DE102014203467A1

DE102014203467A1 - Detecting a position of a door

Info

Publication number: DE102014203467A1
Application number: DE102014203467.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Krause; Uwe Nolte; Dirk Scheibner; Jürgen Schimmer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2015-08-27
Also published as: WO2015128120A1; EP3069105A1; CN106030249A; CN106030249B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung einer Position einer Tür (3), die über eine Antriebswelle (1) antreibbar ist. Die Vorrichtung umfasst einen an der Antriebswelle (1) angeordneten Gebermagnet (9), einen ortsfest zu der Rotationsachse der Antriebswelle (1) angeordneten Dreherfassungssensor (11) zur Erfassung von Drehungen und Drehrichtungen der Antriebswelle (1) mittels magnetischer Tunnelwiderstände, und eine Auswerteeinheit (13) zur Erfassung von Umdrehungen der Antriebswelle (1) und zur Ermittelung eines Zählwertes der Umdrehungen.The invention relates to a device and a method for detecting a position of a door (3) which is drivable via a drive shaft (1). The device comprises a transmitter magnet (9) arranged on the drive shaft (1), a rotation detection sensor (11) which is stationary relative to the rotation axis of the drive shaft (1) for detecting rotations and directions of rotation of the drive shaft (1) by means of magnetic tunnel resistances, and an evaluation unit ( 13) for detecting revolutions of the drive shaft (1) and for determining a count of the revolutions.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung einer Position einer Tür, die über eine Antriebswelle antreibbar ist. The invention relates to a device and a method for detecting a position of a door which is drivable via a drive shaft.

Über eine Antriebswelle automatisch angetriebene Türen werden in verschiedenen Umgebungen eingesetzt, beispielsweise in Aufzügen, auf Bahnsteigen oder in Kühlhäusern. Der Antrieb derartiger Türen erfordert Türsteuerungen, die Informationen über die aktuelle Position der Tür benötigen. Wenn eine elektrische Spannungsversorgung für den Antrieb einer Türsteuerung unterbrochen wird, geht häufig auch die Information über die aktuelle Position der Tür verloren, wenn die Tür während der Unterbrechung beispielweise manuell bewegt wird. Die Positionserfassung der Tür muss in einem solchen Fall beispielsweise durch eine Referenzfahrt der Tür neu eingestellt werden. Doors automatically driven by a drive shaft are used in a variety of environments, such as elevators, platforms, or cold stores. The drive of such doors requires door controls that require information about the current position of the door. If an electrical power supply for driving a door control is interrupted, the information about the current position of the door is often lost when the door is moved manually during the interruption, for example. The position detection of the door must be reset in such a case, for example, by a reference movement of the door.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Erfassung einer Position einer Tür, die über eine Antriebswelle antreibbar ist, anzugeben. The invention has for its object to provide an improved device and an improved method for detecting a position of a door which is drivable via a drive shaft to specify.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. The object is achieved with respect to the device by the features of claim 1 and in terms of the method by the features of claim 8.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung einer Position einer Tür, die über eine Antriebswelle antreibbar ist, umfasst einen Gebermagnet, einen Dreherfassungssensor und eine Auswerteeinheit. Der Gebermagnet weist wenigstens zwei verschiedene Magnetpole auf und erzeugt ein sich periodisch während Drehungen der Antriebswelle änderndes Magnetfeld. Der Dreherfassungssensor ist ortsfest zu der Rotationsachse der Antriebswelle angeordnet und weist zur Erfassung von Drehungen und Drehrichtungen der Antriebswelle magnetische Tunnelwiderstände auf, deren elektrische Widerstände von der Stellung der Magnetpole des Gebermagnets abhängen. Die Auswerteeinheit ist zur die Drehrichtung einschließenden Erfassung von Umdrehungen der Antriebswelle durch eine Auswertung von Sensorsignalen des Dreherfassungssensors und zur Ermittelung eines Zählwertes ausgebildet, der als die Differenz der Anzahl der erfassten Umdrehungen in einer ersten Drehrichtung und der Anzahl der erfassten Umdrehungen in einer der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten zweiten Drehrichtung definiert ist. An inventive device for detecting a position of a door, which can be driven via a drive shaft, comprises a transmitter magnet, a rotation detection sensor and an evaluation unit. The transmitter magnet has at least two different magnetic poles and generates a periodically changing magnetic field during rotations of the drive shaft. The rotation detection sensor is arranged stationarily to the axis of rotation of the drive shaft and has for detecting rotations and directions of rotation of the drive shaft to magnetic tunnel resistances whose electrical resistances depend on the position of the magnetic poles of the transmitter magnet. The evaluation unit is designed for detecting the rotation of the drive shaft by an evaluation of sensor signals of the rotation detection sensor and for determining a count, which is the difference of the number of detected revolutions in a first direction of rotation and the number of detected revolutions in one of the first direction of rotation is defined opposite second direction of rotation.

