Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Sensoranordnungen zur Weg- oder Winkelmessung bekannt. Various sensor arrangements for measuring the distance or angle are known from the prior art.
Die US 7,990,136 B2 beschreibt eine Sensoranordnung mit Phasengebern auf Basis von Hall-Sensoren. Dabei kann der Drehwinkel kontinuierlich gemessen werden. Durch geeignete Gestaltung der Nocken könnte in diskreten Schritten auf die Winkellage geschlossen werden. Eine Eindeutigkeit des Drehwinkels ist jedoch nur für einen Teil des Umfangs gegeben, nämlich 120°. Eine Eindeutigkeit über einen vollständigen Umfang, d. h. 360°, kann durch Verwendung einer einzelnen Keilstruktur erreicht werden. Die vollen 360° sind auf diese Art und Weise nicht erreichbar, da es keine bekannte Lösung gibt, den Rücksprung der Keilstruktur von der vollständigen Höhe auf eine minimale Höhe zuverlässig zu erkennen. Da jeder bekannte Sensor über einen Teil des Umfangs integriert, kann die Flanke nicht von einem mittleren Niveau des Abstands unterschieden werden. Eine weitere Sensoranordnung sind die so genannten Wirbelstromsensoren. Eine Welle wird dazu mit einem Ring ausgestattet, welcher eine Erhebung aufweist. Die Erhebung weist in Umlaufrichtung eine variable Breite auf. Die Breite ist entsprechend der Sinusfunktion modelliert. Mittels zweier Wirbelstromsensoren, welche in einem Abstand von Pi/2 versetzt zueinander angeordnet sind, kann in Abhängigkeit von einem Drehwinkel ein Sinus- und Kosinussignal erzeugt werden. Durch Berechnung des Arcustangens kann auf den Winkel geschlossen werden. Zum Erzielen einer ausreichend hohen Auflösung ist es erforderlich, mehrere elektrische Perioden auf dem Wellenumfang zu platzieren. In der Konsequenz kann die volle Umdrehung der Welle mechanisch nicht eindeutig bestimmt werden. The US 7,990,136 B2 describes a sensor arrangement with phasers based on Hall sensors. The angle of rotation can be measured continuously. By suitable design of the cam could be closed in discrete steps on the angular position. However, a uniqueness of the angle of rotation is given only for part of the circumference, namely 120 °. Uniqueness over a full circumference, ie 360 °, can be achieved by using a single wedge structure. The full 360 ° are not achievable in this way, since there is no known solution to reliably detect the return of the wedge structure from the full height to a minimum height. Because each known sensor integrates over part of the circumference, the edge can not be distinguished from a middle level of the gap. Another sensor arrangement are the so-called eddy current sensors. A shaft is equipped with a ring, which has a survey. The survey has a variable width in the direction of rotation. The width is modeled according to the sine function. By means of two eddy current sensors, which are arranged offset from one another at a distance of pi / 2, a sine and cosine signal can be generated as a function of a rotational angle. By calculating the arctangent, the angle can be deduced. To achieve a sufficiently high resolution it is necessary to place several electrical periods on the shaft circumference. As a consequence, the full rotation of the shaft can not be determined mechanically.
Ein weiterer Wirbelstromsensor ist in der DE 10 2004 033 083 A1 beschrieben. Dabei ist über den Umfang eines Geberrads die Breite einer Sinusspur variiert. Der senkrecht dazu angeordnete Sensor arbeitet nach dem Prinzip der variablen Überdeckung. Another eddy current sensor is in the DE 10 2004 033 083 A1 described. In this case, the width of a sinusoidal track is varied over the circumference of a sensor wheel. The sensor arranged perpendicularly operates on the principle of variable coverage.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Trotz der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoranordnungen beinhalten diese noch Optimierungspotenzial. So ist bei dem zuletzt genannten Stand der Technik eine eindeutige Erkennung der Winkelstellung über den vollen Umfang, d. h. 360°, nicht möglich. Despite the sensor arrangements known from the prior art, these still contain optimization potential. Thus, in the last-mentioned prior art, a clear recognition of the angular position over the full circumference, d. H. 360 °, not possible.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sensoranordnung zur Weg- und/oder Winkelmessung anzugeben, die eine Weg- und/oder Winkelmessung über einen vollständigen Umfang mit hoher Auflösung erlaubt. It is therefore an object of the present invention to provide a sensor arrangement for displacement and / or angle measurement, which allows a path and / or angle measurement over a complete scope with high resolution.
Eine erfindungsgemäße Sensoranordnung zur Weg- und/oder Winkelmessung umfasst einen ersten Geber mit einer ersten leitfähigen Spur und einen Sensor mit einer ersten Spule zur Erzeugung von Wirbelströmen in dem ersten Geber. Der Sensor und der erste Geber sind relativ zueinander in einer Bewegungsrichtung bewegbar. Die erste leitfähige Spur ist derart ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der ersten Spule bei einem Abtasten der ersten Spur in der Bewegungsrichtung veränderbar ist. Die Sensoranordnung umfasst weiterhin einen zweiten Geber mit einer zweiten leitfähigen Spur und eine zweite Spule zur Erzeugung von Wirbelströmen in dem zweiten Geber. Die zweite leitfähige Spur ist derart ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der zweiten Spule bei einem Abtasten der zweiten Spur in der Bewegungsrichtung veränderbar ist. A sensor arrangement according to the invention for path and / or angle measurement comprises a first transmitter with a first conductive track and a sensor with a first coil for generating eddy currents in the first transmitter. The sensor and the first encoder are movable relative to each other in a direction of movement. The first conductive track is formed such that a complex impedance of the first coil is variable in a scanning of the first track in the direction of movement. The sensor arrangement further comprises a second transmitter with a second conductive track and a second coil for generating eddy currents in the second transmitter. The second conductive track is formed such that a complex impedance of the second coil is variable in a scanning of the second track in the direction of movement.
Die Ausdrücke „erste“ und „zweite“ werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht zum Angeben einer bestimmten Reihenfolge oder Gewichtung verwendet, sondern lediglich um die jeweiligen Bauteile begrifflich unterscheiden zu können. Dies schließt entsprechend nicht aus, dass mehr als die genannten Bauteile vorhanden sein können. The terms "first" and "second" are not used in the present invention to indicate a particular order or weighting, but merely to be able to distinguish conceptually the respective components. Accordingly, this does not exclude that more than the components mentioned can be present.
