DE102013106395A1

DE102013106395A1 - Position measuring system and path measuring method

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Publication number: DE102013106395A1
Application number: DE201310106395
Authority: DE
Inventors: Hans Geldmacher
Original assignee: Hans Geldmacher KG
Current assignee: Geldmacher Hans De
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2014-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wegmesssystem und ein Wegmessverfahren zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung, wie insbesondere Toranlagen oder Aufzüge. Erfindungsgemäß wird ein Wegmesssystem zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung vorgeschlagen, mit einer axialen Welle (14), einem an der axialen Welle (14) befestigten, diametral magnetisierten Ringmagneten (4) mit einem Nordpol und einem Südpol und eine einen Hall-Encoder (7) aufweisende Leiterplatte (6) mit nachgeschalteter Elektronik, wobei der diametral magnetisierte Ringmagnet (4) durch eine axiale Wellenumdrehung am Hall-Encoder (7) berührungsfrei vorbeigeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Hall-Encoder (7) einen ersten Hall-Sensor und einen zweiten Hall-Sensor aufweist und der erste Hall-Sensor versetzte zum zweiten Hall-Sensor angeordnet ist. Damit werden ein Wegmesssystem und ein Wegmessverfahren zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung angegeben, das geringe Abmessungen aufweist, unempfindlich gegen Verschmutzung ist und eine verlässliche Positionserkennung ermöglicht.The invention relates to a displacement measuring system and a distance measuring method for absolute position detection of a movable, power-driven device, in particular door systems or elevators. According to the invention, a displacement measuring system for absolute position detection of a movable, power-driven device is proposed, comprising an axial shaft (14), a diametrically magnetized ring magnet (4) fastened to the axial shaft (14) with a north pole and a south pole, and a Hall encoder (7) having printed circuit board (6) with downstream electronics, wherein the diametrically magnetized ring magnet (4) by an axial shaft rotation on Hall effect encoder (7) passes without contact, characterized in that the Hall encoder (7) has a first Hall Sensor and a second Hall sensor and the first Hall sensor offset from the second Hall sensor is arranged. Thus, a displacement measuring system and a distance measuring method for absolute position detection of a movable, power-driven device are specified, which has small dimensions, is insensitive to contamination and allows reliable position detection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wegmesssystem und ein Wegmessverfahren zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung, wie insbesondere einer Toranlage oder eines Aufzugs. The invention relates to a displacement measuring system and a distance measuring method for absolute position detection of a movable, power-driven device, such as in particular a gate system or an elevator.

Im Bereich der Messtechnik sind Wegmesssysteme, beispielsweise zur absoluten Positionsbestimmung von bewegbaren, kraftbetriebenen Toranlagen bekannt, wobei die kraftbetriebenen Toranlagen in der Regel einen Antrieb mit einer Antriebswelle aufweisen. Derartige Wegmesssysteme nutzen zur absoluten Positionserkennung der Tore das Prinzip der Darstellung einer Achsumdrehung als Sinuskurve. Dies ist so weit möglich, wie sich die Achse auch nur einmal um 360° axial dreht. Bei weiteren axialen Achsumdrehungen ist die absolute Position eines Tores alleine durch die Darstellung der Sinuskurve nicht mehr bestimmbar, da sich abhängig vom Drehwinkel der Achse die jeweiligen Feldstärken der Sinuskurve alle 360° wiederholen und somit einer absoluten Torposition nicht zugeordnet werden können. In the field of metrology are Wegmesssysteme, for example, for the absolute position determination of movable, power-driven door systems known, the power door systems usually have a drive with a drive shaft. Such position measuring systems use the principle of representing an axis rotation as a sine curve for the absolute position detection of the gates. This is possible as far as the axis rotates even 360 ° axially. For further axial axis rotations, the absolute position of a gate can no longer be determined solely by the representation of the sinusoidal curve, since the respective field strengths of the sinusoidal curve repeat every 360 ° and thus can not be assigned to an absolute door position, depending on the rotation angle of the axis.

