DE102016225126A1 - Speed search - Google Patents

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DE102016225126A1
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sensor
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Stefan Hakspiel
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) zur Ermittlung der Drehzahl (n) eines sich drehenden Objekts (2) anhand von Sensorsignalen eines ersten und zweiten Sensors (3, 4), die jeweils ein drehzahlabhängig schwingendes Sensorsignal (S1, S2) ausgeben und die so zueinander angeordnet sind, dass die Sensorsignale (S1, S2) einen Versatz von 90° zueinander aufweisen. Dabei ist die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) dazu ausgeführt, ein Arctan-Signal aus den Sensorsignalen (S1, S2) zu ermitteln und hieraus die Drehzahl (n) zu bestimmen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl (n) mit Hilfe einer solchen Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) sowie ein Bauteil für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer solchen Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1).The invention relates to a rotational speed determination device (1) for determining the rotational speed (n) of a rotating object (2) on the basis of sensor signals of a first and second sensor (3, 4), each outputting a rotational speed dependent sensor signal (S1, S2) and the are arranged to one another such that the sensor signals (S1, S2) have an offset of 90 ° to each other. In this case, the rotational speed determination device (1) is designed to determine an Arctan signal from the sensor signals (S1, S2) and to determine therefrom the rotational speed (n). The invention also relates to a method for determining a rotational speed (n) with the aid of such a rotational speed determining device (1) as well as a component for a motor vehicle drive train having such a rotational speed determining device (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung zur Ermittlung der Drehzahl eines sich drehenden Objekts anhand von Sensorsignalen eines ersten und zweiten Sensors, die jeweils ein drehzahlabhängig schwingendes Sensorsignal ausgeben und die so zueinander angeordnet sind, dass die Sensorsignale einen Versatz von 90° zueinander aufweisen. Sie betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl mittels einer solchen Drehzahlbestimmungsvorrichtung sowie ein Bauteil eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs, aufweisend ein drehbares Objekt, eine Sensorvorrichtung und eine solche Drehzahlbestimmungsvorrichtung.The invention relates to a speed-determining device for determining the rotational speed of a rotating object based on sensor signals of a first and second sensor, each outputting a speed-dependent oscillating sensor signal and which are arranged to each other, that the sensor signals have an offset of 90 ° to each other. It also relates to a method for determining a rotational speed by means of such a speed-determining device and to a component of a motor vehicle drive train, comprising a rotatable object, a sensor device and such a speed-determining device.
  • Vorrichtungen und Verfahren zur Drehzahlbestimmung mittels zweier Sensoren, die um 90° zueinander versetzte, sinusförmig schwingende Sensorsignale ausgeben, sind bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2013 211 797 A1 oder der DE 10 2010 045 952 A1 .Devices and methods for determining the speed by means of two sensors which output mutually offset by 90 °, sinusoidally oscillating sensor signals are known, for example from the DE 10 2013 211 797 A1 or the DE 10 2010 045 952 A1 ,
  • Aus diesen Offenlegungen ist es auch bekannt, aus den Sensorsignalen ein Arctan-Signal (= Arkustangens-Signal; Arkustangensfunktion der sinusförmigen Sensorsignale) zu generieren. Dieses Arctan-Signal dient dort zur Bestimmung eines Rotationswinkels des sich drehenden Objekts, also einer Relativlage zwischen Sensor und Objekt.From these disclosures it is also known to generate from the sensor signals an Arctan signal (= arctangent signal, arctangent function of the sinusoidal sensor signals). This Arctan signal is there to determine a rotation angle of the rotating object, ie a relative position between the sensor and the object.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.The object of the invention is to improve the state of the art.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Hautpansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This task is solved by the features of the skin spokes. Preferred embodiments are the dependent claims.
  • Grundidee der Erfindung ist es, zur Drehzahlermittlung die Arkustangensfunktion von zwei um 90° zueinander versetzten sinusförmigen Sensorsignalen zu nutzen. Dies hat den Vorteil, dass auch kleine Drehzahlen sicher erfassbar sind. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Arkustangensfunktion ein sägezahnähnliches Signal bildet, dessen Steigung zum einen einfach bestimmbar ist und zum anderen ein Maß für die aktuelle Drehzahl ist.The basic idea of the invention is to use the arctangent function of two sinusoidal sensor signals offset by 90 ° to determine the rotational speed. This has the advantage that even small speeds are safely detected. This is due to the fact that the arctangent function forms a sawtooth-like signal, the slope of which is both easy to determine and the other is a measure of the current speed.
