein Sensormittel zur Ausgabe wenigstens eines vom Magnetfeld abhängigen Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung des Sensorsignals umfasst.The invention relates to a pivot drive for providing an angularly limited pivotal movement of a drive shaft about a pivot axis, with a drive housing and with a sensor housing attached to the sensor device for determining a rotational position of the drive shaft, wherein the drive shaft is equipped at one end with a permanent magnet for providing a magnetic field and wherein the sensor device comprises a sensor means for outputting at least one sensor signal dependent on the magnetic field as well as an evaluation device for processing the sensor signal.

Aus der EP 0 798 472 B1 ist es bekannt, einen fluidbetätigten Drehantrieb, der eine Antriebseinrichtung mit einer drehbeweglich gelagerten Antriebswelle umfasst, an einer Außenseite eines zur Aufnahme der Antriebswelle bestimmten Gehäuses mit einer Positionserfassungseinrichtung zu versehen, wobei die Positionserfassungseinrichtung als magnetfeldempfindlicher Näherungsschalter ausgebildet ist und der Antriebswelle ein als Permanentmagnet ausgebildetes Betätigungsglied zugeordnet ist, um bei Annäherung an den Näherungsschalter ein Schaltsignal auszulösen. Dabei sind eine radial innen liegende Anordnung des Permanentmagneten und eine demgegenüber radial außen liegende Anordnung des Näherungsschalters vorgesehen.From the EP 0 798 472 B1 It is known to provide a fluid-operated rotary drive, which comprises a drive device with a rotatably mounted drive shaft, on an outer side of a housing intended for receiving the drive shaft with a position detection device, wherein the position detection device is designed as a magnetic field-sensitive proximity switch and the drive shaft designed as a permanent magnet actuator is assigned to trigger a switching signal when approaching the proximity switch. In this case, a radially inner arrangement of the permanent magnet and a contrast radially outer arrangement of the proximity switch are provided.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schwenkantrieb mit verbesserter Positionserfassung bereitzustellen.The object of the invention is to provide a rotary actuator with improved position detection.

Diese Aufgabe wird für einen Schwenkantrieb der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet und die Sensormittel in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Sensorsignals, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle entspricht, umfasst.This object is achieved for a rotary actuator of the type mentioned with the features of claim 1. In this case, it is provided that the permanent magnet and the sensor means are arranged spaced from each other in the axial direction and that the evaluation device comprises a memory device for storing a sensor signal which corresponds to a predefinable rotational position of the drive shaft.

Aufgrund der axialen Anordnung von Permanentmagnet und Sensormittel wird erreicht, dass bei einer Änderung der rotatorischen Lage der Antriebswelle sich lediglich die Richtung des Magnetfelds ändert, während eine Feldstärke des Magnetfelds zumindest im Wesentlichen gleich bleibt. Hierdurch ist es möglich, innerhalb eines, insbesondere auf weniger als 360 Grad begrenzten, Schwenkwinkelbereichs für jeden einstellbaren Schwenkwinkel eine zuverlässige Bestimmung der rotatorischen Lage der Antriebswelle vorzunehmen, ohne hierbei eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Sensoreinrichtungen zu benötigen. Ferner kann durch die axiale Beabstandung von Permanentmagnet und Sensormittel eine besonders schlanke Ausgestaltung des Schwenkantriebs hinsichtlich einer normal zur Schwenkachse ausgerichteten Querschnittsebene erreicht werden. Die zur Speicherung wenigstens eines Sensorsignals ausgebildete Speichereinrichtung ermöglicht es, eine oder mehrere rotatorische Lagen der Antriebswelle abzuspeichern und die gespeicherten Sensorsignale zu einem späteren Zeitpunkt für eine weitere Verwertung einzusetzen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, die gespeicherten Sensorsignale mit aktuellen Sensorsignalen zu vergleichen, um daraus Informationen über die rotatorische Lage der Antriebswelle zu gewinnen.Due to the axial arrangement of permanent magnet and sensor means is achieved that when changing the rotational position of the drive shaft, only the direction of the magnetic field changes, while a field strength of the magnetic field remains at least substantially equal. This makes it possible to make a reliable determination of the rotational position of the drive shaft within a, in particular limited to less than 360 degrees, swivel angle range for each adjustable swivel angle, without requiring a plurality of circumferentially arranged sensor devices. Furthermore, by the axial spacing of permanent magnet and sensor means, a particularly slim design of the pivot drive with respect to a normal to the pivot axis aligned cross-sectional plane can be achieved. The memory device designed to store at least one sensor signal makes it possible to store one or more rotational positions of the drive shaft and to use the stored sensor signals at a later point in time for further utilization. In this case, it may be provided, in particular, to compare the stored sensor signals with current sensor signals in order to obtain information about the rotational position of the drive shaft.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Zweckmäßig ist es, wenn die Antriebswelle mit einem ersten Endbereich zumindest bereichsweise in ein Sensorgehäuse hineinragt und dass der Permanentmagnet an einer axial ausgerichteten Stirnseite der Antriebswelle angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte räumliche Nähe zwischen der Antriebswelle und der Sensoreinrichtung erzielt werden, wobei sich das Sensorgehäuse in axialer Richtung an das Antriebsgehäuse anschließt und/oder das Sensorgehäuse vorzugsweise unmittelbar mit dem Antriebsgehäuse gekoppelt ist, um eine abdichtende Verbindung zwischen Antriebsgehäuse und Sensorgehäuse zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist das Sensorgehäuse napfförmig ausgebildet und umgibt den aus dem Antriebsgehäuse abragenden ersten Endbereich der Antriebswelle. Somit müssen für die Lagerung der Antriebswelle im Antriebsgehäuse keine separaten Dichtmaßnahmen gegenüber Umwelteinflüssen ergriffen werden, sofern das Sensorgehäuse zusammen mit dem Antriebsgehäuse ein abgedichtetes Raumvolumen bestimmt. Durch die Anordnung des Permanentmagneten an der axial ausgerichteten Stirnseite der Antriebswelle lässt sich die räumliche Nähe zwischen Permanentmagnet und Sensormittel nochmals verbessern. Die Erzielung einer vorgebbaren magnetischen Feldstärke, die vom Permanentmagneten an die Sensoreinrichtung bereitgestellt werden soll, um eine einwandfreie Ermittlung der rotatorischen Lage der Antriebswelle zu ermöglichen, kann aufgrund dieser Anordnung bereits mit einem sehr kompakt ausgestalteten Permanentmagneten erreicht werden.It is expedient if the drive shaft protrudes at least partially into a sensor housing with a first end region and that the permanent magnet is arranged on an axially aligned end face of the drive shaft. In this way, an advantageous spatial proximity between the drive shaft and the sensor device can be achieved, wherein the sensor housing connects in the axial direction of the drive housing and / or the sensor housing is preferably coupled directly to the drive housing to ensure a sealing connection between the drive housing and sensor housing. Particularly preferably, the sensor housing is cup-shaped and surrounds the protruding from the drive housing first end portion of the drive shaft. Thus, no separate sealing measures against environmental influences must be taken for the storage of the drive shaft in the drive housing, provided that the sensor housing together with the drive housing determines a sealed volume of space. The arrangement of the permanent magnet on the axially aligned end face of the drive shaft, the spatial proximity between the permanent magnet and the sensor means can be further improved. The achievement of a predeterminable magnetic field strength, which is to be provided by the permanent magnet to the sensor device in order to enable a perfect determination of the rotational position of the drive shaft, can already be achieved with a very compact designed permanent magnet due to this arrangement.