Die erste Spur und/oder der zweite Spur sind so ausgebildet, dass ihre dem Sensor gegenüberliegende wirksame Fläche in der Bewegungsrichtung veränderbar ist. The first track and / or the second track are formed such that their effective surface opposite the sensor can be changed in the direction of movement.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter der „wirksamen Fläche“ diejenige Fläche der leitfähigen Spur zu verstehen, die zur Erzeugung von Wirbelströmen und damit zur Erzeugung eines dem Feld der Spule entgegen gerichteten Feldes beiträgt. In the context of the present invention, the "effective area" is to be understood as the area of the conductive track which contributes to the generation of eddy currents and thus to the generation of a field opposing the field of the coil.
Die erste Spur und/oder die zweite Spur können so ausgebildet sein, dass ihre Geometrie, ihre Leitfähigkeit, ihre Dotierung oder ein Verhältnis von leitfähigen Bereichen zu nichtleitfähigen Bereichen in der Bewegungsrichtung veränderbar ist. Die erste Spur und/oder die zweite Spur können so ausgebildet sein, dass ihr Abstand zu dem Sensor in der Bewegungsrichtung veränderbar ist. Der Abstand kann kontinuierlich oder diskontinuierlich veränderbar sein. Die erste leitfähige Spur des erste Gebers und/oder die zweite leitfähige Spur des zweiten Gebers können eine in der Bewegungsrichtung veränderbare Breite aufweisen. Unter der „Breite“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abmessung einer leitfähigen Spur des Gebers senkrecht zu der Bewegungsrichtung zu verstehen. Entsprechend kann sich die Breite bei einer Betrachtung in der Bewegungsrichtung verändern. Mit anderen Worten unterscheidet sich die Breite des Gebers an einer ersten Position in der Bewegungsrichtung von einer Breite des Gebers an einer zweiten Position in der Bewegungsrichtung. The first track and / or the second track may be designed such that their geometry, their conductivity, their doping or a ratio of conductive areas to non-conductive areas in the direction of movement is variable. The first track and / or the second track may be designed so that their distance to the sensor in the direction of movement is variable. The distance can be variable continuously or discontinuously. The first conductive track of the first encoder and / or the second conductive track of the second encoder may have a variable width in the direction of movement. In the context of the present invention, the term "width" is to be understood as meaning a dimension of a conductive track of the encoder perpendicular to the direction of movement. Accordingly, the width may change when viewed in the direction of movement. In other words, the width of the encoder differs at a first position in the direction of movement of a width of the encoder at a second position in the direction of movement.
Die erste Spur und/oder die zweite Spur können so ausgebildet sein, dass eine komplexe Impedanz der ersten Spule und/oder der zweiten Spule bei einem Abtasten der ersten Spur und/oder der zweiten Spur in der Bewegungsrichtung periodisch veränderbar ist. Die erste Spur kann sich von der zweiten Spur unterscheiden. Der erste Geber und/oder der zweite Geber können eine Nabe aufweisen, wobei die Nabe eine Aussparung aufweist. Der Sensor kann eine dritte Spule zur Identifizierung der Aussparung aufweisen. The first track and / or the second track may be formed so that a complex impedance of the first coil and / or the second coil is periodically variable in a scanning of the first track and / or the second track in the direction of movement. The first track may be different from the second track. The first encoder and / or the second encoder may have a hub, wherein the hub has a recess. The sensor may have a third coil for identifying the recess.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.
Es zeigen: Show it:
1 eine Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 1 a side view of a sensor arrangement according to a first embodiment of the present invention,
2 eine Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, 2 a side view of a sensor arrangement according to a second embodiment of the present invention,
3 einen Geber gemäß einer ersten Ausführungsform, 3 a transmitter according to a first embodiment,
4 einen Geber gemäß einer zweiten Ausführungsform, 4 a transmitter according to a second embodiment,
5 einen Geber gemäß einer dritten Ausführungsform, 5 a transmitter according to a third embodiment,
6 einen Geber gemäß einer vierten Ausführungsform, 6 a transmitter according to a fourth embodiment,
7 einen Geber gemäß einer fünften Ausführungsform, 7 a transmitter according to a fifth embodiment,
8 eine Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform, 8th a side view of a sensor arrangement according to a third embodiment,
9 Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform und 9 Side view of a sensor arrangement according to a fourth embodiment and
10 eine Seitenansicht einer Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform. 10 a side view of a sensor assembly according to a fifth embodiment.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
1 zeigt eine Seitenansicht einer Sensoranordnung 10 zur Weg- und/oder Winkelmessung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere im Kraftfahrzeugbereich einsetzbar. Insbesondere kann die Sensoranordnung 10 zur Drehwinkelmessung einer Welle 12 verwendet werden. Bei der Welle 12 kann es sich beispielsweise um eine Nockenwelle handeln. Die Welle 12 ist in einer Bewegungsrichtung 14 um ihre eigene Achse 16 bewegbar bzw. drehbar. Zur Erfassung des Wegs bzw. des Winkels und insbesondere der Drehwinkels umfasst die Sensoranordnung 10 einen Sensor 18. Der Sensor 18 weist eine Platine 20 auf. Wie aus der Darstellung der 1 erkennbar, ist die Platine 20 bei der ersten Ausführungsform radial bezüglich der Welle 12 bzw. senkrecht zu deren Achse 16 angeordnet bzw. orientiert. In einem der Welle 12 zugewandten Abschnitt 22 weist der Sensor 18 auf einer ersten Seite 24, die auch als Vorderseite bezeichnet werden kann, eine erste Spule 26 auf. Der Sensor 18 weist in dem der Welle 12 zugewandten Abschnitt 22 weiter auf einer zweiten Seite 28, die der ersten Seite 24 gegenüber liegt und daher auch als Rückseite bezeichnet werden kann, eine zweite Spule 30 auf. 1 shows a side view of a sensor arrangement 10 for displacement and / or angle measurement according to a first embodiment of the present invention. The present invention is particularly applicable in the automotive field. In particular, the sensor arrangement 10 for measuring the angle of rotation of a shaft 12 be used. At the wave 12 it may, for example, be a camshaft. The wave 12 is in one direction of movement 14 about their own axis 16 movable or rotatable. For detecting the path or the angle and in particular the angle of rotation, the sensor arrangement comprises 10 a sensor 18 , The sensor 18 has a circuit board 20 on. As from the representation of 1 recognizable, is the board 20 in the first embodiment, radially with respect to the shaft 12 or perpendicular to their axis 16 arranged or oriented. In one of the wave 12 facing section 22 the sensor points 18 on a first page 24 , which may also be referred to as the front, a first coil 26 on. The sensor 18 points in the shaft 12 facing section 22 continue on a second page 28 that's the first page 24 opposite and therefore can also be referred to as the back, a second coil 30 on.