  • Demgegenüber wird bei der bekannten, klassischen Drehzahlermittlung das vom Sensor ausgegebene Sinussignal direkt herangezogen. Es werden die darin an- oder abfallenden Flanken erkannt und gezählt. Die Anzahl der gezählten Flanken pro Zeiteinheit bildet dann ein Maß für die Drehzahl. Diese Flankenerkennung ist bei niedrigen Drehzahlen jedoch unzuverlässig, da die Flanken sehr flach sind.In contrast, the sinusoidal signal output by the sensor is used directly in the known, classic speed determination. The rising or falling edges are detected and counted. The number of counted edges per unit of time then forms a measure of the speed. However, this edge detection is unreliable at low speeds because the flanks are very flat.
  • Es wird daher eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung, ein Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl eines sich drehenden Objekts und ein Bauteil für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgeschlagen, die sich die oben genannte Erkenntnis zu Nutze machen.Therefore, there is proposed a speed-determining device, a method for detecting the rotational speed of a rotating object and a component for a motor vehicle drive train, which make use of the above-mentioned finding.
  • Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung dient zur Ermittlung der Drehzahl eines sich drehenden Objekts anhand von Sensorsignalen eines ersten und zweiten Sensors, die jeweils ein drehzahlabhängig schwingendes Sensorsignal ausgeben und die so zueinander angeordnet sind, dass die Sensorsignale einen Versatz von 90° zueinander aufweisen. Mit anderen Worten ist eines der Sensorsignale ein cos-Signal (= Cosinus-Signal), und das andere der Sensorsignale ist ein Sin-Signal (= Sinus-Signal). Die beiden Signale stehen also senkrecht zueinander. Dies beinhaltet auch einen Versatz der beiden Sensorsignale von im Wesentlichen 90° zueinander, beispielsweise bedingt durch Bauteiltoleranzen der Sensoren und ihrer Anordnung zueinander, also beispielsweise 90° +/- 3°.The speed determination device is used to determine the rotational speed of a rotating object based on sensor signals of a first and second sensor, each output a speed-dependent oscillating sensor signal and which are arranged to each other so that the sensor signals have an offset of 90 ° to each other. In other words, one of the sensor signals is a cos signal (= cosine signal) and the other of the sensor signals is a sin signal (= sine signal). The two signals are thus perpendicular to each other. This also includes an offset of the two sensor signals of substantially 90 ° to each other, for example, due to component tolerances of the sensors and their arrangement to each other, so for example 90 ° +/- 3 °.
  • Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung ist nun dazu ausgeführt, ein Arctan-Signal aus den beiden Sensorsignalen zu ermitteln und hieraus die Drehzahl zu bestimmen. Zunächst wird also ein Arctan-Signal aus den Sensorsignalen ermittelt. Anschließend wird aus dem Arctan-Signal die Drehzahl bestimmt. Hieraus ergibt sich der genannte Vorteil, dass die Drehzahlbestimmung auch bei niedrigen Drehzahlen zuverlässig funktioniert.The speed determination device is now designed to determine an Arctan signal from the two sensor signals and to determine the speed therefrom. First of all, an Arctan signal is determined from the sensor signals. Subsequently, the speed is determined from the Arctan signal. This results in the said advantage that the speed determination works reliably even at low speeds.
  • Hierzu wird angemerkt, dass unter dem Begriff Drehzahl jegliche Erscheinungsform der Drehgeschwindigkeit eines rotierbaren Objekts zu verstehen ist. Unter den Begriff „Drehzahl“ fällt daher auch eine Winkelgeschwindigkeit, beispielsweise in der Einheit [°/s], oder die Anzahl der Umdrehung pro Zeiteinheit, beispielsweise in der Einheit [1/min].For this purpose, it is noted that the term rotational speed is to be understood as meaning any appearance of the rotational speed of a rotatable object. The term "rotational speed" therefore also includes an angular velocity, for example in the unit [° / s], or the number of revolutions per unit of time, for example in the unit [1 / min].
  • Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung kann die beiden Sensoren aufweisen. An sich reicht es jedoch aus, wenn diese lediglich einen Eingang für die Sensorsignale der Sensoren aufweist. Die Sensoren können gemeinsam eine Sensorvorrichtung bilden. Die Sensorsignale können sinusförmig sein.The speed-determining device may include the two sensors. In itself, however, it is sufficient if it has only one input for the sensor signals of the sensors. The sensors can together form a sensor device. The sensor signals may be sinusoidal.