Vorteilhaft ist es, wenn der Permanentmagnet in einer Wellenkupplung angeordnet ist, die für eine drehfeste Verbindung mit dem Endbereich der Antriebswelle ausgebildet ist und/oder dass der Permanentmagnet diametral zur Schwenkachse oder einseitig zweipolig magnetisiert ist und/oder dass der Permanentmagnet konzentrisch zur Schwenkachse angeordnet ist und/oder dass der Permanentmagnet scheibenförmig ausgebildet ist. Durch die Verwendung einer Wellenkupplung, die auf den Endbereich der Antriebswelle aufgesetzt und drehfest mit der Antriebswelle verbunden wird, kann der Permanentmagnet im Wesentlichen unabhängig von der Ausführung der Antriebswelle in optimaler Weise an die Erfordernisse der Sensoreinrichtung angebracht werden. Die Wellenkupplung dient somit als Adapter, der seinerseits an unterschiedliche Geometrien von Antriebswellen kostengünstig angepasst werden kann. Für die vorgesehene Erfassung der Feldrichtung des Magnetfelds, das vom Permanentmagneten ausgegeben und von der Sensoreinrichtung detektiert wird, ist es vorteilhaft, wenn der Permanentmagnet diametral magnetisiert ist. Dies bedeutet, dass eine magnetische Hauptachse des vom Permanentmagneten ausgegebenen Magnetfelds quer zur Schwenkachse der Antriebswelle ausgerichtet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Permanentmagnet scheibenförmig, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich eine kompakte Bauweise für den Permanentmagneten verwirklichen. Ferner wird hierdurch eine möglicherweise störende Unwucht für den Schwenkantrieb vermieden.It is advantageous if the permanent magnet is arranged in a shaft coupling which is designed for a rotationally fixed connection to the end region of the drive shaft and / or that the permanent magnet is magnetized diametrically to the pivot axis or one-sided bipolar and / or that the permanent magnet is arranged concentrically to the pivot axis and / or that the permanent magnet is disc-shaped. By using a shaft coupling on the end the drive shaft is mounted and rotatably connected to the drive shaft, the permanent magnet can be attached to the requirements of the sensor device in an optimal manner substantially independent of the design of the drive shaft. The shaft coupling thus serves as an adapter, which in turn can be inexpensively adapted to different geometries of drive shafts. For the intended detection of the field direction of the magnetic field, which is output by the permanent magnet and detected by the sensor device, it is advantageous if the permanent magnet is diametrically magnetized. This means that a main magnetic axis of the magnetic field output by the permanent magnet is oriented transversely to the pivot axis of the drive shaft. It is particularly advantageous if the permanent magnet is disc-shaped, in particular with a circular cross-section. This makes it possible to realize a compact design for the permanent magnet. Furthermore, a potentially disturbing imbalance for the rotary actuator is thereby avoided.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensormittel wenigstens einen zumindest zweidimensionalen, insbesondere als Hall-Sensoren oder magnetoresistiven Sensor ausgebildeten, Sensor umfasst, um wenigstens eine Feldkomponente des Magnetfelds in Abhängigkeit von der rotatorischen Lage der Antriebswelle zu ermitteln. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor derart im Sensorgehäuse und gegenüber dem Permanentmagneten angeordnet, dass er diejenige Feldkomponente erfassen kann, die sich bei der Schwenkbewegung der Antriebswelle um die Schwenkachse am stärksten verändert. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Feldkomponente des Magnetfelds, die in einer normal zur Schwenkachse ausgerichteten Ebene ihre stärkste Ausprägung aufweist und somit bei der Schwenkbewegung der Antriebswelle eine durch wenigstens einen entsprechend angeordneten Sensor präzise zu ermittelnde Veränderung ihrer rotatorischen Orientierung erfährt. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor derart angeordnet, dass er zum Einen in jeder rotatorischen Lage der Antriebswelle stets zuverlässig ein Signal aus dem Magnetfeld des Permanentmagneten erzeugen kann und zum Anderen eine möglichst hohe Auflösung für die Erfassung der Schwenkbewegung der Antriebswelle gewährleisten können. Dies kann beispielsweise bei Hall-Sensoren dadurch sichergestellt werden, dass die beiden Hall-Sensoren senkrecht zueinander ausgerichtet werden, wobei eine durch den Strom durch den Hall-Sensor und die am Hall-Sensor abnehmbare Hall-Spannung aufgespannte Ebene normal zur Hauptrichtung der Feldlinien des Permanentmagneten ausgerichtet ist. In gleicher Weise können auch magnetoresistive Sensoren ausgerichtet werden. Sofern ein wenigstens dreidimensionaler Sensor eingesetzt wird, kann auch eine Veränderung einer magnetischen Feldstärke längs der Schwenkachse während der Rotation der Antriebswelle und des daran angebrachten Permanentmagneten ermittelt werden. Mit dieser Information ist es möglich, eine eventuell vorliegende Verkippung des Permanentmagneten gegenüber der Schwenkachse zu bestimmen und eventuell bei der Ermittlung des Sensorsignals mit einzubeziehen, so dass die Verkippung zumindest teilweise kompensiert werden kann. Dies ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn eine zentrische Montage des Sensormittels nicht möglich ist oder nicht gewährleistet werden kann, da durch die Informationen in der dritten Dimension eine Kompensation der Exzentrizität vorgenommen werden kann.In a further development of the invention, it is provided that the sensor means comprise at least one at least two-dimensional, in particular designed as Hall sensors or magnetoresistive sensor, sensor to determine at least one field component of the magnetic field in dependence on the rotational position of the drive shaft. The at least one sensor is preferably arranged in the sensor housing and in relation to the permanent magnet such that it can detect that field component which changes most strongly during the pivotal movement of the drive shaft about the pivot axis. Preferably, this is the field component of the magnetic field, which has its strongest expression in a plane aligned normal to the pivot axis and thus undergoes a change in its rotational orientation which is to be precisely determined by at least one appropriately arranged sensor during the pivotal movement of the drive shaft. Preferably, the at least one sensor is arranged such that it can always reliably generate a signal from the magnetic field of the permanent magnet in each rotational position of the drive shaft and secondly ensure the highest possible resolution for detecting the pivoting movement of the drive shaft. This can be ensured, for example, in Hall sensors in that the two Hall sensors are aligned perpendicular to each other, wherein a plane defined by the current through the Hall sensor and the Hall sensor removable Hall voltage plane normal to the main direction of the field lines Aligned permanent magnet. In the same way magnetoresistive sensors can be aligned. If an at least three-dimensional sensor is used, it is also possible to determine a change in a magnetic field strength along the pivot axis during the rotation of the drive shaft and of the permanent magnet attached thereto. With this information, it is possible to determine any tilting of the permanent magnet with respect to the pivot axis and possibly to include it in the determination of the sensor signal, so that the tilting can be at least partially compensated. This is particularly advantageous if a centric mounting of the sensor means is not possible or can not be guaranteed, since a compensation of the eccentricity can be made by the information in the third dimension.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung im Sensorgehäuse angeordnet ist und dass dem Sensorgehäuse ein Eingabemittel zur Auslösung einer Speicherung eines Sensorsignals in der Auswerteeinrichtung und/oder ein Anzeigemittel zur Ausgabe von Statusinformationen der Auswerteeinrichtung zugeordnet sind. Durch die Anordnung der Auswerteeinrichtung im Sensorgehäuse wird eine kompakte Bauweise für den Schwenkantrieb ermöglicht. Ferner können die Signale der Sensoren auf kurzem Wege der Auswerteeinrichtung zugeführt werden, sodass Störeinflüsse aus der Umgebung gering gehalten werden. Vorteilhaft ist es, wenn am Sensorgehäuse ein Eingabemittel ausgebildet ist, das beispielsweise als Tastschalter ausgeführt sein kann und das dazu genutzt werden kann, ein Sensorsignal in der Auswerteeinrichtung zu speichern, wenn die Schwenkachse eine vom Benutzer gewünschte Stellung erreicht hat. Bei Zugrundelegung einer entsprechenden Bedienlogik kann mit Hilfe des Eingabemittels auch eine Löschung von gespeicherten Sensorsignalen vorgenommen werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn am Sensorgehäuse ein Anzeigemittel ausgebildet ist, das beispielsweise in Form einer Leuchtdiode, einer Flüssigkristallanzeige oder einer Mehrsegmentanzeige ausgebildet ist und das in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Auswerteeinrichtung eine entsprechende Statusinformation ausgeben kann.In an advantageous development of the invention, it is provided that the evaluation device is arranged in the sensor housing and that the sensor housing is assigned an input means for triggering storage of a sensor signal in the evaluation device and / or a display device for outputting status information of the evaluation device. The arrangement of the evaluation in the sensor housing a compact design for the rotary actuator is possible. Furthermore, the signals of the sensors can be supplied to the evaluation device over a short path, so that interference from the environment is kept low. It is advantageous if an input means is formed on the sensor housing, which can be embodied, for example, as a push-button switch and which can be used to store a sensor signal in the evaluation device when the pivot axis has reached a position desired by the user. On the basis of a corresponding operating logic, a deletion of stored sensor signals can also be carried out with the aid of the input means. Further, it is advantageous if a display means is formed on the sensor housing, which is formed for example in the form of a light emitting diode, a liquid crystal display or a multi-segment display and which can output a corresponding status information depending on an operating state of the evaluation.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine im Sensorgehäuse angeordnete Vorverarbeitungseinheit und eine außerhalb des Sensorgehäuses angeordnete Auswerteeinheit umfasst und dass zwischen der Vorverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine, insbesondere gemäß I/O-Link-Standard, ausgebildete Kommunikationsverbindung vorgesehen ist. Eine derartige Zweiteilung der Auswerteeinrichtung ist vorteilhaft, wenn ein besonders kompakter Schwenkantrieb geschaffen werden soll, bei dem eine vollständig im Sensorgehäuse angeordnete Auswerteeinrichtung zu viel Bauraum beanspruchen würde. Darüber hinaus kann durch die Auftrennung der Auswerteeinrichtung in die Vorverarbeitungseinheit und die Auswerteeinheit eine vorteilhafte Austauschbarkeit der Auswerteeinheit verwirklicht werden, um beispielsweise eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitung der Sensorsignale und/oder des zur Verfügung zu stellenden Speicherplatzes zu ermöglichen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Vorverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine nach dem I/O-Link-Standard ausgebildete Kommunikationsverbindung vorgesehen ist, mit deren Hilfe eine kostengünstige Signalübertragung zwischen Vorverarbeitungseinheit und aus Auswerteeinheit realisiert werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the evaluation device comprises a preprocessing unit arranged in the sensor housing and an evaluation unit arranged outside the sensor housing and that a communication connection formed, in particular according to the I / O link standard, is provided between the preprocessing unit and the evaluation unit. Such a division of the evaluation device is advantageous if a particularly compact pivot drive is to be provided, in which a fully arranged in the sensor housing evaluation would take too much space. In addition, by the separation the evaluation device in the preprocessing unit and the evaluation unit an advantageous interchangeability of the evaluation unit can be realized, for example, to allow adaptation to different requirements with respect to the processing of the sensor signals and / or the space to be provided. In this case, it is advantageous if a communication connection formed according to the I / O link standard is provided between the preprocessing unit and the evaluation unit, with the aid of which cost-effective signal transmission between the preprocessing unit and the evaluation unit can be realized.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung für einen Vergleich des wenigstens einen Sensorsignals mit einem gespeicherten Sensorsignal anhand eines, vorzugsweise frei programmierbaren, vorgegebenen Vergleichskriteriums und zur Ausgabe eines Schaltsignals und/oder eines Winkelsignals, insbesondere in Abhängigkeit von einer Einhaltung oder Nichteinhaltung des Vergleichskriteriums, ausgebildet ist. Bei dem Vergleichskriterium kann es sich beispielsweise um einen Fensterkomparator oder einen Hysteresekomparator handeln, mit deren Hilfe festgestellt werden kann, ob das aktuell vorliegende Sensorsignal in einem definierten Intervall um das gespeicherte Sensorsignal liegt. Bei einem Fensterkomparator wird hierbei betrachtet, ob das aktuelle Sensorsignal innerhalb eines durch einen Minimal- und einen Maximalwert definierten Intervalls liegt. Bei einem Hysteresekomparator ist vorgesehen, dass eine Umschaltung eines Signalpegels zwischen einem Low-Niveau und einem High-Niveau mit einem Hystereseband erfolgt, das vorzugsweise einstellbar ist. Vorzugsweise kann wenigstens ein Vergleichskriterium frei in die Auswerteeinrichtung programmiert werden, insbesondere ist es vorgesehen, dass mehrere Vergleichskriterien in der Auswerteeinrichtung gespeichert werden und für spezifische Zwecke individuell abgerufen werden können. Die Auswerteeinrichtung ist ferner dazu ausgebildet, ein Schaltsignal und/oder ein Winkelsignal auszugeben. Ein Schaltsignal kann insbesondere ausgegeben werden, wenn die Auswerteeinrichtung festgestellt hat, dass ein aktuelles Sensorsignal ein vorgegebenes Vergleichskriterium mit einem gespeicherten Sensorsignal einhält oder nicht einhält. Die Ausgabe eines Winkelsignals ist dann von Interesse, wenn ein der rotatorischen Lage der Antriebswelle proportionales Ausgangssignal von Interesse ist.It is preferably provided that the evaluation device for a comparison of the at least one sensor signal with a stored sensor signal on the basis of a preferably freely programmable, predetermined Vergleichskriteriums and for outputting a switching signal and / or an angle signal, in particular in response to compliance or non-compliance of the Vergleichskriteriums formed is. The comparison criterion may be, for example, a window comparator or a hysteresis comparator, with the aid of which it can be determined whether the currently present sensor signal lies within a defined interval around the stored sensor signal. In the case of a window comparator, it is considered here whether the current sensor signal lies within an interval defined by a minimum and a maximum value. In the case of a hysteresis comparator, it is provided that a switching of a signal level between a low level and a high level takes place with a hysteresis band, which is preferably adjustable. Preferably, at least one comparison criterion can be programmed freely in the evaluation device, in particular it is provided that a plurality of comparison criteria are stored in the evaluation device and can be retrieved individually for specific purposes. The evaluation device is further configured to output a switching signal and / or an angle signal. A switching signal can be output, in particular, if the evaluation device has determined that a current sensor signal fulfills or does not comply with a predetermined comparison criterion with a stored sensor signal. The output of an angle signal is of interest when an output signal proportional to the rotational position of the drive shaft is of interest.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinrichtung und ein Zeitglied umfasst, dass die Vergleichseinrichtung für einen Vergleich eines gespeicherten Messwerts mit einem aktuell ermittelten Messwert ausgebildet ist, dass die Vergleichseinrichtung für eine Bereitstellung eines Steuersignals an das Zeitglied ausgebildet ist, wenn ein Ergebnis des Vergleichs einem vorgebbaren Kriterium genügt, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei der Bereitstellung des Steuersignals ein Zeitmessvorgang weitergeführt wird und dass bei einem Ausbleiben des Steuersignals der Zeitmessvorgang erneut gestartet wird, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne ein Triggersignal vom Zeitglied ausgegeben wird und dass die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung umfasst, die zur Speicherung des aktuellen Messwerts bei Eintreffen des Triggersignals eingerichtet ist.In an advantageous development of the invention, it is provided that the evaluation device comprises a comparison device and a timing element, that the comparison device is designed for a comparison of a stored measured value with a currently determined measured value, that the comparison device is designed for providing a control signal to the timing element, if a result of the comparison satisfies a predefinable criterion that the timer is designed such that in the provision of the control signal, a time measuring operation is continued and that in the absence of the control signal, the time measuring operation is restarted, that the timer is designed such that upon reaching a trigger signal is output from the timer for a presettable period of time, and that the evaluation device comprises a memory device which is set up to store the current measured value upon arrival of the trigger signal.

Die Auswerteeinrichtung ist dazu vorgesehen, mit minimalem Datenverarbeitungsaufwand ein eigenständiges Festlegen wenigstens eines Schaltpunkts durch das Sensorsystem zu ermöglichen. Von dem Sensorsystem soll an dem wenigstens einen Schaltpunkt ein Sensorsignal in Form eines konkreten Positionswerts und/oder ein Schaltsignal, insbesondere ein digitales Schaltsignal, ausgegeben werden, das dazu dient, einer mit dem Sensorsystem gekoppelten, übergeordneten Steuereinrichtung wie beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) die Information zu übermitteln, dass das Messobjekt eine vorher ermittelte und gespeicherte Arbeitsposition erreicht hat. Typischerweise handelt es sich bei der Arbeitsposition des Messobjekts, die mit einem Schaltpunkt verknüpft wird, um eine Endlage, die ein rotatorischer oder translatorischer Aktor längs einer Bewegungsbahn einnimmt. Es kann sich bei der Position des Messobjekts ergänzend oder alternativ auch um eine Zwischenstellung zwischen zwei Endstellungen handeln. Eine Arbeitsposition wird dadurch bestimmt, dass das Messobjekt vorzugsweise eine gewisse Zeitspanne an dem jeweiligen Ort verbleibt.The evaluation device is provided to allow independent determination of at least one switching point by the sensor system with minimal data processing effort. The sensor system should output at the at least one switching point a sensor signal in the form of a specific position value and / or a switching signal, in particular a digital switching signal, which serves to connect a higher-level control device, such as a programmable logic controller (PLC), coupled to the sensor system. to convey the information that the measurement object has reached a previously determined and stored working position. Typically, the working position of the object to be measured, which is linked to a switching point, is an end position which a rotary or translatory actuator assumes along a path of movement. The position of the measurement object may additionally or alternatively also be an intermediate position between two end positions. A working position is determined by the measurement object preferably remaining at the respective location for a certain period of time.