Die Erfindung nutzt aus, dass die Drehung der Antriebswelle an die Bewegung der Tür gekoppelt ist, so dass sich aus dem ermittelten Zählwert die Position der Tür bestimmen lässt. Die Verwendung eines an der Antriebswelle angeordneten Gebermagnet und eines Dreherfassungssensors mit magnetischen Tunnelwiderständen, deren elektrische Widerstände von der Stellung der Magnetpole des Gebermagnets abhängen, ermöglicht vorteilhaft eine berührungslose Erfassung von Drehungen der Antriebswelle. The invention makes use of the fact that the rotation of the drive shaft is coupled to the movement of the door, so that the position of the door can be determined from the determined count value. The use of a arranged on the drive shaft encoder magnet and a rotation detection sensor with magnetic tunnel resistances whose electrical resistances depend on the position of the magnetic poles of the transmitter magnet, advantageously allows a contactless detection of rotations of the drive shaft.

Die Verwendung magnetischer Tunnelwiderstände zur Erfassung von Drehungen des Gebermagnet hat insbesondere den Vorteil, dass dafür eine sehr geringe Leistungsaufnahme notwendig ist, so dass der Dreherfassungssensor auch über längere Zeiträume mit einem Energiespeicher betrieben werden kann, der unabhängig von der Energieversorgung der Tür ist. Dadurch können der Dreherfassungssensor und die Auswerteeinheit während einer Unterbrechung der Energieversorgung der Tür zuverlässig mittels eines derartigen Energiespeichers betrieben werden, so dass auch während der Unterbrechung die Position der Tür erfasst werden kann und nach der Unterbrechung keine Referenzfahrt der Tür zur Neueinstellung der Positionserfassung erforderlich ist. The use of magnetic tunnel resistors for detecting rotations of the transmitter magnet has the particular advantage that it requires a very low power consumption, so that the rotation detection sensor can be operated for longer periods with an energy storage device which is independent of the power supply of the door. Thereby, the rotation detection sensor and the evaluation can be reliably operated during an interruption of the power supply of the door by means of such energy storage, so that even during the interruption, the position of the door can be detected and after the interruption no reference movement of the door to readjust the position detection is required.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dreherfassungssensor wenigstens vier magnetische Tunnelwiderstände aufweist, die elektrisch in einer Widerstandsbrückenschaltung mit wenigstens zwei jeweils zwei magnetische Tunnelwiderstände aufweisenden Halbbrücken angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, dass die Halbbrücken an ihren Mittelabgriffen bei einer Rotation der Antriebswelle gegeneinander phasenverschobene Sensorsignale liefern. An embodiment of the invention provides that the rotation detection sensor has at least four magnetic tunnel resistances, which are arranged electrically in a resistance bridge circuit having at least two half bridges each having two magnetic tunnel resistances and are designed such that the half bridges are phase-shifted at their center taps when the drive shaft rotates Provide sensor signals.

Eine derartige Widerstandsbrückenschaltung nutzt aus, dass die elektrischen Widerstände der magnetischen Tunnelwiderstände von der Stellung des Gebermagnets abhängen, und ermöglicht sowohl die Erfassung von Drehungen der Antriebswelle als auch die Ermittelung der Drehrichtung unter Ausnutzung der Phasenverschiebung der Sensorsignale. Such a resistance bridge circuit makes use of the fact that the electrical resistances of the tunneling magnetoresistances depend on the position of the transmitter magnet, and enables both the detection of rotations of the drive shaft and the determination of the direction of rotation by utilizing the phase shift of the sensor signals.

Dabei sind die magnetischen Tunnelwiderstände vorzugsweise dazu ausgebildet, dass zwei Halbbrücken an ihren Mittelabgriffen bei einer Rotation der Antriebswelle Sensorsignale liefern, die gegeneinander um ein Viertel einer Periodendauer der Rotation phasenverschoben sind. In this case, the magnetic tunnel resistances are preferably designed so that two half-bridges deliver at their center taps upon rotation of the drive shaft sensor signals which are out of phase with each other by a quarter of a period of rotation.

Die Phasenverschiebung der Sensorsignale um ein Viertel einer Periodendauer der Rotation ermöglicht vorteilhaft eine messtechnisch besonders einfache und zuverlässige Ermittelung der Drehrichtung einer Drehung der Antriebswelle. The phase shift of the sensor signals by a quarter of a period of rotation advantageously allows a metrologically particularly simple and reliable determination of the direction of rotation of the drive shaft.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, den Dreherfassungssensor dauerhaft oder zyklisch mit einer Sensorspannung zu versorgen. A further embodiment of the invention provides that the evaluation unit is designed to supply the rotation detection sensor permanently or cyclically with a sensor voltage.

Dadurch wird die Energieversorgung des Dreherfassungssensors an die Auswerteeinheit gekoppelt, so dass vorteilhaft nur die Auswerteeinheit mit Energie versorgt werden braucht. As a result, the power supply of the rotation detection sensor is coupled to the evaluation unit, so that advantageously only the evaluation unit needs to be supplied with energy.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Auswerteeinheit einen Zustandsautomat aufweist, mittels dessen der aktuelle Zählwert speicherbar und der gespeicherte Zählwert bei einer erfassten Umdrehung in der ersten Drehrichtung inkrementierbar und bei einer erfassten Umdrehung in der zweiten Drehrichtung dekrementierbar ist. A further embodiment of the invention provides that the evaluation unit has a state machine by means of which the current count value can be stored and the stored count value can be incremented during a detected revolution in the first direction of rotation and decremented in the second direction of rotation when a detected revolution occurs.