Daher wird beispielsweise zur Positionsbestimmung kraftbetriebener Tore neben der mehrfach drehenden Antriebswelle eine zweite Welle mit einer entsprechend großen Übersetzung vorgehalten, die sich für einen Torlauf lediglich einmal um 360° dreht. Die zweite Welle wird messtechnisch überwacht, so dass die absolute Torposition bestimmbar ist. Ein derartiger Aufbau einer kraftbetriebenen Einrichtung hat jedoch den Nachteil, dass eine zweite Welle mit einer Drehzahlübersetzung erforderlich ist, wodurch der Antrieb der kraftbetriebenen Einrichtung entsprechend große Abmessungen aufweist. Therefore, for example, for determining the position of power-operated gates in addition to the multi-rotating drive shaft, a second shaft with a correspondingly large translation maintained that rotates only once for a door 360 °. The second wave is monitored metrologically, so that the absolute goal position can be determined. However, such a structure of a power-driven device has the disadvantage that a second shaft with a speed ratio is required, whereby the drive of the power-driven device has correspondingly large dimensions.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Wegmesssystem und ein Wegmessverfahren zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung anzugeben, das geringe Abmessungen aufweist, unempfindlich gegen Verschmutzung ist und eine verlässliche Positionserkennung ermöglicht. It is the object of the invention to provide a position measuring system and a path measuring method for absolute position detection of a movable, power-driven device, which has small dimensions, is insensitive to contamination and enables reliable position detection.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is solved by the subject matter of patent claim 1. Preferred developments are specified in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist ein Wegmesssystem, zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung vorgesehen, mit einer axialen Welle, einem an der axialen Welle befestigten, diametral magnetisierten Ringmagneten mit einem Nordpol und einem Südpol und eine einen Hall-Encoder aufweisende Leiterplatte mit nachgeschalteter Elektronik, wobei der diametral magnetisierte Ringmagnet durch eine axiale Wellenumdrehung am Hall-Encoder berührungsfrei vorbeiführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hall-Encoder einen ersten Hall-Sensor und einen zweiten Hall-Sensor aufweist und der erste Hall-Sensor versetzt zum zweiten Hall-Sensor angeordnet ist. According to the invention, a position measuring system for absolute position detection of a movable, power-driven device is provided with an axial shaft, attached to the axial shaft, diametrically magnetized ring magnet having a north pole and a south pole and a hall encoder having a printed circuit board with downstream electronics, said diametrically magnetized ring magnet can be guided without contact by an axial shaft rotation on the Hall encoder, characterized in that the Hall encoder has a first Hall sensor and a second Hall sensor and the first Hall sensor is arranged offset to the second Hall sensor.

Es ist somit ein Aspekt der Erfindung, ein Wegmesssystem zur absoluten Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung anzugeben, wobei unter einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung insbesondere derartige Einrichtungen mit immer wiederkehrenden horizontalen oder vertikalen Bewegungen zu verstehen sind, wie dies beispielsweise bei Toranlagen, Türanlagen, Abdeckungen, wie Schwimmbadabdeckungen, Aufzügen der Fall ist, oder immer wiederkehrenden Schwenkbewegungen, wie dies beispielsweise bei Schranken eintritt. Die absolute Positionserkennung der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung wird durch eine von dem Hall-Encoder erfasste Drehwinkeländerung des auf der Welle aufgesteckten, diametral magnetisierten Ringmagneten ermittelt, wobei der Hall-Encoder vorzugsweise ein 2D-Hall-Encoder oder ein 3D-Hall-Encoder ist. It is therefore an aspect of the invention to provide a position measuring system for absolute position detection of a movable, power-driven device, which means a movable, power-driven device in particular such devices with recurring horizontal or vertical movements, as for example in gate systems, door systems, covers Such as swimming pool covers, elevators, or recurrent pivoting movements, such as barriers. The absolute position detection of the movable force-driven device is determined by a detected by the Hall encoder rotation angle of the plugged on the shaft, diametrically magnetized ring magnet, the Hall encoder is preferably a 2D Hall encoder or a 3D Hall encoder.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die axiale Welle eine Antriebswelle ist, wobei die Antriebswelle im Betrieb eine Vielzahl vollständiger Achsumdrehungen ausübt. Auf diese Weise kann der diametral magnetisierte Ringmagnet direkt auf die Antriebswelle appliziert werden, wodurch zusätzlich drehzahlübersetzte Wellen zur messtechnischen Überwachung entfallen und die Abmessungen des Antriebs reduziert werden können. A preferred embodiment of the invention provides that the axial shaft is a drive shaft, wherein the drive shaft in operation exerts a plurality of complete axis revolutions. In this way, the diametrically magnetized ring magnet can be applied directly to the drive shaft, which additionally eliminates speed-translated waves for metrological monitoring and the dimensions of the drive can be reduced.