Abweichend von einem Verfahren zur Schaltpunkteinstellung eines Sensors unter Verwendung einer Häufigkeitsauswertung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem lediglich ein zeitlich begrenzter Vergleich eines aktuell ermittelten Messwerts mit einem, vorzugsweise einzigen, gespeicherten Messwert. Die hierzu vorgesehene Zeitspanne ist im Zeitglied gespeichert, wobei das Zeitglied einen Zeitmessvorgang so lange weiterführt, bis entweder die vorgegebene Zeitspanne erreicht wurde oder bis das Steuersignal von der Vergleichseinrichtung ausbleibt. Bei einem Ausbleiben des Steuersignals erfolgt eine Rücksetzung des Zeitglieds, so dass der Zeitmessvorgang wieder von Neuem beginnt. Das Steuersignal wird von der Vergleichseinrichtung bereitgestellt, sofern ein gespeicherter Messwert mit einem aktuell ermittelten Messwert übereinstimmt. Dabei ist vorgesehen, dass nach Durchführung eines Vergleichs zwischen dem gespeicherten Messwert und dem aktuell ermittelten Messwert zur Vorbereitung des nächsten Vergleichszyklus stets der gespeicherte Messwert durch den aktuellen Messwert ersetzt wird. Dabei wird der bislang gespeicherte Messwert verworfen, so dass hierfür weder ein Speicherplatz noch eine Speicherplatzverwaltung notwendig sind. Bei dem Kriterium, das zur Beurteilung des Vergleichsergebnisses herangezogen wird, kann es sich beispielsweise um eine maximal zulässige Differenz zwischen dem gespeicherten und dem aktuellen Messwert handeln. Somit sind für eine Entscheidung, ob das Steuersignal weiterhin an das Zeitglied bereitgestellt werden soll oder ob das Zeitglied durch ein Ausbleiben des Steuersignals zurückgesetzt werden soll, vorzugsweise lediglich eine Speicherzelle für einen vorherigen Wert des Messwerts, eine erste Vergleichsoperation zur Verarbeitung der beiden Messwerte sowie eine zweite Vergleichsoperation zum Abgleich des Ergebnisses der ersten Vergleichsoperation mit einem vorgebbaren Kriterium erforderlich. In dem Zeitglied findet zumindest in regelmäßigen Abständen eine Abfrage statt, ob das Steuersignal von der Vergleichseinrichtung bereitgestellt wird. Sofern dies der Fall ist, wird im Zeitglied eine Zeitmessung so lange fortgesetzt, bis eine vorgebbare Zeitspanne erreicht ist. Bei Erreichen der vorgebbaren Zeitspanne gibt das Zeitglied ein Triggersignal aus, das innerhalb der Auswerteeinrichtung dazu führt, dass der aktuelle Messwert gespeichert wird. Dieser Messwert dient nunmehr als Schaltpunkt für das Sensorsystem, so dass bei neuerlichem Ermitteln dieses Messwerts ein Positionssignal an eine übergeordnete Steuereinrichtung wie beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung ausgegeben werden kann, um anzuzeigen, dass das Messobjekt in eine vorgegebene, insbesondere in eine mechanisch vorgegebene, Arbeitsposition gelangt ist.Deviating from a method for switching point adjustment of a sensor using a frequency evaluation is carried out in the sensor system according to the invention only a time-limited comparison of a currently determined measured value with a, preferably single, stored measured value. The period of time provided for this purpose is stored in the timer, wherein the timer continues a time measuring operation until either the predetermined period of time has been reached or until the control signal from the comparison device is absent. In the absence of the control signal resets the timer, so that the time measurement process starts again. The control signal is provided by the comparison device if a stored measured value coincides with a currently determined measured value. It is provided that after carrying out a comparison between the stored measured value and the currently determined measured value for preparing the next comparison cycle always the stored reading is replaced by the current reading. In this case, the previously stored measured value is discarded, so that neither a memory space nor a memory space management are necessary for this. The criterion that is used to evaluate the comparison result may be, for example, a maximum permissible difference between the stored and the current measured value. Thus, for a decision as to whether the control signal is still to be provided to the timer or whether the timer is to be reset by a lack of the control signal, preferably only a memory cell for a previous value of the measured value, a first comparison operation for processing the two measured values and a second comparison operation for matching the result of the first comparison operation with a predetermined criterion required. In the timer takes place at least at regular intervals, a query whether the control signal is provided by the comparison device. If this is the case, a time measurement is continued in the timer until a predefinable period of time has been reached. Upon reaching the predeterminable time period, the timer outputs a trigger signal, which leads within the evaluation device to the fact that the current measured value is stored. This measured value now serves as a switching point for the sensor system, so that a renewed determination of this measured value, a position signal to a higher-level control device such as a programmable logic controller can be output to indicate that the measurement object enters a predetermined, in particular in a mechanically predetermined, working position is.

Praktisch gesehen kann immer dann ein Schaltpunkt vom Sensorsystem festgelegt werden, wenn die Geschwindigkeit des Messobjekts verschwindet oder Null ist und die vom Sensorsystem ermittelten Messwerte zumindest über einen vorgegebenen Zeitraum im Wesentlichen konstant sind.In practice, a switching point can always be determined by the sensor system when the velocity of the measurement object disappears or is zero and the measured values determined by the sensor system are essentially constant at least over a predetermined period of time.

Bei dem Messwert handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches Spannungs- oder Stromsignal, das seinerseits von einem Messergebnis eines Sensors oder von Messergebnissen mehrerer Sensoren bestimmt wird. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Sensorsystem einen zweiachsigen Hall-Sensor umfasst, der eine Radialfeldkomponente und eine Axialfeldkomponente eines Magnetfelds, insbesondere eines Permanentmagnetfelds, des Messobjekts erfassen kann und die beiden Magnetfeldkomponenten in vorgebbarer Weise miteinander verrechnet, so dass der gewünschte Messwert ausgegeben werden kann.The measured value is preferably an electrical voltage or current signal, which in turn is determined by a measurement result of a sensor or by measurement results of several sensors. By way of example it can be provided that the sensor system comprises a two-axis Hall sensor which can detect a radial field component and an axial field component of a magnetic field, in particular a permanent magnetic field, of the measurement object and the two magnetic field components are charged together in a predeterminable manner, so that the desired measured value can be output ,

Zweckmäßig ist es, wenn die Vergleichseinrichtung für die Speicherung genau eines, insbesondere eines zuletzt ermittelten, Messwerts eingerichtet ist. Hierdurch kann die Vergleichseinrichtung einen sehr einfachen Aufbau aufweisen, da sie lediglich eine Speicherzelle für den Messwert benötigt und da keine aufwendige Verwaltung einer Vielzahl von Speicherzellen erforderlich ist. Vorzugsweise findet eine Ermittlung von Messwerten mit einer konstanten Taktfrequenz statt, so dass Messwerte sequentiell ermittelt und verarbeitet werden können. Vorzugsweise findet in der Vergleichseinrichtung ein Vergleich des jeweils aktuellen Messwerts mit einem unmittelbar vorher, also zuletzt eingetroffenen Messwert, statt.It is expedient if the comparison device is set up for the storage of exactly one, in particular one last determined, measured value. As a result, the comparison device can have a very simple structure, since it requires only one memory cell for the measured value and since no complex administration of a large number of memory cells is required. Preferably, a determination of measured values takes place with a constant clock frequency, so that measured values can be determined and processed sequentially. Preferably, in the comparison device, a comparison of the respective current measured value with an immediately before, so last arrived measured value, instead.

Vorteilhaft ist es, wenn die Speichereinrichtung zur Speicherung mehrerer Messwerte unterschiedlicher Arbeitspositionen ausgebildet ist. Somit können für das Messobjekt längs einer Bewegungsbahn, also beispielsweise einer Bewegungsachse bei einem Linearantrieb oder einer Kreisbahn bei einem Drehantrieb, mehrere Schaltpunkte für mehrere Arbeitspostionen durch das Sensorsystem festgelegt werden.It is advantageous if the memory device is designed to store a plurality of measured values of different working positions. Thus, a plurality of switching points for a plurality of work positions can be determined by the sensor system along a trajectory, that is, for example, a movement axis in a linear drive or a circular path in a rotary drive.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung zur Ausgabe eines Positionssignals ausgebildet ist, wenn ein aktuell ermittelter Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt. Das Positionssignal kann ausgegeben werden, wenn das Messobjekt die jeweilige Arbeitsposition passiert und/oder wenn das Messobjekt an der jeweiligen Arbeitsposition eine vorgebbare Mindestdauer verweilt. Vorzugsweise beinhaltet das Positionssignal eine Information über die jeweils vom Messobjekt erreichte Position oder es wird unmittelbar der an der jeweiligen Position vorliegende Messwert als Positionssignal ausgegeben. Somit können in einfacher Weise unterschiedliche Positionssignale ausgegeben werden. Exemplarisch kann vorgesehen werden, dass das Sensorsystem kein Signal ausgibt, solange der aktuelle Messwert mit keinem der gespeicherten Messwerte übereinstimmt. Sobald der aktuelle Messwert mit dem gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt, kann der jeweils aktuelle Messwert einmal oder wiederkehrend oder dauerhaft ausgegeben werden. Für eine Entscheidung darüber, ob der aktuelle Messwert zumindest nahezu mit dem gespeicherten Messwert übereinstimmt, kann ein Vergleichskriterium angesetzt werden. Beispielsweise kann das Vergleichskriterium als maximal zulässige Differenz zwischen den beiden Messwerten definiert sein.In one development of the invention, it is provided that the evaluation device is designed to output a position signal if a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device. The position signal can be output when the measurement object passes the respective working position and / or when the measurement object lingers at the respective working position for a predefinable minimum duration. The position signal preferably contains information about the position respectively reached by the measuring object, or the measured value present at the respective position is output directly as a position signal. Thus, different position signals can be output in a simple manner. By way of example, it can be provided that the sensor system does not output a signal as long as the current measured value does not match any of the stored measured values. As soon as the current measured value at least almost coincides with the stored measured value, the respectively current measured value can be output once or recurrently or permanently. For a decision as to whether the current measured value at least almost coincides with the stored measured value, a comparison criterion can be used. For example, the comparison criterion can be defined as the maximum permissible difference between the two measured values.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung derart eingerichtet, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei zumindest nahezu gleichem Messwert bestätigt wurde. Dadurch wird erreicht, dass eine bestimmte Position längs der Bewegungsbahn des Messobjekts zumindest ein zweites Mal derart angefahren wird, dass es zur Ausgabe eines Triggersignals durch das Zeitglied kommt, bevor das Positionssignal ausgegeben wird. Hierdurch wird vermieden, dass eine Speicherung eines Messwerts an einer Position des Messobjekts längs des Bewegungswegs erfolgt, die das Messobjekt nur einmalig, beispielsweise aufgrund äußerer Umstände wie einer zeitweiligen außerplanmäßigen Blockierung der Bewegung des Messobjekts, angesteuert hat. Zum Vergleich der beiden Messwerte kann ein Vergleichskriterium, insbesondere gemäß der vorstehend genannten Art, vorgesehen werden.In a further embodiment of the invention, the evaluation device is set up such that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with at least almost the same measured value. This ensures that a certain position along the Movement of the measuring object is at least a second time approached such that it comes to the output of a trigger signal by the timer, before the position signal is output. This avoids that a storage of a measured value takes place at a position of the measuring object along the movement path, which has the measuring object only once, for example due to external circumstances such as a temporary unscheduled blockage of the movement of the measuring object, driven. To compare the two measured values, a comparison criterion, in particular according to the aforementioned type, can be provided.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung für eine benutzerdefinierte Skalierung eines vom ermittelten Sensorsignal abhängigen analogen Ausgangssignals ausgebildet ist. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, der in einer vorgebbaren, insbesondere proportionalen, Abhängigkeit zu dem ermittelten Sensorsignal steht, das seinerseits in einer vorgegebenen, insbesondere proportionalen Abhängigkeit zum Schwenkwinkel der Antriebswelle steht. Da es bei einem Einsatz des Schwenkantriebs vorgesehen sein kann, den Schwenkbereich für die Antriebswelle mechanisch zu begrenzen, beispielsweise auf einen Bruchteil des maximal möglichen Schwenkwinkelbereichs, wird dadurch zunächst auch ein Intervall für das zum Sensorsignal proportionale Ausgangssignal begrenzt. Um dennoch eine vorteilhafte Weiterleitung und Verarbeitung des analogen Ausgangssignals zu ermöglichen, kann vorgesehen werden, das Ausgangssignal zu skalieren, so dass es innerhalb des vorgesehenen Schwenkwinkelbereichs für die Antriebswelle das volle Ausgangssignalintervall abdeckt. Dies wird vorzugsweise durch eine drahtlos oder drahtgebunden übermittelte Benutzereingabe an der Auswerteeinrichtung durchgeführt. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal bei einem maximalen Schwenkwinkelbereich von 0 bis 300 Grad für die Antriebswelle ein Spannungsintervall von 0 bis 9 Volt abdeckt. Bei einer mechanischen Beschränkung des Schwenkwinkelbereichs von 100 bis 200 Grad ergibt sich dementsprechend ohne eine Skalierung für das Ausgangssignal ein von 3 bis 6 Volt. Da es jedoch vorteilhaft ist, das analoge Ausgangssignal zur Reduzierung von Störeinflüssen mit einem maximalen Spannungshub über entsprechende Anschlusskabel zu übertragen, wird von einem Benutzer eine Einstellung an der Auswerteeinrichtung vorgenommen, die dazu führt, dass das Ausgangssignal skaliert wird. Bei einer exemplarischen Skalierung des Ausgangsignals wird dieses bei dem begrenzten Schwenkwinkelbereich von 100 bis 200 Grad auf den vollen Spannungshub skaliert, so dass der Schwenkwinkel 100 Grad durch ein Ausgangssignal von 0 Volt repräsentiert wird und der Schwenkwinkel von 200 Grad durch ein Ausgangssignal von 9 Volt. Es kann auch ein anderes, abweichendes Spannungsintervall eingestellt werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine automatisierte Skalierung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von automatisiert ermittelten Schaltpunkten erfolgen. Hierzu kann vorgesehen werden, dass zunächst wenigstens zwei Schaltpunkte längs der Schwenkbewegung der Antriebswelle automatisiert ermittelt werden. In einem nachgelagerten Schritt können dann diejenigen Schaltpunkte identifiziert werden, die jeweils den minimalen und den maximalen Schwenkwinkel der Antriebswelle repräsentieren, um anschließend für das Schwenkwinkelintervall zwischen diesen beiden Schaltpunkten eine Skalierung des Ausgangssignals vorzunehmen.In a further embodiment of the invention, it is provided that the evaluation device is designed for a custom scaling of an analog output signal dependent on the determined sensor signal. The output signal is, for example, an electrical voltage or an electric current which is in a specifiable, in particular proportional, dependence on the determined sensor signal, which in turn is in a predetermined, in particular proportional, dependence on the swivel angle of the drive shaft. Since it may be provided in an application of the rotary actuator to mechanically limit the pivoting range for the drive shaft, for example, to a fraction of the maximum possible pivot angle range, thereby initially an interval for the sensor signal proportional to the output signal is limited. In order nevertheless to enable an advantageous forwarding and processing of the analogue output signal, provision can be made for the output signal to be scaled so that it covers the full output signal interval within the intended pivot angle range for the drive shaft. This is preferably carried out by a wireless or wired user input to the evaluation. By way of example, it can be provided that the output signal covers a voltage interval of 0 to 9 volts for the drive shaft at a maximum pivot angle range of 0 to 300 degrees. Accordingly, with a mechanical limitation of the swing angle range of 100 to 200 degrees, a scaling of the output signal results in 3 to 6 volts. However, since it is advantageous to transmit the analog output signal for reducing disturbing influences with a maximum voltage swing via corresponding connection cables, a setting is made at the evaluation device by a user, which results in the output signal being scaled. In an exemplary scaling of the output signal, this is scaled at the limited swing angle range of 100 to 200 degrees to the full voltage swing, so that the pivot angle is 100 degrees represented by an output signal of 0 volts and the swing angle of 200 degrees by an output signal of 9 volts. It is also possible to set another, different voltage interval. In an advantageous development, an automated scaling of the output signal in dependence on automatically determined switching points can take place. For this purpose, it may be provided that first at least two switching points are determined automatically along the pivoting movement of the drive shaft. In a subsequent step, those switching points can then be identified, which respectively represent the minimum and the maximum pivot angle of the drive shaft, in order then to perform a scaling of the output signal for the pivot angle interval between these two switching points.

Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts für ein Sensorsystem, das ein Messwert in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen einem Sensor und einem Messobjekt ausgibt, mit den wiederkehrenden Schritten gelöst: Ermitteln eines ersten Messwerts zu einem ersten Zeitpunkt und Speichern des ersten Messwerts in einer Vergleichseinrichtung, Ermitteln eines zweiten Messwerts zu einem zweiten Zeitpunkt und Vergleichen des zweiten Messwerts mit dem ersten Messwert, Bereitstellen eines Steuersignals an ein Zeitglied nur für den Fall, dass ein Ergebnis des Vergleichs der beiden Messwerte einem vorgebbaren Kriterium genügt, Weiterführen eines Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Bereitstellung des Steuersignals, Neustart des Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Ausbleiben des Steuersignals, Ausgeben eines Triggersignals vom Zeitglied an die Speichereinrichtung bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne, Speichern des aktuellen Messwerts in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung bei Eintreffen des Triggersignals.The object of the invention is achieved according to a second aspect by a method for the automated determination of a switching point for a sensor system, which outputs a measured value as a function of a distance between a sensor and a measuring object, with the recurring steps: determining a first measured value to a first Timing and storing the first measured value in a comparison device, determining a second measured value at a second time and comparing the second measured value with the first measured value, providing a control signal to a timer only in the event that a result of the comparison of the two measured values a predetermined criterion It is sufficient to continue a time measuring operation by the timer upon provision of the control signal, restarting the time measuring operation by the timer in the absence of the control signal, outputting a trigger signal from the timer to the memory device upon reaching a predeterminable Zeitspa nne, storing the current measured value in a memory device of the evaluation device upon arrival of the trigger signal.

In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für den Vergleich des ersten Messwerts mit dem zweiten Messwert eine Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorzugsweise eine ausschließliche Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorgenommen wird.In an embodiment of the method, it is provided that, for the comparison of the first measured value with the second measured value, an intermediate storage of the first measured value, preferably an exclusive temporary storage of the first measured value, is undertaken.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung ein Positionssignal ausgibt, wenn ein aktuell ermittelter Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt.In a further refinement of the method, it is provided that the evaluation device outputs a position signal if a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei gleichem Messwert bestätigt wurde. In a further embodiment of the method, it is provided that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with the same measured value.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Erfassungsbereich für den Messwert vorgegeben wird, in dem das vorgebbare Kriterium erfüllt werden kann, wobei eine Neubestimmung eines Schaltpunkts nur innerhalb des Erfassungsbereichs erfolgt. Dabei ist der Erfassungsbereich derjenige Abschnitt der Bewegungsbahn, in dem das Sensorsystem ein zuverlässiges Messsignal ermitteln kann. Nur in diesem Bereich sollen eine Festlegung einer Arbeitsposition und eine Ausgabe eines Positionssignals möglich sein.In a further embodiment of the method, it is provided that a detection range for the measured value is specified, in which the predeterminable criterion can be met, wherein a redetermination of a switching point takes place only within the detection range. In this case, the detection area is the section of the movement path in which the sensor system can determine a reliable measurement signal. Only in this area should a definition of a working position and an output of a position signal be possible.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing. Showing:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines Schwenkantriebs mit einer Sensoreinrichtung, 1 a schematic sectional view of a pivot drive with a sensor device,

2 eine Detaildarstellung der Sensoreinrichtung gemäß 1 2 a detailed representation of the sensor device according to 1

3 eine erste Wertetabelle für ein Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts für ein Sensorsystem, 3 a first value table for a method for the automated determination of a switching point for a sensor system,

4 eine zweite Wertetabelle für das Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts, 4 a second value table for the method for the automated definition of a switching point,

5 eine dritte Wertetabelle für das Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts, 5 a third value table for the method for the automated definition of a switching point,

6 eine vierte Wertetabelle für das Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts und 6 a fourth value table for the method for the automated determination of a switching point and

7 eine schematische Schaltungsdarstellung einer Analogschaltung zur Auswertung und Verarbeitung von Messwerten. 7 a schematic circuit diagram of an analog circuit for the evaluation and processing of measured values.

Die 1 zeigt einen Schwenkantrieb 1, der zur Bereitstellung einer, insbesondere auf einen Schwenkwinkelbereich kleiner 360 Grad, winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle 2 um eine Schwenkachse 3 ausgebildet ist. Exemplarisch ist der Schwenkantrieb 1 als fluidisch, insbesondere pneumatisch, betreibbarer Schwenkantrieb 1 ausgebildet. Für die Bereitstellung der Schwenkbewegung umfasst der Schwenkantrieb 1 ein exemplarisch zweiteilig ausgebildetes Antriebsgehäuse 4, das beispielsweise in eine obere Gehäusehälfte 5 und eine untere Gehäusehälfte 6 aufgeteilt ist. Die beiden Gehäusehälften 5, 6 des Antriebsgehäuses 4 umschließen einen abgedichtet ausgebildeten Arbeitsraum 7, der von der Antriebswelle 2 durchsetzt wird. Die Antriebswelle 2 ist an einander gegenüberliegend angeordneten Wandabschnitten jeweils mittels eines, exemplarisch als Kugellager 8, 9, ausgebildeten Lagermittels schwenkbeweglich im Antriebsgehäuse 4 gelagert. Ferner ist zwischen den Gehäusehälften 5, 6 und der Antriebswelle 2 jeweils eine umlaufende, insbesondere als Lippendichtung 10, 11, ausgebildete Dichteinrichtung vorgesehen, um die abgedichtete Ausführung des Arbeitsraums 7 auch im Bereich der Antriebswelle 2 zu gewährleisten. Für die Bereitstellung einer Schwenkbewegung ist der Antriebswelle 2 ein in radialer Richtung zur Schwenkachse 3 abragender Schwenkflügel 12 zugeordnet, der den Arbeitsraum 7 zusammen mit einem nicht dargestellten, in radialer Richtung nach innen vom Antriebsgehäuse 4 bis zur Antriebswelle 2 ragenden und dort abdichtend anliegenden Trennsteg in zwei nicht dargestellte, jeweils kreisringsegmentförmige Arbeitsvolumina unterteilt. Um eine Schwenkbewegung der Antriebswelle 2 um die Schwenkachse 3 hervorzurufen, ist vorgesehen, wenigstens eines der beiden Arbeitsvolumina mit Fluiddruck zu beaufschlagen, um hierdurch eine rotatorische Ausweichbewegung des Schwenkflügels 12 und damit eine Rotation der Antriebswelle 2 um die Schwenkachse 3 zu bewirken.The 1 shows a rotary actuator 1 , which provides an angle-limited pivoting movement of a drive shaft, in particular to a pivoting angle range of less than 360 degrees 2 around a pivot axis 3 is trained. An example is the rotary actuator 1 as a fluidic, in particular pneumatic, operable rotary actuator 1 educated. For the provision of the pivoting movement comprises the pivot drive 1 an exemplary two-piece designed drive housing 4 , for example, in an upper half of the housing 5 and a lower shell half 6 is divided. The two housing halves 5 . 6 of the drive housing 4 enclose a sealed working space 7 from the drive shaft 2 is enforced. The drive shaft 2 is on opposite wall sections each by means of one, exemplified as a ball bearing 8th . 9 , trained bearing means pivotally mounted in the drive housing 4 stored. Furthermore, between the housing halves 5 . 6 and the drive shaft 2 in each case a circumferential, in particular as a lip seal 10 . 11 , formed sealing device provided to the sealed design of the working space 7 also in the area of the drive shaft 2 to ensure. For providing a pivoting movement of the drive shaft 2 a in the radial direction to the pivot axis 3 protruding swinging wing 12 assigned to the workspace 7 together with a not shown, in the radial direction inwardly from the drive housing 4 to the drive shaft 2 projecting and there sealingly abutting divider in two, not shown, divided each annular segment-shaped working volumes. To a pivoting movement of the drive shaft 2 around the pivot axis 3 to cause, is provided to pressurize at least one of the two working volumes with fluid pressure to thereby a rotational evasive movement of the swing wing 12 and thus a rotation of the drive shaft 2 around the pivot axis 3 to effect.

Um eine rotatorische Lage der Antriebswelle 2 gegenüber dem Antriebsgehäuse 4 ermitteln zu können, ist einem freien Ende 15 der Antriebswelle 2 eine Sensoreinrichtung 16 zugeordnet. Die Sensoreinrichtung 16 ist für eine Bestimmung der Verdrehung der Antriebswelle 2 gegenüber dem Antriebsgehäuse 4 ausgebildet. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung 16 ein Sensorgehäuse 17 umfasst, das exemplarisch abdichtend am Antriebsgehäuse 4 angebracht ist. Das Sensorgehäuse 17 begrenzt zusammen mit dem Antriebsgehäuse 4 einen Sensorraum 18, in den das freie Ende 15 der Antriebswelle 2 hineinragt und in dem ein der Antriebswelle 2 zugeordneter Permanentmagnet 19, ein Sensormittel 20 sowie eine Auswerteeinrichtung 21 untergebracht sind.To a rotational position of the drive shaft 2 opposite the drive housing 4 Being able to determine is a free end 15 the drive shaft 2 a sensor device 16 assigned. The sensor device 16 is for a determination of the rotation of the drive shaft 2 opposite the drive housing 4 educated. By way of example, it is provided that the sensor device 16 a sensor housing 17 includes, the exemplary sealing on the drive housing 4 is appropriate. The sensor housing 17 limited together with the drive housing 4 a sensor room 18 into the free end 15 the drive shaft 2 protrudes and in which one of the drive shaft 2 assigned permanent magnet 19 , a sensor device 20 as well as an evaluation device 21 are housed.

Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet 19 mit Hilfe einer Wellenkupplung 22 am freien Ende 15 der Antriebswelle 2 befestigt ist. Die Wellenkupplung 22 ist beispielsweise mit Hilfe einer Madenschraube 23, die quer zur Schwenkachse 3 ausgerichtet ist und die an einer beispielsweise eben ausgebildeten Schlüsselfläche 24 des freien Endes 15 der Antriebswelle 2 angreift, drehfest an der Antriebswelle 2 festgelegt. Exemplarisch ist die Wellenkupplung 22 kreiszylindrisch ausgebildet und weist eine konzentrisch zur Schwenkachse 3 ausgebildete Ausnehmung zur Aufnahme des freien Endes 15 der Antriebswelle 2 auf. Ferner ist an einer der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseite 25 der Wellenkupplung 22 eine Ausnehmung 26 vorgesehen, in der der Permanentmagnet 19 aufgenommen ist. Exemplarisch ist der Permanentmagnet als kreisförmige Scheibe ausgebildet und ist diametral zur Scheibengeometrie magnetisiert. Somit verläuft eine Hauptachse der Feldlinien in einer normal zur Schwenkachse 3 ausgerichteten, nicht dargestellten Feldlinienebene.By way of example, it is provided that the permanent magnet 19 with the help of a shaft coupling 22 at the free end 15 the drive shaft 2 is attached. The shaft coupling 22 For example, with the help of a grub screw 23 , which are transverse to the pivot axis 3 is aligned and at an example just trained key area 24 the free end 15 the drive shaft 2 attacks, rotationally fixed to the drive shaft 2 established. Exemplary is the shaft coupling 22 circular cylindrical and has a concentric to the pivot axis 3 formed recess for receiving the free end 15 the drive shaft 2 on. Further, on one of the drive shaft 2 opposite end face 25 the shaft coupling 22 a recess 26 provided in which the permanent magnet 19 is included. As an example, the permanent magnet is designed as a circular disk and is magnetized diametrically to the disk geometry. Thus, a major axis of the field lines is normal to swivel axis 3 aligned, not shown field line level.