Dadurch wird der Zählwert vorteilhaft bei jeder erfassten Umdrehung der Antriebswelle aktualisiert. As a result, the count value is advantageously updated every time the drive shaft is detected.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Energiespeicher zur Energieversorgung der Auswerteeinheit im Fall einer Unterbrechung einer externen Energieversorgung vor. A further embodiment of the invention provides an energy store for supplying power to the evaluation unit in the event of an interruption of an external power supply.

Die Verwendung eines Energiespeichers zur Energieversorgung der Auswerteeinheit im Fall einer Unterbrechung einer externen Energieversorgung hat den oben bereits genannten Vorteil, dass die Auswerteeinheit auch während der Unterbrechung der externen Energieversorgung betrieben werden kann. The use of an energy store for supplying power to the evaluation unit in the event of an interruption of an external power supply has the above-mentioned advantage that the evaluation unit can also be operated during the interruption of the external power supply.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen zusätzlichen Winkelsensor zur Erfassung einer Stellung der Magnetpole des Gebermagnets vor. A further embodiment of the invention provides an additional angle sensor for detecting a position of the magnetic poles of the transmitter magnet.

Dadurch können zusätzlich zur Zählung der Umdrehungen der Antriebswelle mittels des Zählwertes auch Drehungen der Antriebswelle um weniger als 360 ° erfasst und somit die Auflösung und Genauigkeit der Positionserfassung erhöht werden. Diese Ausgestaltung ist besonders für Anwendungen vorteilhaft, die eine besonders hohe Positionsauflösung erfordern, beispielsweise im Falle der Verwendung von Direktantrieben. As a result, in addition to the counting of the revolutions of the drive shaft by means of the count value, it is also possible to detect rotations of the drive shaft by less than 360 ° and thus to increase the resolution and accuracy of the position detection. This embodiment is particularly advantageous for applications which require a particularly high position resolution, for example in the case of the use of direct drives.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Gebermagnet mit genau zwei verschiedenen Magnetpolen vor, wobei der Gebermagnet an der Antriebswelle derart angeordnet ist, dass die Rotationsachse der Antriebswelle zwischen den beiden Magnetpolen hindurch verläuft. A further embodiment of the invention provides a donor magnet with exactly two different magnetic poles, wherein the donor magnet is arranged on the drive shaft such that the axis of rotation of the drive shaft extends between the two magnetic poles.

Eine derartige Ausbildung und Anordnung des Gebermagnets ist besonders einfach und führt bei Drehungen der Antriebswelle vorteilhaft zu zumindest näherungsweise sinusförmigen Änderungen der Magnetfeldstärke am Ort des Dreherfassungssensors. Such a design and arrangement of the transmitter magnet is particularly simple and advantageously leads to at least approximately sinusoidal changes in the magnetic field strength at the location of the rotation detection sensor during rotations of the drive shaft.

Bei dem Erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Position einer über eine Antriebswelle antreibbaren Tür mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfasst. Dabei werden mittels des Dreherfassungssensors drehrichtungsabhängig Drehungen der Antriebswelle erfasst, und mittels der Auswerteeinheit werden Umdrehungen der Antriebswelle einschließlich der Umdrehungsrichtungen dieser Umdrehungen durch eine Auswertung von Sensorsignalen des Dreherfassungssensors erfasst. Ferner wird mittels der Auswerteeinheit ein aktueller Zählwert gespeichert und der gespeicherte Zählwert wird bei einer erfassten Umdrehung in einer ersten Drehrichtung inkrementiert und bei einer erfassten Umdrehung in einer der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten zweiten Drehrichtung dekrementiert. In the method according to the invention, a position of a door drivable via a drive shaft is detected by means of a device according to the invention. In this case, rotations of the drive shaft are detected by means of the rotation detection sensor depending on the direction of rotation, and by means of the evaluation unit revolutions of the drive shaft including the directions of rotation of these revolutions are detected by an evaluation of sensor signals of the rotation detection sensor. Furthermore, by means of the evaluation unit, a current count value is stored and the stored count value is incremented in a detected revolution in a first direction of rotation and decremented at a detected revolution in a second direction opposite to the first direction of rotation.

Die Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den oben bereits genannten Vorteilen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. The advantages and embodiments of the method according to the invention correspond to the above-mentioned advantages and embodiments of the device according to the invention.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht dementsprechend vor, dass der Dreherfassungssensor durch die Auswerteeinheit dauerhaft oder zyklisch mit einer Sensorspannung versorgt wird. An embodiment of the method accordingly provides that the rotation detection sensor is supplied by the evaluation unit permanently or cyclically with a sensor voltage.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Auswerteeinheit im Fall einer Unterbrechung einer externen Energieversorgung mittels eines Energiespeichers mit Energie versorgt wird. A further embodiment of the method provides that the evaluation unit is supplied with energy by means of an energy store in the event of an interruption of an external energy supply.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass im Fall einer kompletten Entladung des Energiespeichers eine auf die Entladung hinweisende Statusinformation in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert wird. A further embodiment of the method provides that, in the event of a complete discharge of the energy store, a status information pointing to the discharge is stored in a non-volatile memory.