In diesem Zusammenhang sieht eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die axiale Welle sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn drehbar ist. Auf diese Weise ist die absolute Positionserkennung einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung sowohl für eine Achsbewegung im Uhrzeigersinn als auch für eine Achsbewegung gegen den Uhrzeigersinn möglich. In this context, a further preferred embodiment of the invention, that the axial shaft is rotatable both clockwise and counterclockwise. In this way, the absolute position detection of a movable power-operated device is possible both for a clockwise axis movement and for a counterclockwise axis movement.

Weiterhin sieht eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass die axialen Wellenumdrehungen über den Hall-Encoder erfassbar und über die nachgeschaltete Elektronik digitalisierbar, zählbar und speichbar sind. Das Zählen der vollständigen Achsumdrehungen zur Erkennung der absoluten Position der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung ist gerade dann erforderlich, wenn die messtechnisch überwachte Welle eine Mehrzahl von Achsumdrehung ausübt. Furthermore, another preferred development of the invention provides that the axial shaft revolutions can be detected via the Hall encoder and can be digitized, counted and stored via the downstream electronics. The counting of the complete shaft revolutions to detect the absolute position of the movable, power-driven device is required precisely when the metrologically monitored shaft exerts a plurality of axis rotation.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die den Hall-Encoder aufweisende Leiterplatte mit der nachgeschalteten Elektronik an eine externe Stromversorgung und an eine Batterie anschließbar ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass bei einer manuellen Positionsverschiebung der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung während eines Stromausfalls die Leiterplatte und somit auch der Hall-Encoder mit Spannung versorgt sind und entsprechende Wellenumdrehungen erfassen, zählen und speichern. Somit ist eine verlässliche absolute Positionserkennung der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung auch bei einem Stromausfall gewährleistet. A further preferred embodiment of the invention provides that the circuit board having the Hall encoder with the downstream electronics to an external power supply and to a battery can be connected. In this way it is ensured that in the case of a manual Position shift of the movable, power-driven device during a power failure, the circuit board and thus the Hall encoder are powered and detect corresponding shaft revolutions, count and store. Thus, a reliable absolute position detection of the movable, power-operated device is guaranteed even in the event of a power failure.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die den Hall-Encoder aufweisende Leiterplatte mit der nachgeschaltete Elektronik bei Nichtbetätigung der kraftbetriebenen Einrichtung nach einer vorbestimmten Zeitdauer vom Betriebsmodus in den Schlafmodus übergeht. Auf diese Weise wird der Stromverbrauch des Messsystems zur Positionsbestimmung der kraftbetriebenen Einrichtung im Zeitraum der Nichtbetätigung reduziert. Da das Messsystem im Zeitraum der Nichtbetätigung lediglich in den Schlafmodus fährt und sich nicht vollständig abschaltet, werden Drehwinkeländerungen der messtechnisch überwachten Welle weiterhin von dem Hall-Encoder erfasst, wodurch das System von dem Schlafmodus in den Betriebsmodus übergeht. A further preferred embodiment of the invention provides that the circuit board having the Hall encoder with the downstream electronics in non-operation of the power-operated device after a predetermined period of time from the operating mode in the sleep mode passes. In this way, the power consumption of the measuring system for determining the position of the power-operated device in the period of non-operation is reduced. Since the measurement system merely goes into sleep mode during the period of inactivity and does not completely shut down, the rotational angle changes of the metrologically monitored shaft continue to be detected by the Hall encoder, whereby the system goes from the sleep mode to the operating mode.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der diametral magnetisierte Ringmagnet über eine Ringaufnahme auf die Welle aufsteckbar ist. Die Ringaufnahme dient dabei als Passstück. Auf diese Weise sind ein und dieselben diametral magnetisierten Ringmagneten auf Wellen mit unterschiedlichen Wellendurchmessern aufsteckbar. Die Herstellungskosten der diametral magnetisierten Ringmagneten können somit reduziert werden, da die diametral magnetisierten Ringmagneten nicht für jeden Wellendurchmesser individuell angefertigt werden müssen. A further preferred embodiment of the invention provides that the diametrically magnetized ring magnet can be attached to the shaft via a ring receiver. The ring receiver serves as a fitting. In this way, one and the same diametrically magnetized ring magnets can be attached to shafts with different shaft diameters. The production costs of the diametrically magnetized ring magnets can thus be reduced, since the diametrically magnetized ring magnets do not have to be made individually for each shaft diameter.