Für eine Erfassung der Richtung des vom Permanentmagneten 19 ausgehenden Magnetfelds ist in axialer Richtung längs der Schwenkachse 3 beabstandet vom Permanentmagneten 19 das Sensormittel 20 angeordnet. Bei dem Sensormittel 20 handelt es sich exemplarisch um einen zweidimensionalen Hall-Sensor oder einen zweidimensionalen magnetoresistiven Sensor. In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass das Sensormittel 20 durch zwei diskrete, jeweils um 90 Grad verdreht zueinander angeordnete Hall-Sensoren oder magnetoresistive Sensoren gebildet wird. Das Sensormittel 20 ist auf einer gedruckten Schaltung, die auch als Platine 29 bezeichnet wird, angebracht und über nicht näher dargestellte elektrische Leiterbahnen mit einer exemplarisch als Mikrocontroller 28 ausgebildeten Auswerteeinrichtung 21 verbunden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Mikrocontroller 28 auf der Platine 29 angeordnet ist. Auf der Platine 29 sind ferner ein, insbesondere als Leuchtdiode, ausgebildetes Anzeigemittel 30 sowie ein, insbesondere als Tastschalter ausgebildetes, Eingabemittel 31 angeordnet, die beide elektrisch mit dem Mikrocontroller 28 gekoppelt sind. Um ein Ablesen des Anzeigemittels 30 zu ermöglichen, ist im Sensorgehäuse 17 ein transparentes Fenster 32 ausgebildet, durch das Lichtstrahlen, die vom Anzeigemittel 30 ausgesendet werden, in die Umgebung treten können. Ferner ist am Sensorgehäuse 17 eine erhaben ausgebildete Tastfläche 33 vorgesehen, der ein in Richtung der Antriebswelle 2 abragender Stößel 36 zugeordnet ist. Dieser Stößel 36 ist in einer Ruhestellung benachbart zum Eingabemittel 31 angeordnet und kann durch Ausübung einer Druckkraft auf die Tastfläche 33 derart auf das Eingabemittel 31 aufgesetzt werden, dass hierdurch ein elektrisches Signal erzeugt wird. Ferner ist ein Anschlusskabel 37 mit der Platine 29 elektrisch verbunden, um einerseits eine elektrische Versorgung der auf der Platine 29 ausgebildeten elektronischen Schaltung zu gewährleisten und andererseits eine Übertragung von Signalen von der Auswerteeinrichtung 21 an eine nicht dargestellte Empfangseinrichtung zu ermöglichen. Zum Schutz der Elektronik auf der Platine 29 ist zwischen der Platine 29 und der Antriebswelle 2 eine Abdeckung 27 angeordnet, die abdichtend am Sensorgehäuse 17 angebracht ist.For detecting the direction of the permanent magnet 19 outgoing magnetic field is in the axial direction along the pivot axis 3 spaced from the permanent magnet 19 the sensor means 20 arranged. In the sensor means 20 By way of example, these are a two-dimensional Hall sensor or a two-dimensional magnetoresistive sensor. In both cases it can be provided that the sensor means 20 is formed by two discrete, each rotated by 90 degrees to each other arranged Hall sensors or magnetoresistive sensors. The sensor means 20 is on a printed circuit, also called a circuit board 29 is referred to, attached and not shown electrical interconnects with an example as a microcontroller 28 trained evaluation device 21 connected. As an example, it is provided that the microcontroller 28 on the board 29 is arranged. On the board 29 are also a, in particular as a light-emitting diode, formed display means 30 and a, in particular designed as a key switch, input means 31 arranged, both electrically connected to the microcontroller 28 are coupled. To read the display means 30 is possible in the sensor housing 17 a transparent window 32 formed by the light rays from the display means 30 can be sent out, enter the environment. Further, on the sensor housing 17 a raised tactile surface 33 provided, one in the direction of the drive shaft 2 protruding pestle 36 assigned. This pestle 36 is in a rest position adjacent to the input means 31 arranged and can by exerting a compressive force on the touch surface 33 so on the input device 31 be set on, that thereby an electrical signal is generated. There is also a connection cable 37 with the board 29 electrically connected, on the one hand, an electrical supply of the on the board 29 to ensure trained electronic circuit and on the other hand, a transmission of signals from the evaluation 21 to allow a receiving device, not shown. To protect the electronics on the board 29 is between the board 29 and the drive shaft 2 a cover 27 arranged, the sealing on the sensor housing 17 is appropriate.

Eine Funktion der Sensoreinrichtung 16 kann wie folgt beschrieben werden: Die Sensoren der Sensormittel 20 sind zur Detektion einer Ausrichtung der magnetischen Feldlinien des diametral magnetisierten Permanentmagneten 19 ausgebildet. Exemplarisch ist in die 2 eine Magnetisierungsrichtung 38 des Permanentmagneten 19 für die dargestellte rotatorische Lage der Antriebswelle 2 eingezeichnet, wobei davon ausgegangen wird, dass diese Magnetisierungsrichtung 38 zur Vereinfachung der nachstehenden Erläuterungen exakt in der Darstellungsebene der 2 liegt. Die Sensoren der Sensormittel 20 sind vorzugsweise derart ausgerichtet, dass für die dargestellte Magnetisierungsrichtung 38 ein erster Sensor einen maximalen Signalpegel ausgibt, während ein zweiter Sensor einen minimalen Signalpegel ausgibt. Bei einer Rotation der Antriebswelle 2 um die Schwenkachse 3, die aufgrund der drehfesten Anbindung des Permanentmagneten 19 über die Wellenkupplung 22 an das freie Ende 15 der Antriebswelle 2 zu einer entsprechenden Verschwenkung der Magnetisierungsrichtung 38 um die Schwenkachse 3 führt, verändern sich die Signalpegel der beiden Sensoren bevorzugt entsprechend elementarer trigonometrischer Funktionen wie einer Sinusfunktion und einer Cosinusfunktion. Beispielsweise folgt der Signalpegel des einen Sensors bei der Rotation des Permanentmagneten um die Schwenkachse 3 einer Sinusfunktion, während der Signalpegel des anderen Sensors einer Cosinusfunktion folgt. Da sich zumindest innerhalb eines Schwenkwinkelbereichs von weniger als 360° für jede Schwenkstellung der Antriebswelle 2 ein eindeutiges Verhältnis zwischen dem Signalpegel des ersten Sensors und dem Signalpegel des zweiten Sensors ermitteln lässt, kann über den Quotienten der beiden Signalpegel eine eindeutige Bestimmung der rotatorischen Lage der Antriebswelle 2 vorgenommen werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die beiden Signalpegel der Sensoren an den Mikrocontroller 28 bereitgestellt werden, der dazu eingerichtet ist, anhand der beiden Signalpegel die rotatorische Lage der Antriebswelle 2 zu bestimmen. Ferner ist dem Mikrocontroller 28 eine nicht dargestellte Speichereinrichtung zugeordnet, in der wenigstens ein Sensorsignal, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle 2 entspricht, gespeichert ist. Der Mikrocontroller 28 ist vorzugsweise so eingerichtet, dass er nach Ermittlung eines Wertes für die rotatorische Lage der Antriebswelle 2 einen Vergleich des aktuell ermittelten Wertes mit einem gespeicherten Wert vornimmt, um gegebenenfalls bei einer Identität oder bei Erfüllung eines Vergleichskriteriums ein Schaltsignal ausgeben zu können. Bei dem Kriterium kann es sich beispielsweise um ein frei programmierbares Vergleichskriterium, insbesondere um ein vorgebbares Werteintervall handeln. Beispielsweise gibt die Auswerteeinrichtung 21 dann ein Schaltsignal aus, wenn der aktuelle Wert für die rotatorische Lage der Antriebswelle 2 in einem vorgegebenen Intervall um einen gespeicherten Wert für eine rotatorische Lage der Antriebswelle 2 liegt.A function of the sensor device 16 can be described as follows: The sensors of the sensor means 20 are for detecting an alignment of the magnetic field lines of the diametrically magnetized permanent magnet 19 educated. Exemplary is in the 2 a magnetization direction 38 of the permanent magnet 19 for the illustrated rotary position of the drive shaft 2 drawn, assuming that this magnetization direction 38 to simplify the following explanations exactly in the representation level of 2 lies. The sensors of the sensor means 20 are preferably aligned such that for the illustrated magnetization direction 38 a first sensor outputs a maximum signal level while a second sensor outputs a minimum signal level. With a rotation of the drive shaft 2 around the pivot axis 3 due to the non-rotatable connection of the permanent magnet 19 over the shaft coupling 22 to the free end 15 the drive shaft 2 to a corresponding pivoting of the magnetization direction 38 around the pivot axis 3 leads, the signal levels of the two sensors preferably change according to elementary trigonometric functions such as a sine function and a cosine function. For example, the signal level of the one sensor follows the rotation of the permanent magnet about the pivot axis 3 a sine function, while the signal level of the other sensor follows a cosine function. Since at least within a pivot angle range of less than 360 ° for each pivot position of the drive shaft 2 a unique relationship between the signal level of the first sensor and the signal level of the second sensor can be determined, can on the quotient of the two signal levels an unambiguous determination of the rotational position of the drive shaft 2 be made. As an example, it is provided that the two signal levels of the sensors to the microcontroller 28 are provided, which is adapted to, based on the two signal levels, the rotational position of the drive shaft 2 to determine. Further, the microcontroller is 28 associated with a memory device, not shown, in which at least one sensor signal, the predetermined rotational position of the drive shaft 2 corresponds, is stored. The microcontroller 28 Preferably, it is set up in such a way that, after determining a value for the rotational position of the drive shaft 2 makes a comparison of the currently determined value with a stored value to possibly output a switching signal at an identity or when meeting a comparison criterion can. The criterion may, for example, be a freely programmable comparison criterion, in particular a predefinable value interval. For example, the evaluation device is 21 then a switching signal, if the current value for the rotational position of the drive shaft 2 at a predetermined interval around a stored value for a rotational position of the drive shaft 2 lies.

Eine Speicherung eines entsprechenden Wertes für die rotatorische Lage der Antriebswelle 2 kann beispielsweise durch Einstellen der Antriebswelle 2 in die gewünschte rotatorische Lage und anschließendes Betätigen der Tastfläche 33 durch einen Bediener vorgenommen werden. Mit der Betätigung der Tastfläche 33 werden die Federmittel 34 und der Zungenbereich 35 derart ausgelenkt, dass der Stößel 36 in Anlage an dem Eingabemittel 31 kommt und dieses einen elektrischen Impuls an den Mikrocontroller 28 bereitstellt, der den in diesem Moment ermittelten Wert für die rotatorische Lage der Antriebswelle 2 in der Speichereinrichtung ablegt. Unter Zugrundelegung einer geeigneten Vorgehensweise kann auch ein Intervall für die Ausgabe eines Schaltsignals festgelegt werden, indem beispielsweise die Bereichsgrenzen für das Intervall in gleicher Weise wie die einzelne rotatorische Lage festgelegt werden. Ferner kann vorgesehen sein, bei Erreichen des gespeicherten Signalpegels über das Anzeigemittel 30 ein optisches Signal und/oder durch ein nicht dargestelltes Ausgabemittel ein akustisches Signal auszugeben, um einen Benutzer darüber zu informieren, dass eine vorgegebene rotatorische Lage der Antriebswelle 2 erreicht ist.A storage of a corresponding value for the rotational position of the drive shaft 2 For example, by adjusting the drive shaft 2 in the desired rotational position and then pressing the button 33 be made by an operator. With the actuation of the touch surface 33 become the spring means 34 and the tongue area 35 so distracted that the pestle 36 in abutment with the input means 31 comes and this one electrical impulse to the microcontroller 28 provides the value determined at that moment for the rotational position of the drive shaft 2 stores in the storage device. On the basis of a suitable procedure, an interval for the output of a switching signal can also be defined, for example by setting the range limits for the interval in the same way as the individual rotational position. Furthermore, it can be provided upon reaching the stored signal level via the display means 30 an optical signal and / or by an unillustrated output means to output an audible signal to inform a user that a predetermined rotational position of the drive shaft 2 is reached.

Nachstehend wird anhand der in den 1 und 2 dargestellten Sensoreinrichtung 16 und der in den 3 bis 5 angeführten Wertetabellen exemplarisch eine automatisierte Bestimmung einer auch als Arbeitsposition bezeichneten rotatorischen Lage der Antriebswelle 2 beschrieben. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Sensoreinrichtung 16 wird davon ausgegangen, dass das Sensormittel 20 zentrisch zur Schwenkachse 3 angeordnet ist und dass die Sensoren des Sensormittels 20 die rotatorische Lage des Magnetfelds des Permanentmagenten 19 erfassen können. Die Sensoreinrichtung 16 ist somit in einer Weise am Schwenkantrieb 1 angebracht, in der gewährleistet ist, dass die wenigstens eine Arbeitsposition bestimmt werden kann. Exemplarisch soll mit Hilfe der Sensoreinrichtung 16 eine Arbeitsposition in einer Schwenkendlage der Antriebswelle 2 ermittelt werden.The following is based on the in the 1 and 2 shown sensor device 16 and in the 3 to 5 Listed tables of values an example of an automated determination of a rotary position of the drive shaft, also referred to as a working position 2 described. In the in the 1 and 2 shown sensor device 16 It is assumed that the sensor means 20 centric to the pivot axis 3 is arranged and that the sensors of the sensor means 20 the rotational position of the magnetic field of the permanent magent 19 can capture. The sensor device 16 is thus in a way on the rotary actuator 1 attached, in which it is ensured that the at least one working position can be determined. By way of example, with the help of the sensor device 16 a working position in a swivel end position of the drive shaft 2 be determined.

Bei Erreichen dieser Arbeitsposition stellt sich ein eindeutig bestimmbares Magnetfeld des Permanentmagneten 19 an der Sensoreinrichtung 16 ein. Vorzugsweise werden für eine eindeutige Bestimmung der Arbeitsposition der Antriebswelle 2 die Magnetfeldkomponenten des diametral magnetisierten Permanentmagneten 19 ermittelt.Upon reaching this working position, a clearly definable magnetic field of the permanent magnet 19 at the sensor device 16 one. Preferably, for a clear determination of the working position of the drive shaft 2 the magnetic field components of the diametrically magnetized permanent magnet 19 determined.

Ergänzend kann vorgesehen sein, ein analoges Ausgangssignal in Abhängigkeit von wenigstens zwei automatisiert bestimmten Arbeitspositionen ebenfalls in automatisierter Weise zu skalieren, um beispielsweise ein zum Schwenkwinkel für die Antriebswelle 2 proportionales Ausgangssignal stets derartig auf ein tatsächliches Schwenkwinkelintervall der Antriebswelle 2 anpassen zu können, dass das Ausgangssignal beispielsweise stets ein vorgebbares Intervall überstreicht.In addition, it can be provided to automatically scale an analogue output signal as a function of at least two automatically determined working positions, for example one to the swivel angle for the drive shaft 2 proportional output signal always to an actual swing angle interval of the drive shaft 2 to be able to adapt so that the output signal, for example, always covers a specifiable interval.