Die Sensoranordnung 10 umfasst weiterhin einen ersten Geber 32, der in Form eines ersten Geberrads 34 ausgebildet ist, und einen zweiten Geber 36, der in Form eines zweiten Geberrads 38 ausgebildet ist. Der erste Geber 32 und der zweite Geber 36 sind auf der Welle 12 angeordnet bzw. mit dieser verbunden. Dabei ist der erste Geber 32 der ersten Spule 26 und der zweite Geber 36 der zweiten Spule 30 zugewandt. Da die Platine 20 senkrecht zu der Achse 16 der Welle 12 orientiert ist, ist der erste Geber 32 parallel zu der ersten Spule 26 und der zweite Geber 36 parallel zu der zweiten Spule 30 angeordnet. The sensor arrangement 10 also includes a first donor 32 in the form of a first donor wheel 34 is formed, and a second encoder 36 in the form of a second donor wheel 38 is trained. The first donor 32 and the second donor 36 are on the wave 12 arranged or connected to this. This is the first donor 32 the first coil 26 and the second donor 36 the second coil 30 facing. Because the board 20 perpendicular to the axis 16 the wave 12 is the first donor 32 parallel to the first coil 26 and the second donor 36 parallel to the second coil 30 arranged.
Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, weist der erste Geber 32 eine erste leitfähige Spur 40 auf. Der zweite Geber 36 weist eine zweite leitfähige Spur 42 auf. Die erste Spule 26 dient zur Erzeugung von Wirbelströmen in dem ersten Geber 32 und die zweite Spule 30 dient zur Erzeugung von Wirbelströmen in dem zweiten Geber 36. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, ist die erste leitfähige Spur 40 derart ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der ersten Spule 26 bei einem Abtasten der ersten Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. Wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben wird, ist die zweite leitfähige Spur 42 derart ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der zweiten Spule 30 bei einem Abtasten der zweiten Spur 42 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. Die erste leitfähige Spur 40 ist beispielsweise auf einem Außenumfang 44 des ersten Gebers 32 angeordnet, so dass sich die erste leitfähige Spur 40 um 360° um die Achse 16 der Welle 12 erstreckt. Die zweite leitfähige Spur 42 ist beispielsweise auf einem Außenumfang 46 des zweiten Gebers 36 angeordnet, so dass sich die zweite leitfähige Spur 42 um 360° um die Achse 16 der Welle 12 erstreckt. As will be described in more detail below, the first encoder 32 a first conductive track 40 on. The second donor 36 has a second conductive track 42 on. The first coil 26 is used to generate eddy currents in the first encoder 32 and the second coil 30 is used to generate eddy currents in the second encoder 36 , As will be described in more detail below, the first conductive trace is 40 formed such that a complex impedance of the first coil 26 when scanning the first track 40 in the direction of movement 14 is changeable. As will be described in more detail below, the second conductive trace is 42 formed such that a complex impedance of the second coil 30 when scanning the second track 42 in the direction of movement 14 is changeable. The first conductive track 40 is for example on an outer circumference 44 of the first giver 32 arranged so that the first conductive track 40 360 ° around the axis 16 the wave 12 extends. The second conductive track 42 is for example on an outer circumference 46 of the second donor 36 arranged so that the second conductive track 42 360 ° around the axis 16 the wave 12 extends.
Durch eine Änderung der komplexen Impedanz der ersten Spule 26 oder der komplexen Impedanz der zweiten Spule 30 ändert sich ein Signal des Sensors 18. Die Änderung kann dabei eine kontinuierliche oder diskontinuierliche Änderung sein. Die erste leitfähige Spur 40 und/oder die zweite leitfähige Spur 42 können zu diesem Zweck eine in der Bewegungsrichtung 14 variierende Leitfähigkeit, eine variierende wirksame Fläche, eine variierende Dotierung, ein variierendes Verhältnis an leitfähigen zu nicht-leitfähigen Bereichen, wie beispielsweise Lochspur oder Spur mit leitfähigen und nicht-leitfähigen Streifen, oder eine andere variierende Eigenschaft aufweisen, die eine Änderung der Wirbelströme und somit eine Änderung der komplexen Impedanz der ersten Spule 26 und der zweiten Spule 30 während des Abtastens bewirkt. Beispielsweise ist die wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 und/oder der zweiten leitfähigen Spur 42 kontinuierlich zu- oder abnehmend gebildet. Durch die Veränderung der ersten leitfähigen Spur 40 bzw. der zweiten leitfähigen Spur 42 ändert sich auch das Gegenfeld kontinuierlich mit dem Weg. Somit kann die Messgröße in Form eines Wegs oder Winkel und insbesondere Drehwinkels der Welle 12 kontinuierlich bestimmt werden. Bei herkömmlichen Sensoren, wie sie oben beschrieben wurden, muss zur Erhöhung der Auflösung der Eindeutigkeitsbereich eingeschränkt werden. Genauer kann durch Verwendung einer periodischen Ausbildung der Spur bei den herkömmlichen Sensoren über dem Umfang des Geberrads die Auflösung zwar erhöht werden, der Eindeutigkeitsbereich wird jedoch entsprechend eingeschränkt. Zur gleichzeitigen Erhöhung der Auflösung und des Eindeutigkeitsbereichs schlägt die vorliegende Erfindung vor, die erste leitfähige Spur 40 und die zweite leitfähige Spur 42 unterschiedlich zu gestalten, so dass der Sensor 18 mittels der ersten Spule 26 und der zweiten Spule 30 unterschiedliche Signale erfasst, die eine eindeutige Stellung der ersten Gebers 32 und des zweiten Gebers 36 anzeigen. Nähere Details zu möglichen Ausbildungen der ersten leitfähigen Spur 40 und der zweiten leitfähigen Spur 42 werden nachstehend ausführlicher beschrieben. By changing the complex impedance of the first coil 26 or the complex impedance of the second coil 30 a signal from the sensor changes 18 , The change may be a continuous or discontinuous change. The first conductive track 40 and / or the second conductive trace 42 can for this purpose one in the direction of movement 14 varying conductivity, varying effective area, varying doping, varying ratio of conductive to nonconductive areas such as hole trace or trace with conductive and non-conductive stripes, or other varying property including a change in eddy currents and thus a change in the complex impedance of the first coil 26 and the second coil 30 during scanning. For example, the effective area of the first conductive track 40 and / or the second conductive track 42 formed continuously increasing or decreasing. By changing the first conductive track 40 or the second conductive track 42 Also the opposing field changes continuously with the way. Thus, the measured variable in the form of a path or angle and in particular rotation angle of the shaft 12 be determined continuously. In conventional sensors, as described above, the unambiguity range must be limited to increase the resolution. More specifically, by using periodic formation of the track in the conventional sensors over the circumference of the encoder wheel, although the resolution can be increased, the uniqueness range is restricted accordingly. For simultaneously increasing the resolution and the uniqueness range, the present invention proposes the first conductive track 40 and the second conductive track 42 different, so the sensor 18 by means of the first coil 26 and the second coil 30 detected different signals, the one unique position of the first encoder 32 and the second donor 36 Show. Further details on possible designs of the first conductive track 40 and the second conductive track 42 will be described in more detail below.