Durch eine derartige Statusinformation wird vorteilhaft im Falle einer kompletten Entladung des Energiespeichers darauf hingewiesen, dass sich aus dem gespeicherten Zählwert möglicherweise nicht die tatsächliche Position der Tür ermitteln lässt. By means of such status information, in the event of a complete discharge of the energy store, it is advantageously pointed out that the actual position of the door can possibly not be determined from the stored count value.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass eine Stellung der Magnetpole des Gebermagnets ermittelt wird. Dabei kann die Stellung der Magnetpole des Gebermagnets beispielsweise mittels eines zusätzlichen Winkelsensors ermittelt werden. Alternativ kann die Stellung der Magnetpole des Gebermagnets durch eine Auswertung von Sensorsignalen, die von dem Dreherfassungssensor erfasst werden, ermittelt werden. A further embodiment of the method provides that a position of the magnetic poles of the transmitter magnet is determined. In this case, the position of the magnetic poles of the transmitter magnet can be determined, for example, by means of an additional angle sensor. Alternatively, the position of the magnetic poles of the transmitter magnet can be determined by an evaluation of sensor signals detected by the rotation detection sensor.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen: The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments which will be described in detail in conjunction with the drawings. Showing:

1 schematisch eine über eine Antriebswelle antreibbare Tür und ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position der Tür, 1 2 schematically shows a door drivable via a drive shaft and a first exemplary embodiment of a device for detecting a position of the door,

2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position einer über eine Antriebswelle antreibbaren Tür, und 2 schematically a second embodiment of a device for detecting a position of a drive via a drive shaft door, and

3 schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position einer über eine Antriebswelle antreibbaren Tür. 3 schematically a third embodiment of a device for detecting a position of a driven via a drive shaft door.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt schematisch eine über eine Antriebswelle 1 antreibbare Tür 3 und ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position der Tür 3. 1 schematically shows a via a drive shaft 1 drivable door 3 and a first embodiment of a device for detecting a position of the door 3 ,

Die Tür 3 ist an einen Riemen 5 gekoppelt, der über eine Umlenkrolle 7 geführt ist und durch die Antriebswelle 1 angetrieben wird, wodurch die Tür 3 linear verschoben wird. The door 3 is on a belt 5 coupled, via a pulley 7 is guided and through the drive shaft 1 is driven, causing the door 3 is linearly shifted.

Die Vorrichtung zur Erfassung einer Position der Tür 3 umfasst einen Gebermagnet 9, einen Dreherfassungssensor 11, eine Auswerteeinheit 13 und einen aufladbaren Energiespeicher 15. The device for detecting a position of the door 3 includes a transmitter magnet 9 , a rotation detection sensor 11 , an evaluation unit 13 and a rechargeable energy storage 15 ,

Der Gebermagnet 9 weist zwei verschiedene Magnetpole 9.1, 9.2 auf und ist an der Antriebswelle 1 derart angeordnet, dass die Rotationsachse der Antriebswelle 1 zwischen den beiden Magnetpolen 9.1, 9.2 hindurch verläuft. The encoder magnet 9 has two different magnetic poles 9.1 . 9.2 on and is on the drive shaft 1 arranged such that the axis of rotation of the drive shaft 1 between the two magnetic poles 9.1 . 9.2 passes through.

Der hier nicht näher dargestellte Dreherfassungssensor 11 ist zur drehrichtungsabhängigen Erfassung von Drehungen der Antriebswelle 1 mittels magnetischer Tunnelwiderstände, deren elektrische Widerstände von der Stellung der Magnetpole 9.1, 9.2 des Gebermagnet 9 abhängen, ausgebildet. Dazu ist der Dreherfassungssensor 11 ortsfest zu der Rotationsachse der Antriebswelle 1 angeordnet, wobei er nicht notwendig dem Gebermagnet 9 entlang der Rotationsachse gegenüber liegend, sondern auch dagegen seitlich versetzt angeordnet sein kann. Der Dreherfassungssensor 11 weist vier magnetische Tunnelwiderstände auf, die elektrisch in einer Widerstandsbrückenschaltung mit zwei jeweils zwei magnetische Tunnelwiderstände aufweisenden Halbbrücken angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, dass die beiden Halbbrücken an ihren Mittelabgriffen bei einer Rotation der Antriebswelle 1 gegeneinander um ein Viertel einer Periodendauer der Rotation phasenverschobene sinusförmige Sensorsignale 12 liefern. The Dreherfassungssensor not shown here 11 is for the direction of rotation dependent detection of rotations of the drive shaft 1 by means of magnetic tunnel resistors whose electrical resistances depend on the position of the magnetic poles 9.1 . 9.2 the encoder magnet 9 depend, trained. This is the rotation detection sensor 11 fixed to the axis of rotation of the drive shaft 1 arranged, whereby he does not need the encoder magnet 9 lying opposite the axis of rotation opposite, but also can be arranged offset laterally. The rotation detection sensor 11 has four magnetic tunnel resistances, which are arranged electrically in a resistance bridge circuit with two half-bridges each having two magnetic tunnel resistances and are designed such that the two half-bridges are at their center taps during a rotation of the drive shaft 1 mutually phase-shifted sinusoidal sensor signals by a quarter of a period of rotation 12 deliver.