In den 3 bis 5 sind jeweils Wertetabellen für die folgenden Werte angegeben, die in der Sensoreinrichtung 16 bei der Bestimmung der Arbeitsposition eine Rolle spielen. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass nur der jeweils alte Messwert sowie der neue Messwert an wenigstens einer Arbeitsposition gespeichert werden.In the 3 to 5 In each case, value tables are given for the following values, which are in the sensor device 16 play a role in determining the working position. By way of example, it is assumed that only the respectively old measured value and the new measured value are stored at at least one working position.

In der ersten, mit „#” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist ein ausschließlich zu Übersichtszwecken dienender fortlaufender Zahlenwert angegeben, der exemplarisch einem Arbeitstakt der Sensoreinrichtung 16 entspricht, der jedoch in keiner Weise in der Sensoreinrichtung 16 erhoben oder gespeichert wird. Es besteht keine Korrelation zwischen den Zahlenwerten in der Zeile 1 und den in den weiteren Zeilen eingetragenen Angaben. Die Messzyklen gemäß den Wertetabellen der 3 bis 5 sollen zu unterschiedlichen Zeitpunkten beginnen, was durch die Sprünge in der Nummerierung der Arbeitstakte zwischen den einzelnen Wertetabellen symbolisiert wird. Für die nachstehenden Ausführungen wird davon ausgegangen, dass die Antriebswelle 2 während der exemplarisch betrachteten Arbeitstakte 1 bis 95 mehrfach in die Arbeitsposition geschwenkt wird und wieder aus der Arbeitsposition weggeschwenkt wird, wodurch sich die Änderungen in den Messwerten erklären.In the first row of the value table, marked "#", a consecutive numerical value serving exclusively for overview purposes is given, which exemplarily corresponds to a working cycle of the sensor device 16 corresponds, but in no way in the sensor device 16 collected or stored. There is no correlation between the numerical values in line 1 and the information entered in the other lines. The measuring cycles according to the value tables of the 3 to 5 should begin at different times, which is symbolized by the jumps in the numbering of the working cycles between the individual value tables. For the following explanations it is assumed that the drive shaft 2 is swiveled several times in the working position during the exemplified regarded working cycles 1 to 95 and is again pivoted away from the working position, which explains the changes in the measured values.

In der zweiten, mit „alter Messwert” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist ein gespeicherter Wert eines Messwerts angegeben, der jeweils auf eine Messung im vorhergehenden Arbeitstakt zurückgeht und der nach Durchführung eines Verarbeitungsschritts durch den jeweils aktuelle Messwert ersetzt wird.In the second line of the table of values marked "old measured value", a stored value of a measured value is given, which in each case is based on a measurement in the preceding working cycle and which is replaced by the current measured value after a processing step has been carried out.

In der dritten, mit „neuer Messwert” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist der Wert für den jeweils aktuellen Messwert angegeben.In the third row of the value table marked "new measured value", the value for the current measured value is indicated.

In der vierten, mit „Differenz” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist das Ergebnis einer Vergleichsoperation angegeben, das in einer Vergleichseinrichtung der im Mikrocontroller 28 ausgebildeten Auswerteeinrichtung für die Messwerte bestimmt wird. Exemplarisch ist die Vergleichsoperation als Differenzbildung zwischen dem gespeicherten Messwert „alter Messwert” und dem aktuellen Messwert „neuer Messwert” vorgesehen, wobei das in der Wertetabelle angegebene Ergebnis der Betrag der Differenz der beiden Messwerte ist.In the fourth row of the table of values marked "Difference", the result of a comparison operation is shown, which in a comparator is that of the microcontroller 28 trained evaluation device for the measured values is determined. By way of example, the comparison operation is provided as a difference between the stored measured value "old measured value" and the current measured value "new measured value", wherein the result indicated in the value table is the amount of the difference between the two measured values.

In der fünften, mit „Kriterium” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist eingetragen, ob der Wert aus der Rechenoperation einem vorgebbaren Kriterium genügt oder ob dies nicht der Fall ist. Sofern der Wert aus der Rechenoperation dem vorgebbaren Kriterium, exemplarisch einer Differenz kleiner/gleich 0.1, entspricht, wird von der Vergleichseinrichtung ein Steuersignal an ein Zeitglied ausgegeben, das in der elektronischen Schaltung des Sensorsystems 7 verwirklicht ist. Die Ausgabe des Steuersignals wird in der fünften Zeile der Wertetabelle durch ein „X” gekennzeichnet.In the fifth row of the value table marked "Criterion", it is entered whether the value from the arithmetic operation meets a predefinable criterion or whether this is not the case. If the value from the arithmetic operation corresponds to the predeterminable criterion, by way of example a difference of less than or equal to 0.1, then a control signal is output by the comparison device to a timer which is in the electronic circuit of the sensor system 7 is realized. The output of the control signal is in the fifth line of the table of values is marked with an "X".

In der sechsten, mit „Zeit” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist eine fortlaufende Zeitdauer angegeben, die Werte von 1 bis maximal 10 annehmen kann. Sofern kein Steuersignal von der Vergleichseinrichtung an das Zeitglied bereitgestellt wird, verbleibt die Zeitdauer auf dem Ausgangswert 1 oder wird auf diesen Ausgangswert zurückgesetzt. Sofern innerhalb des jeweiligen Arbeitstakts des Sensorsystems 7 ein Steuersignal an das Zeitglied bereitgestellt wird, wird ein Zeitmessvorgang weitergeführt, so dass die Werte für die Zeitdauer mit jedem Arbeitstakt, in dem das Steuersignal weiter anliegt, jeweils schrittweise um 1 zunehmen.The sixth row of the table of values labeled "Time" indicates a continuous period of time, which may take on values from 1 to a maximum of 10. If no control signal is provided by the comparison device to the timer, the time duration remains at the output value 1 or is reset to this initial value. If within the respective working cycle of the sensor system 7 a timing signal is provided to the timer, a time measuring operation is continued, so that the values for the time duration increase incrementally by 1 with each power stroke in which the control signal continues to be applied.

In der siebten, mit „Triggersignal” gekennzeichneten Zeile wird ein „X” eingetragen, wenn das Zeitglied ein Triggersignal an die Auswerteeinrichtung ausgibt. Dies ist dann der Fall, wenn das Zeitglied den Zeitmessvorgang ununterbrochen über die vorgegebene Zeitspanne, exemplarisch 10 Arbeitstakte, durchgeführt hat. In der 3 ist dies exemplarisch nicht der Fall, da in der dort dargestellten Zeitspanne vom ersten Arbeitstakt bis zum fünfzehnten Arbeitstakt stets vor Erreichen der vorgegebenen Zeitspanne eine Rücksetzung des Zeitglieds erfolgt ist.In the seventh, with "trigger signal" line marked an "X" is entered when the timer outputs a trigger signal to the evaluation. This is the case when the timer has performed the time measurement process continuously over the predetermined period of time, exemplarily 10 work cycles. In the 3 this is not the case by way of example, since in the time span shown there, from the first power stroke to the fifteenth power stroke, a reset of the timing element has always taken place before the predetermined time span has been reached.

In der Wertetabelle der 4, die Messwerte umfasst, die rein exemplarisch den Arbeitstakten 41 bis 55 zugeordnet sind, wird im Arbeitstakt 52 der Zeitpunkt erreicht, zu dem das Steuersignal 10 mal in ununterbrochener Folge an das Zeitglied bereitgestellt wurde, so dass in diesem Arbeitstakt ein Triggersignal vom Zeitglied an die Auswerteeinrichtung bereitgestellt wird. Dieses Triggersignal führt dazu, dass der aktuelle Messwert in einer nicht dargestellten, von der Auswerteeinrichtung kontrollierten Speicherzelle des Mikrocontrollers 28 gespeichert wird. Der gespeicherte Messwert, der nach Durchlaufen des ersten erfolgreichen Messzyklus gespeichert wurde, ist in der mit der Bezeichnung „Speicher 1” versehenen Zeile 8 angegeben.In the value table of the 4 , which comprises measured values which are assigned to the working clocks 41 to 55 purely by way of example, the time at which the control signal was provided ten times in an uninterrupted sequence to the timer is reached in working clock 52, so that in this working clock a trigger signal from the timer to the timer Evaluation is provided. This trigger signal causes the current measured value in a memory cell, not shown, controlled by the evaluation device of the microcontroller 28 is stored. The stored reading stored after passing through the first successful measurement cycle is indicated in line 8 labeled "Memory 1".

Exemplarisch ist die Sensoreinrichtung 16 derart ausgebildet, dass bei einem erstmaligen Speichern eines bestimmten Messwerts im Speicher des Mikrocontrollers 28 noch kein Positionssignal ausgegeben wird. Vielmehr ist vorgesehen, erst dann ein Positionssignal auszugeben, wenn die von der Sensoreinrichtung 16 ermittelte Arbeitsposition in einem weiteren Messzyklus bestätigt wurde.Exemplary is the sensor device 16 designed such that when first storing a particular measured value in the memory of the microcontroller 28 no position signal is output yet. Rather, it is provided to output a position signal only when the signal from the sensor device 16 determined working position was confirmed in another measuring cycle.

Dieser weitere Messzyklus ist exemplarisch in der Wertetabelle der 5 dargestellt und ist den Arbeitstakten 81 bis 95 zugeordnet. Auch hier wird nach 10-maligem ununterbrochenen Anliegen des Steuersignals am Zeitglied ein Triggersignal vom Zeitglied an die Auswerteeinrichtung ausgegeben, wobei die Auswerteeinrichtung einen Vergleich des im ersten Speicher abgespeicherten und auf den vorausgegangenen Messzyklus gemäß den Arbeitstakten 43 bis 52 zurückgehenden Messwerts mit dem im Wiederholungsspeicher abgelegten aktuellen Messwert vornimmt. Sofern der Vergleich der beiden Messwerte ergibt, dass diese einem vorgebbaren Kriterium genügen, beispielsweise gemäß den hier rein exemplarisch gewählten Zahlenwerten keine Abweichung größer 0.1 aufweisen, kann von der Auswerteeinrichtung die Ausgabe eines Positionssignals vorgenommen werden, was in der zehnten Zeile durch das „X” im Arbeitstakt 93 repräsentiert wird. Das Positionssignal kann exemplarisch ein logisches Schaltsignal mit einem High-Pegel „1” sein und/oder den Zahlenwert des an der ermittelten Arbeitsposition gemessenen Messwerts umfassen.This further measuring cycle is an example in the value table of the 5 and is assigned to the work cycles 81 to 95. Again, after a 10-time uninterrupted concern of the control signal on the timer, a trigger signal from the timer output to the evaluation, wherein the evaluation a comparison of stored in the first memory and the previous measurement cycle according to the clocks 43 to 52 resulting measurement with the stored in the repetition memory current reading takes place. If the comparison of the two measured values shows that they satisfy a predefinable criterion, for example have no deviation greater than 0.1 according to the numerical values chosen here by way of example, the evaluation device can output a position signal, which is indicated by the "X" in the tenth line. is represented in the power stroke 93. By way of example, the position signal may be a logic switching signal with a high level "1" and / or may include the numerical value of the measured value measured at the determined working position.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Sensorsystems, insbesondere bei der in 7 beschriebenen analogen Auswerteeinrichtung, wird bereits bei erstmaligem Vorliegen des Triggersignals eine Übertragung des Positionssignals an die Eingabeeinheit vorgenommen.In an alternative embodiment of the sensor system, in particular in the 7 described analog evaluation device, a transmission of the position signal is made to the input unit at the first time the presence of the trigger signal.

Ein weiterer Messzyklus ist exemplarisch in der Wertetabelle der 6 dargestellt und ist den Arbeitstakten 120 bis 137 zugeordnet. Da der Wiederholungsspeicher in der Zeile 9 der Tabelle gemäß 5 bereits auf dem Wert 2 steht, kann bei Auftreten eines neuen Messwerts, der innerhalb eines nicht dargestellten Intervalls um den gespeicherten Messwert herum liegt, ein Ausgangssignal ausgegeben werden, wie dies exemplarisch in den Spalten 122 und 123 der Fall ist.Another measuring cycle is an example in the value table of 6 and is assigned to the work cycles 120 to 137. Since the retry memory in line 9 of the table according to 5 is already at the value 2, an output signal can be output when a new measured value occurs which lies within an interval (not shown) around the stored measured value, as is the case in columns 122 and 123, for example.

Da sich der neue Messwert danach wieder ändert, ist ab der Spalte 124 zunächst die Ausgabe des Ausgangssignals wieder beendet.Since the new measured value then changes again, starting from column 124, the output of the output signal is terminated again.

Ab der Spalte 127 wird die vorgegebene Maximaldifferenz von 0,1 zwischen dem alten und dem neuen Messwert auf einem vom bisher im Speicher 1 gespeicherten Messwert abweichenden Niveau unterschritten, so dass ebenfalls ab Spalte 127 die Erfüllung des Kriteriums angegeben ist und die Zeit zu laufen beginnt. Da das Kriterium in zehn aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten stets erfüllt ist, wird in Spalte 134 das Triggersignal, wie in Zeile 7 angegeben, bereitgestellt. Dadurch wird in den Speicher 1 der neue Messwert gespeichert, ferner wird der Wiederholungsspeicher, wie in Zeile 9 der Tabelle in 5 angegeben, auf den Wert 1 zurückgesetzt, da der neu gespeicherte Messwert zunächst noch bestätigt werden muss, bevor eine Ausgabe des neu gespeicherten Messwerts und/oder eine korrespondierenden Schaltsignals erfolgt, was möglicherweise in einem nachfolgenden, nicht dargestellten Messzyklus der Fall ist.From column 127, the predetermined maximum difference of 0.1 between the old and the new measured value falls below a level deviating from the previously stored value in the memory 1, so that the fulfillment of the criterion is also indicated from column 127 and the time starts to run , Since the criterion is always met in ten consecutive time periods, the trigger signal, as indicated in line 7, is provided in column 134. As a result, the new measured value is stored in the memory 1, and the repeat memory, as in line 9 of the table in FIG 5 is reset to the value 1, since the newly stored measured value must first be confirmed before an output of the newly stored measured value and / or a corresponding switching signal takes place, which is possibly the case in a subsequent measurement cycle, not shown.