2 zeigt eine Sensoranordnung 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der zweiten Ausführungsform ist die Platine 20 parallel zu der Welle 12 angeordnet. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 30 sind auf gemeinsam auf einer der Welle 12 zugewandten Seite 48 der Platine 20 angeordnet. Die erste Spule 26 und die zweite Spule 30 sind nebeneinander auf der Platine 20 angeordnet, so dass der erste Geber 32 der ersten Spule 26 und der zweite Geber 36 der zweiten Spule 30 zugewandt ist. 2 shows a sensor arrangement 10 according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described, and like components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 The second embodiment is the board 20 parallel to the shaft 12 arranged. The first coil 26 and the second coil 30 are on common on one of the wave 12 facing side 48 the board 20 arranged. The first coil 26 and the second coil 30 are next to each other on the board 20 arranged so that the first dealer 32 the first coil 26 and the second donor 36 the second coil 30 is facing.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines ersten Gebers 32 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die erste Ausführungsform des Gebers 32 wird lediglich beispielhaft als mögliche Ausführungsform des ersten Gebers 32 beschrieben und der zweite Geber 36 kann identisch ausgebildet sein. So ist die erste leitfähige Spur 40 so ausgebildet, dass der erste Geber 32 bzw. das erste Geberrad 34 eine keilförmige Kontur 50 einer Höhe 52 aufweist. Entsprechend ändert sich entlang der Umfangsrichtung des ersten Gebers 32 die Höhe 52 des ersten Gebers 32, d. h. eine Abmessung des ersten Gebers 32 in radialer Richtung von dem Außenumfang 44 zu einem Mittelpunkt 54 des ersten Gebers 32. 3 shows a first embodiment of a first encoder 32 according to the present invention. The first embodiment of the encoder 32 is merely exemplified as a possible embodiment of the first encoder 32 described and the second donor 36 can be identical. So that's the first conductive track 40 designed so that the first donor 32 or the first donor wheel 34 a wedge-shaped contour 50 a height 52 having. Accordingly, changes along the circumferential direction of the first encoder 32 the height 52 of the first giver 32 ie a dimension of the first encoder 32 in the radial direction from the outer periphery 44 to a center 54 of the first giver 32 ,
Dadurch arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 3 gezeigten ersten Ausführungsformen nach dem Prinzip der variablen Überdeckung der Spulen 26, 30. Die erste leitfähige Spur 40 ist so ausgebildet, dass ihre dem Sensor 18 gegenüberliegende wirksame Fläche bei einem Abtasten der ersten leitfähigen Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. Dabei ist die gegenüberliegende Anordnung bei einer Betrachtung in axialer Richtung bezüglich der Achse 16 zu sehen. Mit anderen Worten verändert sich die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 in Abhängigkeit von der Drehstellung der ersten Gebers 32. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 ausgehend von einem Punkt angrenzend an die keilförmige Kontur 50 der Höhe 52 allmählich zu und wird bei weiterer Drehung an der keilförmigen Kontur 50 der Höhe 52 sprunghaft deutlich kleiner. As a result, the sensor works 18 according to the in 1 shown first embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 3 shown first embodiments according to the principle of variable coverage of the coils 26 . 30 , The first conductive track 40 is designed so that its the sensor 18 opposite effective area when scanning the first conductive track 40 in the direction of movement 14 is changeable. In this case, the opposite arrangement is when viewed in the axial direction with respect to the axis 16 to see. In other words, the sensor changes 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 depending on the rotational position of the first encoder 32 , So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 starting from a point adjacent to the wedge-shaped contour 50 the height 52 Gradually, and becomes on further rotation at the wedge-shaped contour 50 the height 52 suddenly much smaller.
Andererseits arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 3 gezeigten ersten Ausführungsformen nach dem Prinzip des variablen Abstands zu den Spulen 26, 30. Durch eine Änderung der Höhe 52 der ersten leitfähigen Spur 40 des ersten Gebers 32 ändert sich bei einer Bewegung des ersten Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 ein Abstand zu der ersten Spule 26 und somit das entsprechende Signal. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 der Abstand der dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegenden wirksame Flächen der ersten leitfähigen Spur 40 ausgehend von einem Punkt angrenzend an die keilförmige Kontur 50 der Höhe 52 allmählich zu und wird bei weiterer Drehung an der keilförmigen Kontur 50 der Höhe 52 sprunghaft deutlich kleiner. On the other hand, the sensor works 18 according to the in 2 shown second embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 3 shown first embodiments according to the principle of the variable distance to the coils 26 . 30 , By changing the height 52 the first conductive track 40 of the first giver 32 changes with a movement of the first encoder 32 in the direction of movement 14 a distance to the first coil 26 and thus the corresponding signal. So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the distance of the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective areas of the first conductive track 40 starting from a point adjacent to the wedge-shaped contour 50 the height 52 Gradually, and becomes on further rotation at the wedge-shaped contour 50 the height 52 suddenly much smaller.