  • Die ermittelte Drehzahl gibt die Drehzahlbestimmungsvorrichtung in Form eines die Drehzahl des Objekts repräsentierenden Drehzahlsignals aus. In dem Drehzahlsignal ist dementsprechend die Drehzahl in einer bestimmten, auslesbaren Form kodiert.The determined rotational speed outputs the rotational speed determining device in the form of a rotational speed signal representing the rotational speed of the object. In the speed signal, the speed is accordingly coded in a specific, readable form.
  • Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung kann insbesondere ein Berechnungsmittel aufweise, wie beispielsweise einen Controller oder ein Steuergerät oder ein Prozessor, welches die entsprechende mathematischen Operationen zur Drehzahlbestimmung durchführt.In particular, the speed determination device may comprise a calculation means, such as a controller or a controller or a processor, which performs the corresponding mathematical operations for speed determination.
  • Bei dem Arctan-Signal handelt es sich, wie oben bereits erwähnt, um die Arkustangensfunktion der beiden Sensorsignale. Der momentane Wert des Arctan-Signals wird demnach durch mathematisches Teilen des momentanen Wertes des einen Sensorsignals durch den momentanen Wert des anderen Sensorsignals ermittelt. Bei dem Arctan-Signal kann es sich um den arctan+1 der Sensorsignale (also arctan+1=sin/cos) oder um dessen Kehrwert arctan-1 (also arctan-1= cos/sin) handeln. As already mentioned above, the Arctan signal is the arctan function of the two sensor signals. The instantaneous value of the Arctan signal is thus determined by mathematically dividing the instantaneous value of the one sensor signal by the instantaneous value of the other sensor signal. The Arctan signal can be the arctan +1 of the sensor signals (ie arctan +1 = sin / cos) or its inverse arctan -1 (ie arctan -1 = cos / sin).
  • Wie oben erläutert, ist die Drehzahl aus dem Arctan-Signal relativ einfach aus dessen Steigung ermittelbar. Somit lässt sich die Drehzahl einfach anhand der Änderung des Arctan-Signals pro Zeiteinheit bestimmen. Das Arctan-Signal ist normalerweise ein sägezahnartiges Signal. Die Drehzahl ist demnach alternativ oder zusätzlich durch Zählen der steil abfallenden Flanken des Arctan-Signal pro Zeiteinheit ermittelbar.As explained above, the speed from the Arctan signal is relatively easy to determine from its slope. Thus, the speed can be easily determined by the change of the Arctan signal per unit time. The Arctan signal is usually a sawtooth signal. Accordingly, the speed can be determined alternatively or additionally by counting the steeply falling edges of the Arctan signal per unit of time.
  • Die Sensoren wirken üblicherweise mit einem mit dem drehenden bzw. drehbaren Objekt mitgedrehten Ziel (= Target) zusammen. Hierbei handelt kann es sich um eine mit einer bekannten Anzahl an Inkrementen bestückten Scheibe oder Trommel handeln oder die Inkremente, d.h. das Ziel, können direkt auf dem drehenden bzw. drehbaren Objekt angeordnet sein. Die Inkremente haben dann eine bekannte Breite und/oder einen bekannten Abstand zueinander. Bei dem drehenden bzw. drehbaren Objekt handelt es sich insbesondere um eine Welle, wie eine Voll- oder Hohlwelle. Es kann jedoch auch ein anderes Objekt sein, wie beispielsweise selbst eine Trommel oder eine Scheibe.The sensors usually interact with a target rotated with the rotating or rotatable object (= target). This may be a disk or drum equipped with a known number of increments, or the increments, i. the target can be arranged directly on the rotating or rotatable object. The increments then have a known width and / or a known distance from one another. The rotating or rotatable object is, in particular, a shaft, such as a solid or hollow shaft. However, it can also be another object, such as even a drum or a disc.