Bei einer Weiterbildung der vorstehend angeführten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine Speicherung einer neuen Arbeitsposition nur dann erfolgen kann, wenn hierzu am Sensorsystem ein Freigabesignal anliegt oder ein Sperrsignal zeitweilig unterbrochen ist. Hierdurch wird vermieden, dass beispielsweise in einem Fehlerfall oder während Wartungs- oder Reparaturarbeiten, in denen das Messobjekt in eine neue Position längs der Bewegungsachse gebracht wird, ein oder mehrere neue Arbeitspositionen eingelernt werden. In a further development of the above-mentioned embodiments, it is provided that storage of a new working position can only take place if, for this purpose, an enable signal is applied to the sensor system or a blocking signal is temporarily interrupted. This avoids that, for example, in an error case or during maintenance or repair work, in which the measurement object is brought into a new position along the movement axis, one or more new working positions are learned.

Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Sensorsystem eine Meldung ausgibt, sofern sich durch Verwendung der vorstehend angeführten Vorgehensweisen eine Verlagerung einer bereits ermittelten Arbeitsposition innerhalb eines vorgebbaren Betragsbereichs um den gespeicherten Wert des Messwerts der bisherigen Arbeitsposition ergibt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass vor der Speicherung einer neuen Arbeitsposition in der Auswerteeinrichtung ein Abgleich mit den gespeicherten Werten der Messwerte der bereits ermittelten Arbeitspositionen vorgenommen wird und dass eine Information an einen Benutzer ausgegeben wird, wenn die neue Arbeitsposition innerhalb des vorgegebenen Betragsbereichs um die bestehende Arbeitsposition herum liegt. Dies kann beispielsweise aufgrund mechanischer Veränderungen im Automatisierungssystem der Fall sein, wobei hier das Automatisierungssystem durch den Benutzer überprüft werden kann. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, den neuen Arbeitspunkt nach Freigabe durch einen Benutzer für die weitere Verwendung zu speichern oder nach Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten den neuen Arbeitspunkt zu verwerfen. Alternativ kann vorgesehen werden, die neue Arbeitsposition zu verwenden und eine Speicherung der alten Arbeitsposition vorzunehmen, um anhand der Anzahl der veränderten Arbeitspositionen beispielsweise einen Rückschluss über die Beanspruchung des Automatisierungssystems ziehen zu können.Additionally or alternatively, it can be provided that the sensor system outputs a message, provided that by using the above-mentioned procedures, a displacement of an already determined working position within a predeterminable amount range results around the stored value of the measured value of the previous working position. For this purpose, it can be provided that, before the storage of a new working position in the evaluation device, a comparison is made with the stored values of the measured values of the already determined working positions and that information is output to a user if the new working position is within the predetermined amount range around the existing one Working position lies around. This can be the case, for example, due to mechanical changes in the automation system, in which case the automation system can be checked by the user. Optionally, it may be provided to store the new operating point after release by a user for further use or to discard the new operating point after carrying out maintenance or repair work. Alternatively, it can be provided to use the new working position and to perform a storage of the old working position to be able to draw on the basis of the number of changed working positions, for example, a conclusion about the stress of the automation system.

Bei der in 7 dargestellten analogen Auswerteschaltung 130 ist eine analoge Verarbeitung des oder der Messwerte vorgesehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Auswerteschaltung als individuell gestaltete Halbleiterschaltung auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet werden soll (anwendungsspezifische integrierte Schaltung – ASIC – Application Specific Integrated Circuit), da ein Flächenbedarf einer derartigen analogen Auswerteschaltung geringer ist als ein Flächenbedarf einer entsprechenden digitalen Auswerteschaltung.At the in 7 illustrated analog evaluation circuit 130 An analogue processing of the measured value or values is provided. This is particularly advantageous if the evaluation circuit is to be designed as an individually designed semiconductor circuit on a semiconductor substrate (application-specific integrated circuit - ASIC - Application Specific Integrated Circuit), since an area requirement of such an analog evaluation circuit is less than a space requirement of a corresponding digital evaluation circuit.

Bei dem in der 7 dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel ist eine Unterteilung der analogen Auswerteschaltung 130 in mehrere Blöcke vorgesehen, um die einzelnen Funktionen besser darstellen und beschreiben zu können. Bei einer nicht dargestellten, realen analogen Auswerteschaltung kann eine andere, insbesondere kompaktere Anordnung der nachstehend näher beschriebenen Bestandteile der Auswerteschaltung 30 vorgesehen sein.In the in the 7 illustrated exemplary embodiment is a subdivision of the analog evaluation circuit 130 provided in several blocks in order to better represent and describe the individual functions. In a, not shown, real analog evaluation circuit, another, in particular more compact arrangement of the components of the evaluation circuit described in more detail below 30 be provided.

An einem ersten Block 131 der analogen Auswerteschaltung 130 wird eine dem ermittelten Messwert entsprechende Eingangsspannung U1 angelegt, die beispielsweise von der in der 1 dargestellten Sensoreinrichtung 16 bereitgestellt werden kann.At a first block 131 the analog evaluation circuit 130 is applied to the measured value corresponding input voltage U1 applied, for example, by the in the 1 shown sensor device 16 can be provided.

Der erste Block 131 beinhaltet einen Differenzierer, der eine Ableitung der Eingangsspannung U1 nach der Zeit vornimmt. Somit wird aus der Eingangsspannung U1, die beispielsweise eine Ausrichtung des Permanentmagneten 19 um die Schwenkachse 3 repräsentiert, eine elektrische Ausgangsspannung U2, die proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Permanentmagneten 19 ist. Für die Differenzierung wird die Eingangsspannung U1 zunächst an einen ersten Anschluss eines Kondensators 132 angelegt, dessen zweiter Anschluss mit einem ersten Eingang eines Operationsverstärkers 133 verbunden ist. An einem zweiten Eingang des Operationsverstärkers wird eine Referenzspannung Uoffset angelegt, die von einer ersten Referenzspannungsquelle 134 bereitgestellt wird. Ferner ist zwischen dem ersten Eingang des Operationsverstärkers 133 und dessen Ausgangsanschluss ein Widerstand 135 geschaltet, der für eine Pegelanpassung der Ausgangsspannung U2 sowie für eine Anpassung des zeitlichen Verhaltens des Differenzierers ausgebildet ist.The first block 131 includes a differentiator, which makes a derivative of the input voltage U1 after the time. Thus, from the input voltage U1, for example, an orientation of the permanent magnet 19 around the pivot axis 3 represents an electrical output voltage U2 proportional to the angular velocity of the permanent magnet 19 is. For the differentiation, the input voltage U1 is first connected to a first terminal of a capacitor 132 whose second terminal is connected to a first input of an operational amplifier 133 connected is. At a second input of the operational amplifier, a reference voltage Uoffset is applied, which from a first reference voltage source 134 provided. Further, between the first input of the operational amplifier 133 and its output terminal a resistor 135 connected, which is designed for a level adjustment of the output voltage U2 and for an adjustment of the temporal behavior of the differentiator.

Die Ausgangsspannung U2 des Operationsverstärkers 133 wird an einen zweiten Block 36 bereitgestellt, der drei Vergleicher 137, 138, 142 und eine Logikschaltung 139 umfasst. Die beiden Vergleicher 137, 138 sind exemplarisch jeweils als Operationsverstärker ausgebildet, an denen jeweils an einem ersten Eingang die Ausgangsspannung U2 des Operationsverstärkers 133 angelegt wird. An einem zweiten Eingang des Vergleichers 137 ist eine zweite Referenzspannungsquelle 40 mit einer um den Betrag ΔU gegenüber einer Basisspannung Ub erhöhten Referenzspannung Uref2 angeschlossen. An einem zweiten Eingang des Vergleichers 138 ist eine dritte Referenzspannungsquelle 141 mit einer um den Betrag ΔU gegenüber einer Basisspannung Ub reduzierten Referenzspannung Uref3 angeschlossen. An einem Ausgangsanschluss des Vergleichers 137 wird nur dann ein Ausgangsignal bereitgestellt, wenn die in den Vergleicher 137 eingespeiste Ausgangsspannung U2 kleiner als die Referenzspannung Uref2 ist. An einem Ausgangsanschluss des Vergleichers 138 wird nur dann ein Ausgangsignal bereitgestellt, wenn die in den Vergleicher 138 eingespeiste Ausgangsspannung U2 größer als die Referenzspannung Uref3 ist.The output voltage U2 of the operational amplifier 133 gets to a second block 36 provided, the three comparators 137 . 138 . 142 and a logic circuit 139 includes. The two comparators 137 . 138 are exemplarily each designed as an operational amplifier, at each of which at a first input, the output voltage U2 of the operational amplifier 133 is created. At a second input of the comparator 137 is a second reference voltage source 40 with a by the amount .DELTA.U to a base voltage Ub increased reference voltage Uref2 connected. At a second input of the comparator 138 is a third reference voltage source 141 with a by the amount .DELTA.U to a base voltage Ub reduced reference voltage Uref3 connected. At an output terminal of the comparator 137 An output signal is only provided when in the comparator 137 fed output voltage U2 is less than the reference voltage Uref2. At an output terminal of the comparator 138 An output signal is only provided when in the comparator 138 fed output voltage U2 is greater than the reference voltage Uref3.

Dementsprechend bestimmen die Referenzspannung Uref2 und die Referenzspannung Uref3 die Grenzen eines Spannungsintervalls, innerhalb dessen von beiden Vergleichern 137 und 138 jeweils Ausgangssignale als logische Pegel 1 ausgegeben werden, sofern die eingespeiste Ausgangsspannung U2 innerhalb dieses Spannungsintervalls liegt. Accordingly, the reference voltage Uref2 and the reference voltage Uref3 determine the limits of a voltage interval within which of both comparators 137 and 138 output signals are output as logic level 1, provided that the supplied output voltage U2 is within this voltage interval.

Dies ist der Fall, wenn in dem betrachteten zeitlichen Intervall keine Änderung der Eingangsspannung U1 eingetreten war und somit exemplarisch der Permanentmagnet 19 gegenüber der Sensoreinrichtung 16 die Winkelgeschwindigkeit Null aufweist.This is the case if no change in the input voltage U1 occurred in the temporal interval under consideration, and thus by way of example the permanent magnet 19 opposite the sensor device 16 the angular velocity has zero.

Um sicherzustellen, dass die Eingangsspannung U1 einen vorgebbaren Mindestspannungspegel aufweist und somit auf einem plausiblen Messergebnis beruht, ist der dritte Vergleicher 142 vorgesehen. Ein erster Eingang dieses Vergleichers 142 ist über eine Messleitung 150 mit der Eingangsspannung U1 gekoppelt. Ein zweiter Eingang des Vergleichers 142 ist mit einer vierten Referenzspannungsquelle 146 verbunden, die eine Referenzspannung Ugrenz bereitstellt, die von der Eingangsspannung U1 überschritten werden muss, damit der Vergleicher 142 ein Ausgangssignal an die Logikschaltung 139 ausgibt.To ensure that the input voltage U1 has a predefinable minimum voltage level and is therefore based on a plausible measurement result, the third comparator is 142 intended. A first input of this comparator 142 is via a measuring line 150 coupled to the input voltage U1. A second input of the comparator 142 is with a fourth reference voltage source 146 connected, which provides a reference voltage Ugrenz, which must be exceeded by the input voltage U1, so that the comparator 142 an output signal to the logic circuit 139 outputs.

Dementsprechend wird von der als UND-Glied ausgebildeten Logikschaltung 139 nur dann ein von Null unterschiedlicher Spannungspegel als Logikspannung U3 ausgegeben, wenn von den drei Vergleichern 137, 138 und 142 jeweils auf einem logischen Pegel 1 liegende Ausgangssignale ausgegeben werden.Accordingly, the logic circuit formed as an AND gate 139 only a voltage level different from zero is output as logic voltage U3, if from the three comparators 137 . 138 and 142 each output at a logic level 1 output signals are output.

In einem dritten Block 143 ist ein exemplarisch als Kondensator 145 ausgebildetes Zeitglied 144 vorgesehen. Der Kondensator 145 wird von der Logikspannung U3 geladen. Sobald der Kondensator 145 so weit aufgeladen ist, dass eine Kondensator-Ladespannung U4 einen durch eine fünfte Referenzspannungsquelle 151 vorgegebenen Referenzspannungswert Uref_T überschreitet wird über den Vergleicher 147, der die Kondensator-Ladespannung U4 mit dem Referenzspannungswert Uref_T vergleicht, ein Triggersignal an den vierten Block 148 weitergegeben.In a third block 143 is an example as a capacitor 145 trained timer 144 intended. The capacitor 145 is charged by the logic voltage U3. As soon as the capacitor 145 is charged so far that a capacitor charging voltage U4 one by a fifth reference voltage source 151 predetermined reference voltage value Uref_T is exceeded via the comparator 147 which compares the capacitor charging voltage U4 with the reference voltage value Uref_T, a trigger signal to the fourth block 148 passed.