4 zeigt ein Geberrad 32 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform des Gebers 32 wird lediglich beispielhaft als mögliche Ausführungsform des ersten Gebers 32 beschrieben und der zweite Geber 36 kann identisch ausgebildet sein. Der erste Geber 36 weist eine sinusförmige Kontur 56 der Höhe 52 auf. Dadurch ändert sich die erste leitfähige Spur 40 kontinuierlich und periodisch. Entsprechend ist die erste leitfähige Spur 40 so ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der ersten Spule 24 und/oder der zweiten Spule 28 bei einem Abtasten der ersten leitfähigen Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 periodisch veränderbar ist. 4 shows a sender wheel 32 according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment of the encoder 32 is merely exemplified as a possible embodiment of the first encoder 32 described and the second donor 36 can be identical. The first donor 36 has a sinusoidal contour 56 the height 52 on. This changes the first conductive track 40 continuously and periodically. Accordingly, the first conductive track 40 designed so that a complex impedance of the first coil 24 and / or the second coil 28 when scanning the first conductive track 40 in the direction of movement 14 is periodically changeable.
Dadurch arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsformen nach dem Prinzip der variablen Überdeckung der Spulen 26, 30. Die erste leitfähige Spur 40 ist so ausgebildet, dass ihre dem Sensor 18 gegenüberliegende wirksame Fläche bei einem Abtasten der ersten leitfähigen Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 kontinuierlich und periodisch veränderbar ist. Dabei ist die gegenüberliegende Anordnung bei einer Betrachtung in axialer Richtung bezüglich der Achse 16 zu sehen. Mit anderen Worten verändert sich die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 in Abhängigkeit von der Drehstellung der ersten Gebers 32. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 kontinuierlich und periodisch zu und ab. As a result, the sensor works 18 according to the in 1 shown first embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 4 shown second embodiments according to the principle of variable coverage of the coils 26 . 30 , The first conductive track 40 is designed so that its the sensor 18 opposite effective area when scanning the first conductive track 40 in the direction of movement 14 is continuously and periodically changeable. In this case, the opposite arrangement is when viewed in the axial direction with respect to the axis 16 to see. In other words, the sensor changes 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 depending on the rotational position of the first encoder 32 , So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 continuously and periodically up and down.
Andererseits arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsformen nach dem Prinzip des variablen Abstands zu den Spulen 26, 30. Durch eine Änderung der Höhe 52 des ersten Gebers 32 ändert sich bei einer Bewegung des ersten Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 ein Abstand zu der ersten Spule 26 kontinuierlich und periodisch und somit das entsprechende Signal. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 der Abstand der dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegenden wirksame Flächen der ersten leitfähigen Spur 40 kontinuierlich und periodisch zu und ab. On the other hand, the sensor works 18 according to the in 2 shown second embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 4 shown second embodiments according to the principle of the variable distance to the coils 26 . 30 , By changing the height 52 of the first giver 32 changes with a movement of the first encoder 32 in the direction of movement 14 a distance to the first coil 26 continuously and periodically and thus the corresponding signal. So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the distance of the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective areas of the first conductive track 40 continuously and periodically up and down.
5 zeigt ein Geberrad 32 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die dritte Ausführungsform des Gebers 32 wird lediglich beispielhaft als mögliche Ausführungsform des ersten Gebers 32 beschrieben und der zweite Geber 36 kann identisch ausgebildet sein. Der erste Geber 32 weist eine keilförmige Kontur 58 einer Breite 60 auf. Entsprechend ändert sich entlang der Umfangsrichtung des ersten Gebers 32 die Breite 60 des ersten Gebers 32, d. h. eine Abmessung des ersten Gebers 32 in axialer Richtung des Außenumfangs 44 des ersten Gebers 32. 5 shows a sender wheel 32 according to a third embodiment of the present invention. The third embodiment of the encoder 32 is merely exemplified as a possible embodiment of the first encoder 32 described and the second donor 36 can be identical. The first donor 32 has a wedge-shaped contour 58 a width 60 on. Accordingly, changes along the circumferential direction of the first encoder 32 the width 60 of the first giver 32 ie a dimension of the first encoder 32 in the axial direction of the outer periphery 44 of the first giver 32 ,
Dadurch arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 5 gezeigten dritten Ausführungsformen nach dem Prinzip des variablen Abstands zu den Spulen 26, 30. Durch eine Änderung der Breite 60 der ersten leitfähigen Spur 40 des ersten Gebers 32 ändert sich bei einer Bewegung des ersten Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 ein Abstand zu der ersten Spule 26 und somit das entsprechende Signal. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 der Abstand der dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegenden wirksame Flächen der ersten leitfähigen Spur 40 ausgehend von einem Punkt angrenzend an die keilförmige Kontur 58 der Breite 60 allmählich zu und wird bei weiterer Drehung an der keilförmigen Kontur 58 der Breite 60 sprunghaft deutlich kleiner. As a result, the sensor works 18 according to the in 1 shown first embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 5 shown third embodiments according to the principle of the variable distance to the coils 26 . 30 , By changing the width 60 the first conductive track 40 of the first giver 32 changes with a movement of the first encoder 32 in the direction of movement 14 a distance to the first coil 26 and thus the corresponding signal. So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the distance of the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective areas of the first conductive track 40 starting from a point adjacent to the wedge-shaped contour 58 the width 60 Gradually, and becomes on further rotation at the wedge-shaped contour 58 the width 60 suddenly much smaller.