Grundsätzlich ist eine Befestigung der den Hall-Encoder aufweisenden Leiterplatte mit der nachgeschalteten Elektronik an unterschiedlichen Bauteilen des kraftbetriebenen Antriebs nahe der messtechnisch zu überwachenden Welle möglich. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, dass die den Hall-Encoder aufweisende Leiterplatte mit der nachgeschalteten Elektronik an einem Lagerschild des Antriebsgehäuses befestigt ist. Auf diese Weise wird ein kompaktes Wegmesssystem bereitgestellt, das weder einer zweiten Welle noch einer weiteren Haltevorrichtung zur Befestigung der den Hall-Encoder aufweisenden Leiterplatte bedarf. Basically, an attachment of the Hall encoder having printed circuit board with the downstream electronics to different components of the power-driven drive near the metrologically monitored wave is possible. A preferred embodiment of the invention, however, provides that the circuit board having the Hall encoder is attached to the downstream electronics on a bearing plate of the drive housing. In this way, a compact position measuring system is provided which requires neither a second shaft nor another holding device for fastening the Hall encoder having the printed circuit board.

Abhängig vom Durchmesser des Magneten, vom Material, von der Magnetisierung und auch von der Temperatur ist der Abstand zwischen dem diametral magnetisierten Magneten und dem Hall-Encoder entsprechend einzustellen. Daher sieht eine weitere bevorzugt Weiterbildung der Erfindung vor, dass der Abstand zwischen dem diametral magnetisierten Ringmagneten und dem Hall-Encoder im Bereich zwischen 1 mm und 20 mm liegt. Besonders bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem diametral magnetisierten Ringmagneten und dem Hall-Encoder größer als 1 mm und kleiner als 10 mm ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Hall-Encoder die Magnetfeldänderungen des auf der Welle aufgesteckten diametral magnetisierten Ringmagneten eindeutig erfasst. Es sind jedoch grundsätzlich auch Abstände möglich, die kleiner als 1 mm sind. Depending on the diameter of the magnet, the material, the magnetization and the temperature, the distance between the diametrically magnetized magnet and the Hall encoder must be set accordingly. Therefore, a further preferred embodiment of the invention provides that the distance between the diametrically magnetized ring magnet and the Hall encoder is in the range between 1 mm and 20 mm. However, it is particularly preferred that the distance between the diametrically magnetized ring magnet and the Hall encoder is greater than 1 mm and less than 10 mm. In this way, it is ensured that the Hall encoder clearly detects the magnetic field changes of the diametrically magnetized ring magnet mounted on the shaft. However, in principle distances are possible which are smaller than 1 mm.

Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Wegmessverfahren, zur absoluten Positionserkennung kraftbetriebener Tore vorgesehen, mit einer axialen Welle, einem an der axialen Welle befestigten, diametral magnetisierten Ringmagneten mit einem Nordpol und einem Südpol und eine einen Hall-Encoder aufweisende Leiterplatte mit nachgeschalteter Elektronik, wobei der Hall-Encoder einen ersten Hall-Sensor und einen zweiten Hall-Sensor aufweist und der erste Hall-Sensor versetzt zum zweiten Hall-Sensor angeordnet ist, der diametral magnetisierte Ringmagnet durch eine axiale Wellenumdrehung am Hall-Encoder berührungsfrei vorbeigeführt wird und der auf der axialen Welle aufgesteckte diametral magnetisierte Ringmagnet abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetfeldänderungen des diametral magnetisierten Ringmagneten in präzise Magnetfeldlinien innerhalb einer Sinuswelle abgebildet werden, die präzisen Magnetfeldlinien innerhalb einer Sinuswelle digitalisiert und gespeichert werden, und die Anzahl der Sinuswellen als Folge vollständiger Achsumdrehungen digitalisiert, gezählt und gespeichert wird. According to the invention, a path measuring method for absolute position detection of power operated gates is furthermore provided, having an axial shaft, a diametrically magnetized ring magnet fixed to the axial shaft with a north pole and a south pole and a circuit board having a Hall encoder with downstream electronics, wherein Encoder has a first Hall sensor and a second Hall sensor and the first Hall sensor offset from the second Hall sensor is arranged, the diametrically magnetized ring magnet is passed without contact by an axial shaft rotation on the Hall encoder and plugged on the axial shaft diametrically magnetized ring magnet is scanned, characterized in that magnetic field changes of the diametrically magnetized ring magnet are mapped into precise magnetic field lines within a sine wave, the precise magnetic field lines are digitized and stored within a sine wave, and the Number of sine waves digitized, counted and stored as a result of complete axis revolutions.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist dabei, dass die präzisen Magnetfeldlinien innerhalb einer Sinuswelle erfasst, digitalisiert und gespeichert werden. Ebenso werden die Sinuswellen als Folge einer vollständigen Achsumdrehung digitalisiert, gezählt und gespeichert. Da sowohl die Achsumdrehungen als auch der Drehwinkel der Achse proportional zu einer vertikalen oder horizontalen Positionsverschiebung der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung sind, werden zur Positionsermittlung der bewegbaren kraftbetriebenen Einrichtung ausgehend von der Ausgangsposition die erfassten digitalisierten Achsumdrehungen je nach Drehrichtung addiert oder subtrahiert und ebenso die digitalisierten Magnetfeldlinien der Sinuskurve entsprechend der Drehrichtung der Achse addiert oder subtrahiert. An essential point of the invention is that the precise magnetic field lines are detected, digitized and stored within a sine wave. Likewise, the sine waves are digitized, counted and stored as a result of a complete axis rotation. Since both the axis revolutions and the rotational angle of the axis are proportional to a vertical or horizontal positional displacement of the movable force-driven device, the detected digitized axis revolutions are added or subtracted depending on the direction of rotation for position determination of the movable force-driven device starting from the starting position and also the digitized magnetic field lines the sine wave is added or subtracted according to the direction of rotation of the axis.

Schließlich sieht eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung vor, dass das Wegmessverfahren auf alle Merkmalskombinationen des Wegmesssystems anwendbar ist. Finally, a further preferred development of the invention provides that the path measuring method is applicable to all feature combinations of the displacement measuring system.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: The invention is based on a preferred embodiment below Referring to the drawing explained in more detail. In the drawing show:

1 eine dreidimensionale Ansicht des Antriebs einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung mit einem Wegmesssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 3 shows a three-dimensional view of the drive of a movable force-driven device with a displacement measuring system according to a preferred embodiment of the invention,

2 ein Schnitt des Antriebs einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung mit einem Wegmesssystem gemäß dem bevorzugen Ausführungsbeispiel der Erfindung, 2 a section of the drive of a movable, power-driven device with a displacement measuring system according to the preferred embodiment of the invention,

3 eine dreidimensionale Ansicht des Antriebs einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung mit einer alternativen Ausrichtung des Wegmesssystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 3 shows a three-dimensional view of the drive of a movable force-driven device with an alternative orientation of the displacement measuring system according to the preferred embodiment of the invention,

4 ein Schnitt des Antriebs einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung mit der alternativen Ausrichtung des Wegmesssystems gemäß dem bevorzugen Ausführungsbeispiel der Erfindung, 4 a section of the drive of a movable power-operated device with the alternative orientation of the displacement measuring system according to the preferred embodiment of the invention,

5 eine dreidimensionale Ansicht eines diametral magnetisierten Ringmagneten auf einer Achse der kraftbetriebenen Einrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 5 a three-dimensional view of a diametrically magnetized ring magnet on an axis of the power-driven device according to the preferred embodiment of the invention and

6 eine Messkurve des Messsystems gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 a measurement curve of the measuring system according to the preferred embodiment of the invention.