Im vierten Block 148 ist ein analoger Speicher 149 angeordnet, der bei Eintreffen eines Triggersignals den an einer Messleitung 150 anliegenden Spannungspegel speichert. Da die Messleitung 150 direkt mit der Eingangsspannung U1 gekoppelt ist, wird dementsprechend die Eingangsspannung U1 gespeichert. Der analoge Speicher 149 ist dazu ausgebildet, den gespeicherten Spannungspegel als Speicherspannung U5 an den fünften Block 1 52 auszugeben, der einen weiteren Vergleicher 153 beinhaltet. Der Vergleicher 153 ist mit einem ersten Eingang über eine Referenzleitung 154 mit der Messleitung 150 verbunden. Mit einem zweiten Eingang ist der Vergleicher 153 mit dem analogen Speicher 149 verbunden. Der Vergleicher 153 gibt ein Ausgangssignal aus, sofern die Speicherspannung U5 und die Eingangsspannung U1 beide in einem vorgebbaren Intervall liegen. Dieses Ausgangssignal kann dann beispielsweise an eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung bereitgestellt werden, um zu dokumentieren, dass der Permanentmagnet 19 gegenüber der Sensoreinrichtung 16 eine durch den vorstehend angeführten Speichervorgang ermittelte Position einnimmt.In the fourth block 148 is an analog memory 149 arranged on the arrival of a trigger signal to a measuring line 150 voltage level stored. Because the measuring line 150 is coupled directly to the input voltage U1, the input voltage U1 is stored accordingly. The analog memory 149 is adapted to the stored voltage level as a memory voltage U5 to the fifth block. 1 52 to spend another comparator 153 includes. The comparator 153 is with a first input via a reference line 154 with the measuring line 150 connected. With a second input is the comparator 153 with the analog memory 149 connected. The comparator 153 outputs an output signal, provided that the memory voltage U5 and the input voltage U1 are both within a predefinable interval. This output signal can then be provided, for example, to a control device, not shown, in order to document that the permanent magnet 19 opposite the sensor device 16 assumes a position determined by the above-mentioned storing operation.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kondensator 145 aktiv entladen wird, sobald das Logiksignal U3 gegen Null geht oder Null ist.It is preferably provided that the capacitor 145 is actively discharged when the logic signal U3 goes to zero or zero.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0798472 B1 [0002] EP 0798472 B1 [0002]

Claims (18)

Schwenkantrieb zur Bereitstellung einer winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle (2) um eine Schwenkachse (3), mit einem Antriebsgehäuse (4) und mit einer am Antriebsgehäuse (4) angebrachten Sensoreinrichtung (16) zur Ermittlung einer rotatorischen Lage der Antriebswelle (2), wobei die Antriebswelle (2) an einem Endbereich (15) mit einem Permanentmagneten (19) zur Bereitstellung eines Magnetfelds ausgerüstet ist und wobei die Sensoreinrichtung (16) wenigstens ein Sensormittel (20) zur Ausgabe wenigstens eines vom Magnetfeld abhängigen Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung (21) zur Verarbeitung des Sensorsignals umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (19) und das Sensormittel (20) in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Auswerteeinrichtung (21) eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Sensorsignals, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle (2) entspricht, umfasst.Rotary drive for providing an angle-limited pivotal movement of a drive shaft ( 2 ) about a pivot axis ( 3 ), with a drive housing ( 4 ) and with one on the drive housing ( 4 ) mounted sensor device ( 16 ) for determining a rotational position of the drive shaft ( 2 ), wherein the drive shaft ( 2 ) at an end region ( 15 ) with a permanent magnet ( 19 ) is equipped to provide a magnetic field and wherein the sensor device ( 16 ) at least one sensor means ( 20 ) for outputting at least one sensor signal dependent on the magnetic field as well as an evaluation device ( 21 ) for processing the sensor signal, characterized in that the permanent magnet ( 19 ) and the sensor means ( 20 ) are arranged spaced apart in the axial direction and that the evaluation device ( 21 ) a memory device for storing a sensor signal which corresponds to a predefinable rotational position of the drive shaft ( 2 ). Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) mit einem ersten Endbereich (15) zumindest bereichsweise in ein Sensorgehäuse (17) hineinragt und dass der Permanentmagnet (19) an einer axial ausgerichteten Stirnseite (25) der Antriebswelle (2) angeordnet ist.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the drive shaft ( 2 ) with a first end region ( 15 ) at least partially in a sensor housing ( 17 protrudes) and that the permanent magnet ( 19 ) on an axially oriented end face ( 25 ) of the drive shaft ( 2 ) is arranged. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (19) in einer Wellenkupplung (22) angeordnet ist, die für eine drehfeste Verbindung mit dem Endbereich (15) der Antriebswelle (2) ausgebildet ist und/oder dass der Permanentmagnet (19) diametral zur Schwenkachse (3) oder einseitig zweipolig magnetisiert ist und/oder dass der Permanentmagnet (19) konzentrisch zur Schwenkachse (3) angeordnet ist und/oder dass der Permanentmagnet (19) scheibenförmig ausgebildet ist.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the permanent magnet ( 19 ) in a shaft coupling ( 22 ) arranged for a rotationally fixed connection with the end region ( 15 ) of the drive shaft ( 2 ) is formed and / or that the permanent magnet ( 19 ) diametrically to the pivot axis ( 3 ) or one-sided magnetized bipolar and / or that the permanent magnet ( 19 ) concentric with the pivot axis ( 3 ) is arranged and / or that the permanent magnet ( 19 ) is disc-shaped. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensormittel (20) einen zumindest zweidimensionalen, insbesondere als Hallsensor oder magnetoresisitiver Sensor ausgebildeten, Sensor umfasst, um wenigstens eine Feldkomponente des Magnetfelds in Abhängigkeit von der rotatorischen Lage der Antriebswelle (3) zu ermitteln.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the sensor means ( 20 ) comprises an at least two-dimensional, in particular as a Hall sensor or magnetoresistive sensor formed, sensor to at least one field component of the magnetic field in dependence on the rotational position of the drive shaft ( 3 ) to investigate. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21) im Sensorgehäuse (17) angeordnet ist und dass dem Sensorgehäuse (17) ein Eingabemittel (33) zur Auslösung einer Speicherung eines Sensorsignals in der Auswerteeinrichtung (21) und/oder ein Anzeigemittel (30) zur Ausgabe von Statusinformationen der Auswerteeinrichtung (21) zugeordnet ist.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 21 ) in the sensor housing ( 17 ) and that the sensor housing ( 17 ) an input means ( 33 ) for triggering storage of a sensor signal in the evaluation device ( 21 ) and / or a display means ( 30 ) for outputting status information of the evaluation device ( 21 ) assigned. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21) eine im Sensorgehäuse (17) angeordnete Vorverarbeitungseinheit und eine außerhalb des Sensorgehäuses angeordnete Auswerteeinheit umfasst und dass zwischen der Vorverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine, insbesondere gemäß I/O-Link-Standard, ausgebildete Kommunikationsverbindung vorgesehen ist.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 21 ) one in the sensor housing ( 17 ) arranged preprocessing unit and arranged outside the sensor housing evaluation unit and that between the preprocessing unit and the evaluation unit, in particular according to I / O link standard, formed communication link is provided. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21) für einen Vergleich des wenigstens einen Sensorsignals mit einem gespeicherten Sensorsignal anhand eines, vorzugsweise frei programmierbaren, vorgegebenen Vergleichskriteriums und zur Ausgabe eines Schaltsignals und/oder eines Winkelsignals, insbesondere in Abhängigkeit von einer Einhaltung oder Nichteinhaltung des Vergleichskriteriums, ausgebildet ist.Rotary actuator according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 21 ) is designed for a comparison of the at least one sensor signal with a stored sensor signal on the basis of a preferably freely programmable, predetermined comparison criterion and for outputting a switching signal and / or an angle signal, in particular as a function of compliance or non-compliance with the comparison criterion. Schwenkantrieb zur Ermittlung einer Position eines Messobjekts (19) relativ zu einem Sensor (20), mit einem Sensor (20) zur Bereitstellung eines Messwerts, das von einem Abstand zwischen Sensor (20) und einem Messobjekt (19) abhängt, mit einer Auswerteeinrichtung (21; 130) zur Auswertung des Messwerts und zur Bereitstellung eines Auswertungsergebnisses, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21; 130) eine Vergleichseinrichtung und ein Zeitglied umfasst, dass die Vergleichseinrichtung für einen Vergleich eines gespeicherten Messwerts mit einem aktuell ermittelten Messwert ausgebildet ist, dass die Vergleichseinrichtung für eine Bereitstellung eines Steuersignals an das Zeitglied ausgebildet ist, wenn ein Ergebnis des Vergleichs einem vorgebbaren Kriterium genügt, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei der Bereitstellung des Steuersignals ein Zeitmessvorgang weitergeführt wird und dass bei einem Ausbleiben des Steuersignals der Zeitmessvorgang erneut gestartet wird, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne ein Triggersignal vom Zeitglied ausgegeben wird und dass die Auswerteeinrichtung (21; 130) eine Speichereinrichtung umfasst, die zur Speicherung des aktuellen Messwerts bei Eintreffen des Triggersignals eingerichtet ist.Rotary actuator for determining a position of a test object ( 19 ) relative to a sensor ( 20 ), with a sensor ( 20 ) for providing a measured value that is dependent on a distance between the sensor ( 20 ) and a measurement object ( 19 ), with an evaluation device ( 21 ; 130 ) for evaluating the measured value and for providing an evaluation result, characterized in that the evaluation device ( 21 ; 130 ) comprises a comparison device and a timer, that the comparison device is designed for a comparison of a stored measured value with a currently determined measured value, that the comparison device is designed for providing a control signal to the timer, if a result of the comparison satisfies a predefinable criterion that the timer is designed such that in the provision of the control signal, a time measuring operation is continued and that in case of absence of the control signal of the time measuring operation is restarted, that the timer is designed such that when a predetermined period of time, a trigger signal is output from the timer and that the evaluation device ( 21 ; 130 ) comprises a memory device which is set up to store the current measured value upon arrival of the trigger signal. Schwenkantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichseinrichtung für die Speicherung genau eines, insbesondere eines zuletzt ermittelten, Messwerts eingerichtet ist.Rotary actuator according to claim 8, characterized in that the comparison device for the storage of exactly one, in particular a last determined, measured value is set up. Schwenkantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung zur Speicherung mehrerer Messwerte unterschiedlicher Arbeitspositionen ausgebildet ist.Rotary actuator according to claim 8 or 9, characterized in that the memory device is designed to store a plurality of measured values of different working positions. Schwenkantrieb nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung zur Ausgabe eines Positionssignals ausgebildet ist, wenn ein aktuell ermitteltes Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt.Rotary actuator according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the Evaluation device is designed for outputting a position signal when a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device. Schwenkantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21; 130) derart eingerichtet ist, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei zumindest nahezu gleichem Messwert bestätigt wurde.Rotary drive according to claim 11, characterized in that the evaluation device ( 21 ; 130 ) is set up such that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with at least almost the same measured value. Schwenkantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21; 130) für eine benutzerdefinierte Skalierung eines vom ermittelten Sensorsignal abhängigen analogen Ausgangssignals ausgebildet ist.Rotary actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation device ( 21 ; 130 ) is designed for a custom scaling of an analog output signal dependent on the determined sensor signal. Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts für ein Sensorsystem (16), das ein Messwert in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen einem Sensor (20) und einem Messobjekt (19) ausgibt, mit den wiederkehrenden Schritten: Ermitteln eines ersten Messwerts zu einem ersten Zeitpunkt und Speichern des ersten Messwerts in einer Vergleichseinrichtung, Ermitteln eines zweiten Messwerts zu einem zweiten Zeitpunkt und Vergleichen des zweiten Messwerts mit dem ersten Messwert, Bereitstellen eines Steuersignals an ein Zeitglied nur für den Fall, dass ein Ergebnis des Vergleichs der beiden Messwerte einem vorgebbaren Kriterium genügt, Weiterführen eines Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Bereitstellung des Steuersignals, Neustart des Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Ausbleiben des Steuersignals, Ausgeben eines Triggersignals vom Zeitglied an die Speichereinrichtung bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne, Speichern des aktuellen Messwerts in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung bei Eintreffen des Triggersignals.Method for the automated definition of a switching point for a sensor system ( 16 ), which measures a reading as a function of a distance between a sensor ( 20 ) and a measurement object ( 19 ), comprising the recurring steps: determining a first measured value at a first time and storing the first measured value in a comparator, determining a second measured value at a second time and comparing the second measured value with the first measured value, only providing a control signal to a timer in the event that a result of the comparison of the two measured values satisfies a predefinable criterion, continuing a time measuring operation by the timer upon provision of the control signal, restarting the time measuring operation by the timer in the absence of the control signal, outputting a trigger signal from the timer to the memory device upon reaching a predefinable period of time, storing the current measured value in a memory device of the evaluation device upon arrival of the trigger signal. Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass für den Vergleich des ersten Messwerts mit dem zweiten Messwert eine Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorzugsweise eine ausschließliche Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorgenommen wird.A method according to claim 14, characterized in that for the comparison of the first measured value with the second measured value, an intermediate storage of the first measured value, preferably an exclusive intermediate storage of the first measured value, is carried out. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (21; 130) ein Positionssignal ausgibt, wenn ein aktuell ermittelter Messwert zumindest nahezu mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert übereinstimmt.Method according to claim 14 or 15, characterized in that the evaluation device ( 21 ; 130 ) outputs a position signal if a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device. Verfahren nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei zumindest nahezu gleichem Messwert bestätigt wurde.A method according to claim 16, characterized in that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with at least almost the same measured value. Verfahren nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erfassungsbereich für den Messwert vorgegeben wird, in dem das vorgebbare Kriterium erfüllt werden kann, wobei eine Neubestimmung eines Schaltpunkts nur innerhalb des Erfassungsbereichs erfolgt.A method according to claim 14, 15 or 16, characterized in that a detection range for the measured value is specified, in which the predeterminable criterion can be met, wherein a redetermination of a switching point takes place only within the detection range.
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