Andererseits arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 5 gezeigten dritten Ausführungsformen nach dem Prinzip der variablen Überdeckung der Spulen 26, 30. Die erste leitfähige Spur 40 ist so ausgebildet, dass ihre dem Sensor 18 gegenüberliegende wirksame Fläche bei einem Abtasten der ersten leitfähigen Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. Dabei ist die gegenüberliegende Anordnung bei einer Betrachtung in axialer Richtung bezüglich der Achse 16 zu sehen. Mit anderen Worten verändert sich die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 in Abhängigkeit von der Drehstellung der ersten Gebers 32. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 ausgehend von einem Punkt angrenzend an die keilförmige Kontur 58 der Breite 60 allmählich zu und wird bei weiterer Drehung an der keilförmigen Kontur 58 der Breite 60 sprunghaft deutlich kleiner. On the other hand, the sensor works 18 according to the in 2 shown second embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 5 shown third embodiments according to the principle of variable coverage of the coils 26 . 30 , The first conductive track 40 is designed so that its the sensor 18 opposite effective area when scanning the first conductive track 40 in the direction of movement 14 is changeable. In this case, the opposite arrangement is when viewed in the axial direction with respect to the axis 16 to see. In other words, the sensor changes 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 depending on the rotational position of the first encoder 32 , So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 starting from a point adjacent to the wedge-shaped contour 58 the width 60 Gradually, and becomes on further rotation at the wedge-shaped contour 58 the width 60 suddenly much smaller.
6 zeigt ein Geberrad 32 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die vierte Ausführungsform des Gebers 32 wird lediglich beispielhaft als mögliche Ausführungsform des ersten Gebers 32 beschrieben und der zweite Geber 36 kann identisch ausgebildet sein. Der erste Geber 32 weist eine sinusförmige Kontur 62 der Breite 60 auf. Dadurch ändert sich die erste leitfähige Spur 40 kontinuierlich und periodisch. 6 shows a sender wheel 32 according to a fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment of the encoder 32 is merely exemplified as a possible embodiment of the first encoder 32 described and the second donor 36 can be identical. The first donor 32 has a sinusoidal contour 62 the width 60 on. This changes the first conductive track 40 continuously and periodically.
Dadurch arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 6 gezeigten vierten Ausführungsformen nach dem Prinzip des variablen Abstands zu den Spulen 26, 30. Durch eine kontinuierliche und periodische Änderung der Breite 60 der ersten leitfähigen Spur 40 des ersten Gebers 32 ändert sich bei einer Bewegung des ersten Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 ein Abstand zu der ersten Spule 26 kontinuierlich und periodisch und somit das entsprechende Signal. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 der Abstand der dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegenden wirksame Flächen der ersten leitfähigen Spur 40 kontinuierlich und periodisch zu und ab. As a result, the sensor works 18 according to the in 1 shown first embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 6 shown fourth embodiments according to the principle of the variable distance to the coils 26 . 30 , Through a continuous and periodic change of width 60 the first conductive track 40 of the first giver 32 changes with a movement of the first encoder 32 in the direction of movement 14 a distance to the first coil 26 continuously and periodically and thus the corresponding signal. So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the distance of the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective areas of the first conductive track 40 continuously and periodically up and down.
Andererseits arbeitet der Sensor 18 gemäß der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung 10 in Verbindung mit dem Geber 32 der in 6 gezeigten vierten Ausführungsformen nach dem Prinzip der variablen Überdeckung der Spulen 26, 30. Die erste leitfähige Spur 40 ist so ausgebildet, dass ihre dem Sensor 18 gegenüberliegende wirksame Fläche bei einem Abtasten der ersten leitfähigen Spur 40 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. Dabei ist die gegenüberliegende Anordnung bei einer Betrachtung in axialer Richtung bezüglich der Achse 16 zu sehen. Mit anderen Worten verändert sich die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 in Abhängigkeit von der Drehstellung der ersten Gebers 32. So nimmt bei einer Drehung des Gebers 32 in der Bewegungsrichtung 14 die dem Sensor 18 bzw. der ersten Spule 26 gegenüberliegende wirksame Fläche der ersten leitfähigen Spur 40 kontinuierlich zu und ab. On the other hand, the sensor works 18 according to the in 2 shown second embodiment of a sensor arrangement 10 in conjunction with the dealer 32 the in 6 shown fourth embodiments according to the principle of variable coverage of the coils 26 . 30 , The first conductive track 40 is designed so that its the sensor 18 opposite effective area when scanning the first conductive track 40 in the direction of movement 14 is changeable. In this case, the opposite arrangement is when viewed in the axial direction with respect to the axis 16 to see. In other words, the sensor changes 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 depending on the rotational position of the first encoder 32 , So takes on a rotation of the encoder 32 in the direction of movement 14 the sensor 18 or the first coil 26 opposite effective area of the first conductive track 40 continuously increasing and decreasing.
7 zeigt ein Geberrad 32 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die fünfte Ausführungsform des Gebers 32 wird lediglich beispielhaft als mögliche Ausführungsform des ersten Gebers 32 beschrieben und der zweite Geber 36 kann identisch ausgebildet sein. Die fünfte Ausführungsform eines Gebers 32 basiert auf der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform eines Gebers 32. Nachstehend werden daher lediglich die Unterschiede zu der in 4 gezeigten zweiten Ausführungsform eines Gebers 32 beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem ersten Geber 32 der fünften Ausführungsform ist eine Nabe 64 vorgesehen. Die Nabe 64 weist eine Aussparung 66 auf. Die Aussparung 66 ist beispielsweise als Schlitzung in einem bestimmten radialen Bereich ausgebildet. Dieser Bereich entspricht der Breite einer bei der Sensoranordnung 10 vorzusehenden dritten Spule 68, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. 7 shows a sender wheel 32 according to a fifth embodiment of the present invention. The fifth embodiment of the encoder 32 is merely exemplified as a possible embodiment of the first encoder 32 described and the second donor 36 can be identical. The fifth embodiment of a transmitter 32 based on the in 4 shown second embodiment of a transmitter 32 , Below, therefore, only the differences to those in 4 shown second embodiment of a transmitter 32 described and the same components are provided with the same reference numerals. At the first donor 32 The fifth embodiment is a hub 64 intended. The hub 64 has a recess 66 on. The recess 66 For example, it is designed as a slot in a certain radial area. This range corresponds to the width of one in the sensor arrangement 10 to be provided third coil 68 as described in more detail below.