Aus der 1 ist der Antrieb einer bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung ersichtlich, wobei der Antrieb ein Antriebsgehäuse 1 mit einem Lagerschild 2 und eine axiale Antriebswelle 3 umfasst. Die axiale Antriebswelle 3 weist ein diametral magnetisierten Ringmagneten 4 mit mindestens einem Nordpol und mindestens einem Südpol auf, wobei zwischen dem diametral magnetisierten Ringmagneten 4 und der axialen Antriebswelle 3 eine Ringaufnahme 5 angeordnet ist. Die Ringaufnahme 5 dient als Passstück zwischen dem diametral magnetisierten Ringmagneten 4 und der axialen Antriebswelle 3. Auf diese Weise ist der diametral magnetisierte Ringmagnet 4 auf axiale Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern aufsteckbar. From the 1 the drive of a movable power-operated device can be seen, wherein the drive is a drive housing 1 with a bearing plate 2 and an axial drive shaft 3 includes. The axial drive shaft 3 has a diametrically magnetized ring magnet 4 with at least one north pole and at least one south pole, wherein between the diametrically magnetized ring magnet 4 and the axial drive shaft 3 a ring recording 5 is arranged. The ring recording 5 serves as a fitting between the diametrically magnetized ring magnet 4 and the axial drive shaft 3 , In this way, the diametrically magnetized ring magnet 4 attachable to axial shafts with different diameters.

Der diametral magnetisierte Ringmagnet 4 wird an eine einen Hall-Encoder 7 aufweisende Leiterplatte 6 mit nachgeschalteter Elektronik vorbeigeführt, wobei der Hall-Encoder 7 einen aus der 1 nicht ersichtlichen ersten Hall-Sensor und eine zweiten Hall-Sensor aufweist. Der erste Hall-Sensor ist dabei versetzt zum zweiten Hall-Sensor angeordnet. Der Abstand zwischen dem Hall-Encoder 7 und dem diametral magnetisierten Ringmagneten 4 beträgt 5 mm. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Magnetfeldänderungen des diametral magnetisierten Ringmagneten 4 als Folge einer Drehwinkeländerungen der axialen Antriebswelle 3 vom dem ersten Hall-Sensor und dem zweiten Hall-Sensor des Hall-Encoders 7 erfasst werden. The diametrically magnetized ring magnet 4 is connected to a Hall encoder 7 having printed circuit board 6 with downstream electronics passed, with the Hall encoder 7 one from the 1 not apparent first Hall sensor and a second Hall sensor has. The first Hall sensor is arranged offset to the second Hall sensor. The distance between the Hall encoder 7 and the diametrically magnetized ring magnet 4 is 5 mm. In this way it is ensured that the magnetic field changes of the diametrically magnetized ring magnet 4 as a result of a rotational angle changes of the axial drive shaft 3 from the first Hall sensor and the second Hall sensor of the Hall encoder 7 be recorded.

Die Leiterplatte 6 mit der nachgeschalteten Elektronik zum Zählen der vollständigen axialen Achsumdrehungen der Antriebswelle 3 und dem aufgesteckten Hall-Encoder 7 ist am Lagerschild 2 des Antriebs befestigt. The circuit board 6 with the downstream electronics for counting the complete axial shaft revolutions of the drive shaft 3 and the attached Hall encoder 7 is on the end shield 2 attached to the drive.

Wie aus der 2 ersichtlich, wird der auf die axiale Antriebswelle 3 aufgesteckte diametral magnetisierte Ringmagnet 4 radial durch den Hall-Encoder 7, welcher auf der Leiterplatte 6 vorgesehen ist, abgetastet. Hierzu ist der Hall-Encoder 7 im rechten Winkel zur Antriebswelle 3 angeordnet. Like from the 2 seen, the on the axial drive shaft 3 plugged diametrically magnetized ring magnet 4 radially through the Hall encoder 7 which is on the circuit board 6 is provided, scanned. This is the Hall encoder 7 at right angles to the drive shaft 3 arranged.

Den 3 und 4 ist entnehmbar, dass, alternativ zu der in den 1 und 2 dargestellten Variante, der auf die axiale Antriebwelle 3 aufgesteckte diametral magnetisierte Ringmagnet 4 auch axial abgetastet werden kann. Hierzu ist die den Hall-Encoder 7 aufweisende Leiterplatte 6 am Lagerschild 2 des Antriebsgehäuses 1 befestigt. Der Hall-Encoder 7 ist parallel zu der den diametral magnetisierten Ringmagneten 4 aufweisenden Antriebswelle 3 ausgerichtet. Auf diese Weise wird eine Seitenflanke des diametral magnetisierten Ringmagneten 4 abgetastet. The 3 and 4 is removable, that, alternatively to in the 1 and 2 illustrated variant, on the axial drive shaft 3 plugged diametrically magnetized ring magnet 4 can also be scanned axially. For this is the Hall encoder 7 having printed circuit board 6 on the bearing plate 2 of the drive housing 1 attached. The Hall encoder 7 is parallel to the diametrically magnetized ring magnet 4 having drive shaft 3 aligned. In this way, a side edge of the diametrically magnetized ring magnet 4 sampled.