Die Auswerteeinheit 13 ist zu einer dauerhaften oder zyklischen Versorgung des Dreherfassungssensors 11 mit einer Sensorspannung 14 und zu einer Ermittelung eines Zählwertes ausgebildet, der als die Differenz der Anzahl erfasster Umdrehungen der Antriebswelle 1 in einer ersten Drehrichtung und der Anzahl erfasster Umdrehungen der Antriebswelle 1 in einer der ersten Drehrichtung entgegen gesetzten zweiten Drehrichtung definiert ist. Dazu weist die Auswerteeinheit 13 zwei Komparatoren 17, eine digitale Auswerteschaltung 19 und eine Speichereinheit 21 auf. The evaluation unit 13 is a permanent or cyclic supply of the rotation detection sensor 11 with a sensor voltage 14 and to a determination of a count, which is the difference of the number of detected revolutions of the drive shaft 1 in a first direction of rotation and the number of detected revolutions of the drive shaft 1 is defined in a direction opposite to the first direction of rotation second direction of rotation. For this purpose, the evaluation unit 13 two comparators 17 , a digital evaluation circuit 19 and a storage unit 21 on.

Die Komparatoren 17 dienen der Erkennung von Umdrehungen der Antriebswelle 1 anhand der von dem Dreherfassungssensor 11 erfassten Sensorsignale 12. Dazu ist jede der beiden Halbbrücken der Widerstandsbrückenschaltung des Dreherfassungssensors 11 mit einem Komparator 17 der Auswerteeinheit 13 verbunden, wodurch diesem Komparator 17 das Sensorsignal 12 dieser Halbbrücke zugeführt wird. Für jeden Komparator 17 wird ein Signalschwellenwert vorgegeben und jeder Komparator 17 vergleicht das ihm zugeführte Sensorsignal 12 mit diesem vorgegebenen Signalschwellenwert und übergibt der Auswerteschaltung 19 ein Komparatorsignal 18, das anzeigt, ob das ihm zugeführte Sensorsignal 12 den jeweiligen Signalschwellenwert momentan übertrifft. Die Auswerteschaltung 19 wertet die Komparatorsignale 18 der Komparatoren 17 mittels eines Zustandsautomaten aus. The comparators 17 serve to detect revolutions of the drive shaft 1 on the basis of the rotation detection sensor 11 detected sensor signals 12 , For this purpose, each of the two half bridges of the resistance bridge circuit of the rotation detection sensor 11 with a comparator 17 the evaluation unit 13 connected, causing this comparator 17 the sensor signal 12 this half-bridge is supplied. For each comparator 17 a signal threshold is specified and each comparator 17 compares the supplied sensor signal 12 with this predetermined signal threshold and passes the evaluation circuit 19 a comparator signal 18 indicating whether the sensor signal supplied to it 12 currently exceeds the respective signal threshold. The evaluation circuit 19 evaluates the comparator signals 18 the comparators 17 by means of a state machine.

Die Signalschwellenwerte werden derart vorgegeben, dass während einer Umdrehung der Antriebswelle 1 jeder dieser Signalschwellenwerte zweimal passiert wird, so dass sich jedes Komparatorsignal 18 während einer Umdrehung zweimal ändert. Aus einer dementsprechenden Änderung der Komparatorsignale 18 wird mittels des Zustandsautomaten der Auswerteschaltung 19 auf eine Umdrehung der Antriebswelle 1 geschlossen. Anhand der Reihenfolge, in der sich die Komparatorsignale 18 der beiden Komparatoren 17 ändern, wird mittels des Zustandsautomaten die Drehrichtung einer Drehung ermittelt, wobei die Phasenverschiebung der sinusförmigen Sensorsignale 12 der beiden Halbbrücken ausgenutzt wird. The signal threshold values are set such that during one revolution of the drive shaft 1 each of these signal thresholds is passed twice, leaving each comparator signal 18 changes twice during one revolution. From a corresponding change in the comparator signals 18 is by means of the state machine of the evaluation 19 on one revolution of the drive shaft 1 closed. Based on the order in which the comparator signals 18 of the two comparators 17 change, the direction of rotation is determined by means of the state machine, wherein the phase shift of the sinusoidal sensor signals 12 the two half bridges is exploited.

Der jeweils aktuelle Zählwert wird in der Speichereinheit 21 gespeichert. Der gespeicherte Zählwert wird bei einer erfassten Umdrehung in der ersten Drehrichtung um den Wert Eins inkrementiert und bei einer erfassten Umdrehung in der zweiten Drehrichtung um den Wert Eins dekrementiert. The current count value is stored in the memory unit 21 saved. The stored count becomes is incremented by the value one at a detected revolution in the first direction of rotation and decremented by the value one at a detected revolution in the second direction of rotation.

Der aufladbare Energiespeicher 15 dient zur Energieversorgung der Auswerteeinheit 13 im Fall einer Unterbrechung einer externen Energieversorgung 23. Dazu wird eine Versorgungsspannung der externen Energieversorgung 23 erfasst und im Falle einer erkannten Unterbrechung der externen Energieversorgung 23 wird die Energieversorgung der Auswerteeinheit 13 mittels einer Umschalteinheit 25 auf die Energieversorgung durch den aufladbaren Energiespeicher 15 umgestellt. Der aufladbare Energiespeicher 15 ist beispielsweise als ein Doppelschichtkondensator ausgebildet. Mittels eines Doppelschichtkondensators mit einer Kapazität von etwa 1 F kann eine Auswerteeinheit 13 mit einem realistischen Strombedarf von weniger als 5 μA mehrere Tage mit Energie versorgt werden. The rechargeable energy storage 15 serves to supply power to the evaluation unit 13 in case of an interruption of an external power supply 23 , For this purpose, a supply voltage of the external power supply 23 and in case of a detected interruption of the external energy supply 23 becomes the power supply of the evaluation unit 13 by means of a switching unit 25 on the energy supply through the rechargeable energy storage 15 changed. The rechargeable energy storage 15 is for example formed as a double-layer capacitor. By means of a double-layer capacitor with a capacity of about 1 F, an evaluation unit 13 be energized with a realistic power requirement of less than 5 μA for several days.