8 zeigt eine Sensoranordnung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterscheide zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. So weist die Sensoranordnung 10 der dritten Ausführungsform die dritte Spule 68 auf. Die dritte Spule 68 ist an einer der Welle 12 zugewandten Stirnseite 70 angeordnet. Die Aussparung 66 entspricht mit ihren Abmessungen dabei der Breite der dritten Spule 68. Die dritte Spule 68 dient zur Identifizierung der Aussparung 66. Abhängig von der periodischen Ausbildung der Aussparung 66 ist ein unterschiedlicher Anteil dieses Bereichs perforiert oder abgesenkt. Eine mögliche Perforation ist entsprechend so zu gestalten, dass die mechanische Integrität erhalten bleibt. Dies kann durch nicht näher gezeigte Stützstege erfolgen. Ebenso kann die Unterscheidung der periodischen Ausbildung der Aussparung 66 durch Variation des Durchmessers oder des Abstands von Durchgangsbohrungen erreicht werden. Da im Fall der Periodenerkennung kein Unterschied zwischen der ersten leitfähigen Spur 40 des ersten Gebers 32 und der zweiten leitfähigen Spur 42 des zweiten Gebers 36 erforderlich ist, kann die dritte Spule 68 als Einzelspule ausgeführt sein, d. h. als eine Reihenschaltung der Wicklung auf der Oberseite oder der Unterseite der Platine 20. 8th shows a sensor arrangement 10 according to a third embodiment of the present invention. In the following, only the differences to the previous embodiments will be described and like components are given the same reference numerals. So has the sensor arrangement 10 the third embodiment, the third coil 68 on. The third coil 68 is at one of the shaft 12 facing end face 70 arranged. The recess 66 corresponds with their dimensions while the width of the third coil 68 , The third coil 68 serves to identify the recess 66 , Depending on the periodic formation of the recess 66 a different proportion of this area is perforated or lowered. A possible perforation should be designed in such a way that the mechanical integrity is maintained. This can be done by supporting webs not shown in detail. Likewise, the distinction of the periodic formation of the recess 66 be achieved by varying the diameter or the distance of through holes. In the case of period detection, there is no difference between the first conductive track 40 of the first giver 32 and the second conductive track 42 of the second donor 36 is required, the third coil 68 be designed as a single coil, ie as a series connection of the winding on the top or bottom of the board 20 ,
9 eine Sensoranordnung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterscheide zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 9 zeigt die Verwendung unterschiedlicher Geberräder. Bezogen auf die Darstellung der 9 ist in der linken Bildhälfte der erste Geber 32 mit einer keilförmigen Kontur 58 der Breite 60 vorgesehen. In der rechten Bildhälfte ist der zweite Geber 36 mit einer Stufenkontur 72 der Breite 60 vorgesehen. 9 a sensor arrangement 10 according to a fourth embodiment of the present invention. In the following, only the differences to the previous embodiments will be described and like components are given the same reference numerals. 9 shows the use of different encoder wheels. Related to the representation of the 9 is in the left half of the first donor 32 with a wedge-shaped contour 58 the width 60 intended. In the right half of the picture is the second encoder 36 with a step contour 72 the width 60 intended.
10 eine Sensoranordnung 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterscheide zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 10 zeigt eine Modifikation der Sensoranordnung 10 gemäß der zweiten Ausführungsform zur Erkennung von periodisch ausgebildeten leitfähigen Spuren. Dabei ist ebenfalls eine dritte Spule 68 vorgesehen. Dabei ist zu erkennen, dass die dritte Spule 68 auf der gleichen Seite wie die erste Spule 26 und die zweite Spule 30 angeordnet ist. 10 a sensor arrangement 10 according to a fifth embodiment of the present invention. In the following, only the differences to the previous embodiments will be described and like components are given the same reference numerals. 10 shows a modification of the sensor arrangement 10 according to the second embodiment for the detection of periodically formed conductive tracks. Here is also a third coil 68 intended. It can be seen that the third coil 68 on the same page as the first coil 26 and the second coil 30 is arranged.
10 stellt eine Erweiterung zu den in 1 und 2 dargestellten Sensoranordnungen 10 dar. So weisen die in 1 und 2 dargestellten sensoranordnungen 10 zwei Geber 32, 36 in Form von Geberrädern 34, 38 mit insgesamt zwei leitfähigen Spuren 40, 42 auf. Um einen Drehwinkel der Welle 12 eindeutig messen zu können, ist es erforderlich, dass die zwei leitfähigen Spuren 40, 42 in Verbindung mit den Spulen 28, 30 ein Sinus/Kosinus-Signal liefern, was durch eine periodische Gestaltung der zwei leitfähigen Spuren 40, 42 realisierbar ist. Falls die periodische Gestaltung der zwei leitfähigen Spuren 40, 42 360°beträgt und sich somit einmal über den vollständigen Umfang der Geberräder 34, 38 erstreckt, beträgt der Eindeutigkeitsbereich 360°. 10 represents an extension to the in 1 and 2 illustrated sensor arrangements 10 This is how the in 1 and 2 illustrated sensor arrangements 10 two donors 32 . 36 in the form of donor wheels 34 . 38 with a total of two conductive tracks 40 . 42 on. Around a rotation angle of the shaft 12 To measure clearly, it is necessary that the two conductive tracks 40 . 42 in conjunction with the coils 28 . 30 provide a sine / cosine signal, resulting in a periodic design of the two conductive tracks 40 . 42 is feasible. If the periodic design of the two conductive tracks 40 . 42 360 ° and thus once over the entire circumference of the encoder wheels 34 . 38 extends, the uniqueness range is 360 °.
Um die Auflösung zu erhöhen, kann die periodische Gestaltung der zwei leitfähigen Spuren 40, 42 beispielsweise 90° betragen. In diesem Fall würde die Eindeutigkeit aber nur 90° betragen. Um den Messbereich wieder auf 360° zu erhöhen, ist die dritte Spule 68 erforderlich. Die dritte Spule 68 kann in Verbindung mit einem dritten Geber 74 stehen. Der dritte Geber 74 ist beispielsweise als Geberrad 76 ausgebildet, das auf der Welle 12 angeordnet bzw. mit dieser verbunden ist. Der dritte Gebr 74 weist eine dritte leitfähige Spur 78 auf. Die dritte Spule 68 dient zur Erzeugung von Wirbelströmen in dem dritten Geber 74. Die dritte leitfähige Spur 78 ist derart ausgebildet, dass eine komplexe Impedanz der dritten Spule 68 bei einem Abtasten der dritten Spur 78 in der Bewegungsrichtung 14 veränderbar ist. To increase the resolution, the periodic design of the two conductive tracks 40 . 42 for example, 90 °. In this case, however, the uniqueness would only be 90 °. To increase the measuring range back to 360 °, the third coil is 68 required. The third coil 68 can be used in conjunction with a third donor 74 stand. The third donor 74 is for example as a donor wheel 76 trained that on the shaft 12 arranged or connected to this. The third Gebr 74 has a third conductive track 78 on. The third coil 68 is used to generate eddy currents in the third encoder 74 , The third conductive track 78 is formed such that a complex impedance of the third coil 68 when scanning the third track 78 in the direction of movement 14 is changeable.