Wie aus der 5 entnehmbar ist der diametral magnetisierte Ringmagnet 4 auf einer axialen Welle 14 aufgesteckt. Eine ersten Klemmung 8 und eine zweiten Klemmung 9 spannen den diametral magnetisierten Ringmagneten 4 auf der Welle 14 ein, so dass der diametral magnetisierte Ringmagnet 4 kraftschlüssig und formschlüssig mit der axialen Welle 14 verbunden ist. Like from the 5 Removable is the diametrically magnetized ring magnet 4 on an axial shaft 14 attached. A first clamp 8th and a second clamp 9 clamp the diametrically magnetized ring magnet 4 on the wave 14 a, so that the diametrically magnetized ring magnet 4 non-positively and positively with the axial shaft 14 connected is.

In 6 ist eine Messkurve 10 einer Magnetfeldänderung ersichtlich. Die Magnetfeldänderung resultiert aus einer Drehwinkeländerung der in 1 dargestellten axialen Antriebswelle 3 mit dem aufgesteckten, diametral magnetisierten Magnetring 4, wobei durch die Drehwinkeländerung der axialen Antriebswelle 3 die Magnetfeldänderungen des diametral magnetisierten Magneten 4 von dem Hall-Encoder 7 erfasst und von der nachgeschalteten Elektronik auf der Leiterplatte 6 digitalisiert, gezählt und gespeichert werden. In 6 is a trace 10 a magnetic field change visible. The magnetic field change results from a rotation angle change in 1 illustrated axial drive shaft 3 with the attached, diametrically magnetized magnet ring 4 , wherein by the rotation angle change of the axial drive shaft 3 the magnetic field changes of the diametrically magnetized magnet 4 from the Hall encoder 7 detected and from the downstream electronics on the circuit board 6 digitized, counted and stored.

Der sinusförmige Verlauf der Messkurve 10 mit den positiven Sinushalbwellen 11 und negativen Sinushalbwellen 12 zeigt die Magnetfeldänderungen dreier vollständiger Achsumdrehungen der axialen Antriebswelle 3, wobei die von dem Hall-Sensor 7 erfassten Magnetfeldänderungen in präzise Magnetfeldlinien 13 innerhalb der Sinuswelle abgebildet werden. Die Magnetfeldlinien 13 werden von der nachgeschalteten Elektronik auf der Leiterplatte 6 digitalisiert. Auf diese Weise ist eine Auflösung der Drehwinkeländerung der axialen Antriebswelle 3 von 0,1° realisierbar. The sinusoidal course of the trace 10 with the positive half sine waves 11 and negative sine halfwaves 12 shows the magnetic field changes of three complete shaft revolutions of the axial drive shaft 3 , where by the Hall sensor 7 detected magnetic field changes in precise magnetic field lines 13 be mapped within the sine wave. The magnetic field lines 13 be from the downstream electronics on the circuit board 6 digitized. In this way, a resolution of the rotation angle change of the axial drive shaft 3 of 0.1 ° feasible.