Die Auswerteeinheit 13 ist in zwei verschiedenen Betriebsmodi betreibbar. Wenn die Auswerteeinheit 13 von der externen Energieversorgung 23 mit Energie versorgt wird, wird sie in einem ersten Betriebsmodus betrieben, in dem sie neben der Erfassung und Zählung der Umdrehungen der Antriebswelle 1 den ermittelten Zählwert über eine digitale Schnittstelle 27 ausgibt. Wenn die Auswerteeinheit 13 von dem aufladbaren Energiespeicher 15 mit Energie versorgt wird, wird sie in einem energiesparenden zweiten Betriebsmodus betrieben, in dem lediglich die Umdrehungen der Antriebswelle 1 erfasst und in Form des Zählwertes gezählt werden, aber der Zählwert nicht über die digitale Schnittstelle 27 ausgegeben wird. The evaluation unit 13 is operable in two different operating modes. If the evaluation unit 13 from the external energy supply 23 is powered in a first mode of operation, in addition to the detection and counting of the revolutions of the drive shaft 1 the calculated count value via a digital interface 27 outputs. If the evaluation unit 13 from the rechargeable energy storage 15 is powered in an energy-saving second operating mode in which only the revolutions of the drive shaft 1 and counted in the form of the count, but the count is not counted via the digital interface 27 is issued.

Vorzugsweise wird im Falle einer kompletten Entladung des aufladbaren Energiespeichers 15 eine Statusinformation in einem nichtflüchtigen Speicher, z.B. in einem internen Flash-Speicher der Auswerteeinheit 13 gespeichert. Preferably, in the case of a complete discharge of the rechargeable energy store 15 a status information in a non-volatile memory, for example in an internal flash memory of the evaluation unit 13 saved.

2 zeigt schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position einer über eine Antriebswelle 1 antreibbaren Tür 3. Dieses Ausführungsbeispiel umfasst wie das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einen Gebermagnet 9, einen Dreherfassungssensor 11 und eine Auswerteeinheit 13 zur Erfassung und Auswertung von Umdrehungen der Antriebswelle 1, wobei die Auswerteeinheit 13 wie in dem ersten Ausführungsbeispiel Komparatoren 17, eine Auswerteschaltung 19 und eine Speichereinheit 21 aufweist, die in 2 jedoch nicht noch einmal dargestellt sind. Ferner weist auch das zweite Ausführungsbeispiel einen aufladbaren Energiespeicher 15 zur Energieversorgung der Auswerteeinheit 13 im Fall einer Unterbrechung einer externen Energieversorgung 23 auf. 2 schematically shows a second embodiment of a device for detecting a position of a via a drive shaft 1 drivable door 3 , This embodiment includes as in 1 illustrated first embodiment, a transmitter magnet 9 , a rotation detection sensor 11 and an evaluation unit 13 for detecting and evaluating revolutions of the drive shaft 1 , wherein the evaluation unit 13 as in the first embodiment, comparators 17 , an evaluation circuit 19 and a storage unit 21 which has in 2 but not shown again. Furthermore, the second embodiment also has a rechargeable energy store 15 for supplying energy to the evaluation unit 13 in case of an interruption of an external power supply 23 on.

Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel vor allem durch einen zusätzlichen Winkelsensor 29 zur Erfassung einer Stellung der Magnetpole 9.1, 9.2 des Gebermagnets 9. Dadurch werden zusätzlich zur Zählung der Umdrehungen der Antriebswelle 1 mittels des Zählwertes auch Drehungen der Antriebswelle 1 um weniger als 360 ° erfasst und somit die Genauigkeit der Positionserfassung erhöht. Der Winkelsensor 29 umfasst vorzugsweise einen Magnetsensor, beispielsweise einen Hallsensor. Ein von dem Winkelsensor 29 ausgegebenes Winkelsensorsignal 30 wird der Auswerteeinheit 13 zur Auswertung zugeführt. This in 2 illustrated embodiment differs from the in 1 illustrated first embodiment, especially by an additional angle sensor 29 for detecting a position of the magnetic poles 9.1 . 9.2 the encoder magnet 9 , This will in addition to counting the revolutions of the drive shaft 1 by means of the count also rotations of the drive shaft 1 detected by less than 360 °, thus increasing the accuracy of the position detection. The angle sensor 29 preferably comprises a magnetic sensor, for example a Hall sensor. One from the angle sensor 29 output angle sensor signal 30 becomes the evaluation unit 13 supplied for evaluation.