Alternativ zu der dritten Spule 68 könnten die Geberräder auch unterschiedliche Perioden aufweisen. Wenn die erste leitfähige Spur 40 eine periodische Gestaltung von 40° und die zweite leitfähige Spur 42 eine periodische Gestaltung von 72°, aufweist kann mittels eines Vernier- oder Nonius-Algorithmus auf 360° extrapoliert werden. Die Auflösung wäre dadurch ebenso erhöht. Alternative to the third coil 68 the donor wheels could also have different periods. If the first conductive track 40 a periodic design of 40 ° and the second conductive trace 42 has a periodic design of 72 °, can be extrapolated to 360 ° using a vernier or vernier algorithm. The resolution would be increased as well.
Die in 10 dargestellte Variante mit drei Spuren 40, 42, 78 bzw. drei Spulen 26, 28, 68 ist jedoch flexibler, da die Feinperioden freier gewählt werden können. Bei der in 8 dargestellten Sensoranordnung 10 kann die dritte leitfähige Spur 78 in den beiden Geberrädern 34, 38 integriert werden. Bei der in 10 dargestellten Sensoranordnung 10 ist das Vorsehen der dritten Spur 78 als separates Bauteil erforderlich. In the 10 illustrated variant with three tracks 40 . 42 . 78 or three coils 26 . 28 . 68 However, it is more flexible because the fine periods can be chosen more freely. At the in 8th illustrated sensor arrangement 10 may be the third conductive track 78 in the two donor wheels 34 . 38 to get integrated. At the in 10 illustrated sensor arrangement 10 is the provision of the third lane 78 required as a separate component.
Alle beschriebenen Ausführungsformen der Sensoranordnungen 10 arbeiten im Wesentlichen nach dem nachstehend beschriebenen Prinzip. Die zwei Spulen 26, 30 werden jeweils von einem transienten oder wechselförmigen Hochfrequenz-Strom durchflossen, dessen Frequenz z.B. in einem Bereich zwischen 500 kHz und 100 MHz liegt. Dadurch wird in der näheren Umgebung der Spulen 26, 30 ein ebenso hochfrequentes magnetisches Feld erzeugt, das wiederum in der ersten leitfähigen Spur 40 des ersten Gebers 32 und in der zweiten leitfähigen Spur 42 des zweiten Gebers 36 Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme erzeugen ihrerseits wiederum ein dem Magnetfeld der Spulen 26, 30 entgegengesetztes Magnetfeld. All described embodiments of the sensor arrangements 10 work essentially according to the principle described below. The two coils 26 . 30 are each traversed by a transient or alternating high-frequency current whose frequency is, for example, in a range between 500 kHz and 100 MHz. This will be in the immediate vicinity of the coils 26 . 30 generates an equally high-frequency magnetic field, which in turn in the first conductive track 40 of the first giver 32 and in the second conductive track 42 of the second donor 36 Eddy currents induced. The eddy currents in turn generate a magnetic field of the coils 26 . 30 opposite magnetic field.
Je nach Größe der den Spulen 26, 30 gegenüberliegenden leitfähigen Fläche bzw. des Abstands dieser Flächen zu den Spule 26, 30 sind die induzierten Wirbelströme unterschiedlich groß. Somit ist auch das Gegenfeld unterschiedlich stark. Dabei gilt grundsätzlich der Zusammenhang, dass das Gegenfeld bei kleiner wirksamer Fläche bzw. großem Abstand klein und bei großer wirksamer Fläche bzw. kleinem oder geringen Abstand groß ist. Depending on the size of the coils 26 . 30 opposite conductive surface or the distance of these surfaces to the coil 26 . 30 the induced eddy currents are different in size. Thus, the opposing field is different strong. In principle, the relationship applies that the opposing field is small with a small effective area or a large distance and large with a large effective area or small or small distance.
Durch das entgegengesetzte Magnetfeld verändern sich die Ersatzinduktivitäten bzw. komplexen Impedanzen der Spulen 26, 30 bezüglich ihrer Anschlussklemmen. Steht einer Spule 26, 30 z.B. eine kleine wirksame Fläche gegenüber bzw. ist der Abstand groß, so hat diese Spule 26, 30 eine große Ersatzinduktivität und somit eine betragsmäßig große komplexe Impedanz. Steht der Spule hingegen eine große Fläche gegenüber bzw. ist der Abstand klein oder gering, so weist diese Spule 26, 30 eine kleine Ersatzinduktivität und somit eine betragsmäßig kleine komplexe Impedanz auf. Die lnduktivitätsänderung kann durch eine nicht näher gezeigte Auswerteeinheit des Sensors 18 erfasst werden, die beispielsweise die Resonanzfrequenz eines LC-Schwingkreises, bestehend aus jeweils einer Spule 26, 30 und einer (parasitären) Kapazität ermittelt und daraus die Messgröße in Form eines Weg oder Winkels und insbesondere Drehwinkels der Welle 12 bestimmt. Due to the opposite magnetic field, the equivalent inductances or complex impedances of the coils change 26 . 30 with regard to their connection terminals. Is a coil 26 . 30 For example, a small effective area opposite or the distance is large, so this coil has 26 . 30 a large Ersatzinduktivität and thus a magnitude large complex impedance. If, on the other hand, the coil is facing a large surface, or if the distance is small or small, then this coil points 26 . 30 a small equivalent inductance and thus a small amount of complex impedance. The change in inductance can be achieved by an evaluation unit, not shown in more detail, of the sensor 18 are detected, for example, the resonant frequency of an LC resonant circuit, each consisting of a coil 26 . 30 and a (parasitic) capacitance determined and from this the measured variable in the form of a path or angle and in particular rotation angle of the shaft 12 certainly.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 7990136 B2 [0002] US 7990136 B2 [0002]
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DE 102004033083 A1 [0003] DE 102004033083 A1 [0003]