Da die Drehwinkeländerung der axialen Antriebswelle 3 proportional zu einer horizontalen Verschiebung, einer vertikalen Verschiebung oder einer Schwenkbewegung der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung ist und sowohl vollständige Achsumdrehungen der axialen Antriebswelle 3 als auch Drehwinkeländerungen innerhalb einer Achsumdrehung durch das Abtasten des diametral magnetisierten Ringmagneten 4 von dem Hall-Encoder erfassbar und von der nachgeschalteten Elektronik auf der Leiterplatte 6 digitalisierbar und speicherbar sind, ist die absolute Position der bewegbare, kraftbetriebenen Einrichtung eindeutig bestimmbar. Indem die Leiterplatte 6 mit der nachgeschalteten Elektronik und dem Hall-Sensor 7 neben einer externen Stromversorgung eine redundante Stromversorgung durch eine Batterie aufweist, ist die Bestimmung der absoluten Position der bewegbaren, kraftbetriebenen Einrichtung auch bei einer manuellen Achsumdrehung der Antriebswelle 3 während eines Stromausfalls sichergestellt. Since the rotation angle change of the axial drive shaft 3 is proportional to a horizontal displacement, a vertical displacement or a pivotal movement of the movable force-driven device and both complete axial revolutions of the axial drive shaft 3 as well as rotational angle changes within one axis revolution by the scanning of the diametrically magnetized ring magnet 4 detected by the Hall encoder and the downstream electronics on the circuit board 6 can be digitized and stored, the absolute position of the movable, power-driven device is uniquely determined. By the circuit board 6 with the downstream electronics and the Hall sensor 7 In addition to an external power supply having a redundant power supply by a battery, the determination of the absolute position of the movable, power-driven device is also in a manual axis rotation of the drive shaft 3 ensured during a power failure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Antriebsgehäuse drive housing
2 2: Lagerschild end shield
3 3: Antriebswelle drive shaft
4 4: diametral magnetisierter Ringmagnet diametrically magnetized ring magnet
5 5: Ringaufnahme ring holder
6 6: Leiterplatte circuit board
7 7: Hall-Encoder Hall encoder
8 8th: erste Klemmung first clamping
9 9: zweite Klemmung second clamping
10 10: Messkurve measured curve
11 11: positive Sinushalbwellen positive sine half-waves
12 12: negative Sinushalbwellen negative sine halfwaves
13 13: Magnetfeldlinien magnetic field lines
14 14: Welle wave

Claims

Position measuring system, for absolute position detection of a movable, power-driven device, with an axial shaft ( 14 ), one on the axial shaft ( 14 ), diametrically magnetized ring magnets ( 4 ) with a north pole and a south pole and a hall encoder ( 7 ) having printed circuit board ( 6 ) with downstream electronics, wherein the diametrically magnetized ring magnet ( 4 ) by an axial shaft rotation at the Hall encoder ( 7 ) without contact, characterized in that the Hall encoder ( 7 ) has a first Hall sensor and a second Hall sensor and the first Hall sensor offset from the second Hall sensor is arranged.

Position measuring system according to claim 1, characterized in that the axial shaft ( 14 ) a drive shaft ( 3 ), wherein the drive shaft in operation exerts a plurality of complete axis revolutions.

Position measuring system according to claim 1 or 2, characterized in that the axial shaft ( 14 ) is rotatable both clockwise and counterclockwise.

Position measuring system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the axial shaft revolutions via the Hall encoder ( 7 ) and can be digitized, counted and stored via the downstream electronics.

Position measuring system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Hall encoder ( 7 ) having printed circuit board ( 6 ) is connected to the downstream electronics to an external power supply and to a battery.

Position measuring system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Hall encoder ( 7 ) having printed circuit board ( 6 ) is set up so that it goes from the operating mode to the sleep mode together with the downstream electronics when the power-operated device does not operate.

Position measuring system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diametrically magnetized ring magnet ( 4 ) via a ring receiver on the shaft ( 14 ) is attached.

Position measuring system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the Hall encoder ( 7 ) having printed circuit board ( 6 ) with the downstream electronics on a bearing plate ( 2 ) of the drive housing ( 1 ) is attached.

Position measuring system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the distance between the diametrically magnetized ring magnet ( 4 ) and the Hall encoder ( 7 ) is greater than 1 mm and less than 10 mm.

Position measuring method, for absolute position detection of power operated gates, with an axial shaft ( 14 ), one on the axial shaft ( 14 ), diametrically magnetized ring magnets ( 4 ) with a north pole and a south pole and a hall encoder ( 7 ) having printed circuit board ( 6 ) with downstream electronics, wherein the Hall encoder ( 7 ) has a first Hall sensor and a second Hall sensor and the first Hall sensor offset from the second Hall sensor is arranged, the diametrically magnetized ring magnet ( 4 ) by an axial shaft rotation at the Hall encoder ( 7 ) is passed without contact and on the axial shaft ( 14 ) attachable diametrically magnetized ring magnet ( 4 ) is scanned, characterized in that magnetic field changes of the diametrically magnetized ring magnet in precise magnetic field lines ( 13 ) within a sine wave, the precise magnetic field lines ( 13 ) are digitized and stored within a sine wave, and the number of sine waves is digitized, counted and stored as a result of complete axis revolutions.