Das Winkelsensorsignal 30 des Winkelsensors 29 wird mit den Sensorsignalen 12 synchronisiert. Dazu wird beispielsweise eine 2-Bit-Winkelinformation der Komparatorsignale 18 der Komparatoren 17 (mit einer Winkelauflösung von 90 °) mit den höchsten 2 Bit des Winkelsensorsignals 30 verglichen. In einem Winkelbereich, in dem die Nulllagen beider Signale abweichen, werden die Komparatorsignale 18 korrigiert, damit die Erfassung der vollständigen Umdrehungen der Antriebswelle 1 synchron zu den erfassten Winkelsensorsignalen 30 erfolgt. Diese Korrektur kann über eine einfache Tabelle (Lookup-Table) vorgenommen werden. The angle sensor signal 30 of the angle sensor 29 becomes with the sensor signals 12 synchronized. For this example, a 2-bit angle information of the comparator signals 18 the comparators 17 (with an angular resolution of 90 °) with the highest 2 Bit of the angle sensor signal 30 compared. In an angular range in which the zero positions of both signals deviate, the comparator signals 18 corrected, thus capturing the complete revolutions of the drive shaft 1 synchronous to the detected angle sensor signals 30 he follows. This correction can be made via a simple table (lookup table).

Vorzugsweise wird der Winkelsensor 29 nur in dem ersten Betriebsmodus eingesetzt. Preferably, the angle sensor 29 only used in the first operating mode.

Falls die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung der externen Energieversorgung 23 niedriger als eine maximal mögliche Versorgungsspannung der Auswerteeinheit 13 ist, kann ein einfacher, durch die Auswerteeinheit 13 angesteuerter Hochsetzsteller 31 den wieder aufladbaren Energiespeicher 15 auf die maximal mögliche Versorgungsspannung aufladen und damit die Laufzeit maximieren. If the available supply voltage of the external power supply 23 lower than a maximum possible supply voltage of the evaluation unit 13 is, a simple, through the evaluation unit 13 controlled boost converter 31 the rechargeable energy storage 15 charge to the maximum possible supply voltage and thus maximize the runtime.

Die in 2 mit A, B, C bezeichneten Anschlüsse der Auswerteeinheit 13 sind jeweils mit dem aufladbaren Energiespeicher 15, über ein Schalter mit dem Hochsetzsteller 31 und über einen Spannungsregler 33, der als ein so genannter Low-Drop-Spannungsregler ausgebildet ist, mit der externen Energieversorgung 23 verbunden. In the 2 with A, B, C designated terminals of the evaluation 13 are each with the rechargeable energy storage 15 , via a switch with the boost converter 31 and via a voltage regulator 33 , which is designed as a so-called low-drop voltage regulator, with the external power supply 23 connected.

Optional kann das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Erfassung der Drehungen der Antriebswelle 1 ein Inkrementalgebersignal 35 (so genanntes AB-Signal) über einen Push-Pull-Treiber 37 ausgeben und damit einen zusätzlichen Inkrementalgeber ersetzen. Dem Inkrementalgebersignal 35 können ferner auch der ermittelte Zählwert für die Umdrehungen der Antriebswelle 1 und/oder die anhand des Winkelsensorsignals 30 ermittelte Stellung der Antriebswelle 1 aufmoduliert werden, so dass eine zusätzliche digitale Schnittstelle 27 zur Ausgabe des Zählwerts und/oder der ermittelten Stellung der Antriebswelle 1 entfallen kann. Optionally, the in 2 illustrated embodiment in addition to the detection of the rotations of the drive shaft 1 an incremental encoder signal 35 (so-called AB signal) via a push-pull driver 37 output and thus replace an additional incremental encoder. The incremental encoder signal 35 Furthermore, the determined count for the revolutions of the drive shaft 1 and / or the basis of the angle sensor signal 30 Determined position of the drive shaft 1 be modulated, so that an additional digital interface 27 for outputting the count value and / or the determined position of the drive shaft 1 can be omitted.

Für Debug-Zwecke kann die Auswerteeinheit 13 ferner optional eine UART-Schnittstelle 39 (UART = Universal Asynchronous Receiver Transmitter) aufweisen. For debug purposes, the evaluation unit 13 optionally also a UART interface 39 (UART = Universal Asynchronous Receiver Transmitter).

3 zeigt schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung einer Position einer über eine Antriebswelle 1 antreibbaren Tür 3. 3 schematically shows a third embodiment of a device for detecting a position of a via a drive shaft 1 drivable door 3 ,

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass statt eines zusätzlichen Winkelsensors 29 eine hochauflösende Auswertung der Sensorsignale 12 des Dreherfassungssensors 11 zur Ermittelung der Stellung der Magnetpole 9.1, 9.2 des Gebermagnet 9 vorgesehen ist. Die beiden Sensorsignale 12 werden dazu jeweils einem Operationsverstärker 41 zugeführt und durch diesen verstärkt. Die Operationsverstärker 41 können der Auswerteeinheit 13 wie in 3 dargestellt vorgeschaltet sein. Alternativ können die Operationsverstärker 41 in die Auswerteeinheit 13 integriert werden. Die Ausgangssignale der Operationsverstärker 41 werden einem hochauflösenden Analog-Digital-Wandler 43 zugeführt, der in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in die Auswerteeinheit 13 integriert ist. Aus den von dem Analog-Digital-Wandler 43 ausgegebenen Signalen wird ein die Stellung der Magnetpole 9.1, 9.2 beschreibender Winkel ermittelt. Vorzugsweise wird die Stellung der Magnetpole 9.1, 9.2 auch in diesem Ausführungsbeispiel nur in dem ersten Betriebsmodus ermittelt. This embodiment differs from that in FIG 2 illustrated embodiment only in that instead of an additional angle sensor 29 a high-resolution evaluation of the sensor signals 12 of the rotation detection sensor 11 for determining the position of the magnetic poles 9.1 . 9.2 the encoder magnet 9 is provided. The two sensor signals 12 are each an op amp 41 supplied and reinforced by this. The operational amplifier 41 can the evaluation unit 13 as in 3 be shown upstream. Alternatively, the operational amplifiers 41 into the evaluation unit 13 to get integrated. The output signals of the operational amplifier 41 become a high-resolution analog-to-digital converter 43 supplied in the in 3 illustrated embodiment in the evaluation 13 is integrated. From the one of the analog-to-digital converter 43 output signals becomes the position of the magnetic poles 9.1 . 9.2 descriptive angle determined. Preferably, the position of the magnetic poles 9.1 . 9.2 also determined in this embodiment only in the first operating mode.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

Claims

Device for detecting a position of a door ( 3 ), which via a drive shaft ( 1 ), comprising - a transmitter magnet ( 9 ) with at least two different magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ), whereby the transmitter magnet ( 9 ) periodically during rotations of the drive shaft ( 1 ) generates a changing magnetic field, - a stationary to the axis of rotation of the drive shaft ( 1 ) arranged rotation detection sensor ( 11 ) for detecting rotations and directions of rotation of the drive shaft ( 1 ) by means of magnetic tunnel resistances whose electrical resistances depend on the position of the magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) of the encoder magnet ( 9 ), and an evaluation unit ( 13 ) for detecting the rotation direction including detection of revolutions of the drive shaft ( 1 ) by an evaluation of sensor signals ( 12 ) of the rotation detection sensor ( 11 ) and for determining a count value which is defined as the difference between the number of detected revolutions in a first direction of rotation and the number of detected revolutions in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the rotation detection sensor ( 11 ) has at least four magnetic tunnel resistances, which are arranged electrically in a resistance bridge circuit with at least two half-bridges each having two magnetic tunnel resistances and are designed such that the half-bridges are connected at their center taps during a rotation of the drive shaft ( 1 ) phase-shifted sensor signals ( 12 ) deliver.

Device according to claim 2, characterized in that the magnetic tunnel resistances are designed such that two half-bridges are formed at their center taps during a rotation of the drive shaft (10). 1 ) Sensor signals ( 12 ) which are out of phase with each other by a quarter of a period of rotation.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 13 ) is adapted to the rotation detection sensor ( 11 ) permanently or cyclically with a sensor voltage ( 14 ) to supply.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation unit ( 13 ) has a state machine, by means of which the current count value storable and the stored count value in a detected revolution in the first direction of rotation can be incremented and decremented at a detected revolution in the second direction of rotation.

Device according to one of the preceding claims, characterized by an energy store ( 15 ) for the power supply of the evaluation unit ( 13 ) in the event of an interruption of an external energy supply ( 23 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized by an additional angle sensor ( 29 ) for detecting a position of the magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) of the encoder magnet ( 9 ).

Device according to one of the preceding claims, characterized by a transmitter magnet ( 9 ) with exactly two different ones Magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ), whereby the transmitter magnet ( 9 ) on the drive shaft ( 1 ) is arranged such that the axis of rotation of the drive shaft ( 1 ) between the two magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) passes through.

Method for detecting a position of a via a drive shaft ( 1 ) drivable door ( 3 ) by means of a device according to one of the preceding claims, wherein - by means of the rotation detection sensor ( 11 ) Depending on the direction of rotation rotations of the drive shaft ( 1 ), and - by means of the evaluation unit ( 13 ) Rotations of the drive shaft ( 1 ) including the directions of rotation of these revolutions by an evaluation of sensor signals ( 12 ) of the rotation detection sensor ( 11 ), a current count value is stored, and the stored count value is incremented in a detected rotation in a first direction of rotation and decremented in a detected revolution in a direction opposite to the first direction of rotation second direction of rotation.

Method according to claim 9, characterized in that the rotation detection sensor ( 11 ) by the evaluation unit ( 13 ) permanently or cyclically with a sensor voltage ( 14 ) is supplied.

Method according to claim 9 or 10, characterized in that the evaluation unit ( 13 ) in the event of an interruption of an external energy supply ( 23 ) by means of an energy store ( 15 ) is energized.

A method according to claim 11, characterized in that in the case of a complete discharge of the energy store ( 15 ) a status indicative of the discharge is stored in a nonvolatile memory.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that a position of the magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) of the encoder magnet ( 9 ) is determined.

Method according to claim 13, characterized in that the position of the magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) of the encoder magnet ( 9 ) by means of an additional angle sensor ( 29 ) is determined.

Method according to claim 13, characterized in that the position of the magnetic poles ( 9.1 . 9.2 ) of the encoder magnet ( 9 ) by an evaluation of sensor signals ( 12 ) of the rotation detection sensor ( 11 ) is determined.