  • Bei Verwendung von Hall-Sensoren zur Erzeugung der Sensorsignale kann es sich bei den Inkrementen beispielsweise um unterschiedlich magnetisierte Regionen oder um ferromagnetische Hervorhebungen bzw. Senken auf dem Ziel handeln. Bei Verwendung von optischen Sensoren zur Erzeugung der Sensorsignale kann es sich bei den Inkrementen um unterschiedlich farbige oder lichtdurchlässige Regionen auf dem Ziel handeln. Bei Drehung des Ziels bzw. des Objekts ziehen die Inkremente an den Sensoren, die sich selbst nicht mitdrehen, drehzahlabhängig schnell vorbei. Die drehzahlabhängig schwingenden Sensorsignale ergeben sich dann durch den Wechsel der Inkremente aus Sicht der Sensoren. Damit die Sensoren die um 90° zueinander versetzten Sensorsignale ausgeben, können diese dann beispielsweise in an sich bekannter Weise um ¼ der Länge der Inkremente beabstandet sein. Somit ergibt sich ein vorauseilendes erstes Sensorsignal (Sin-Signal) und ein um 90° nacheilendes Sensorsignal (Cos-Signal).When using Hall sensors to generate the sensor signals, the increments may be, for example, differently magnetized regions or ferromagnetic highlights or sinks on the target. When using optical sensors to generate the sensor signals, the increments may be differently colored or translucent regions on the target. When the target or the object is rotated, the increments on the sensors, which do not rotate with themselves, pass quickly as a function of speed. The speed-dependent oscillating sensor signals are then obtained by changing the increments from the perspective of the sensors. So that the sensors output the mutually offset by 90 ° sensor signals, they can then be spaced, for example in a conventional manner by ¼ of the length of the increments. This results in a leading first sensor signal (sin signal) and a sensor signal (cos signal) lagging by 90 °.
  • Bevorzugt weist die Drehzahlbestimmungsvorrichtung einen ersten Bestimmungsbereich für niedrige Drehzahlen und einem zweiter Bestimmungsbereich für hohe Drehzahlen auf. Die Bereiche können durch einen in der Drehzahlbestimmungsvorrichtung hinterlegten Schwellenwert definiert sein. Wird der Schwellenwert durch die ermittelte Drehzahl unterschritten, arbeitet die Drehzahlbestimmungsvorrichtung in dem ersten Bestimmungsbereich. Wird der Schwellenwert durch die ermittelte Drehzahl überschritten, arbeitet die Drehzahlbestimmungsvorrichtung in dem zweiten Bestimmungsbereich.Preferably, the rotational speed determination device has a first determination range for low rotational speeds and a second determination range for high rotational speeds. The ranges may be defined by a threshold stored in the speed determination device. If the threshold is undershot by the determined speed, the speed determination device operates in the first determination area. If the threshold is exceeded by the determined speed, the speed determination device operates in the second determination area.
  • Die Drehzahlbestimmungsvorrichtung ist nun so ausgeführt, dass sie
    • • in dem ersten Bestimmungsbereich das Arctan-Signal aus den Sensorsignalen ermittelt und die Drehzahl dann aus dem Arctan-Signal bestimmt, und
    • • in dem zweiten Bestimmungsbereich die Drehzahl aus zumindest eines der beiden Sensorsignale, vorzugsweise nur aus einem der beiden Sensorsignale, bestimmt.
    The speed-determining device is now designed to be
    • In the first determination range, the Arctan signal is determined from the sensor signals and the speed is then determined from the Arctan signal, and
    • • In the second determination range, the rotational speed is determined from at least one of the two sensor signals, preferably only one of the two sensor signals.
  • Der erste Bestimmungsbereich kann beispielsweise in einem Drehzahlbereich von 0-10 U/min oder 0-5 U/min oder 0-2 U/min liegen. Der zweite Bestimmungsbereich liegt dann jeweils darüber. Entsprechend kann der Schwellenwert beispielsweise bei 10 U/min, 5 U/min oder 2 U/min liegen.The first determination range may be, for example, in a speed range of 0-10 rpm or 0-5 rpm or 0-2 rpm. The second destination is then above it. Accordingly, the threshold may be, for example, 10 rpm, 5 rpm or 2 rpm.
  • Durch die Aufteilung der Drehzahlbestimmung in zumindest die genannten beiden Bestimmungsbereiche wird sichergestellt, dass die Drehzahl auch bei niedrigen Drehzahlen weitestgehend korrekt bestimmt wird, denn die für den zweiten Bestimmungsbereich genutzte Drehzahlbestimmung ist bei niedrigen Drehzahlen ungenau. Insbesondere wird im zweiten Bestimmungsbereich eine an sich bekannte Methode zur Drehzahlbestimmung mittels nur eines Sensorsignals eingesetzt, beispielsweise der Zählung der an- oder absteigenden Signalflanken im betrachteten Sensorsignal je Zeiteinheit.By dividing the speed determination in at least the above two determination ranges ensures that the speed is largely determined correctly even at low speeds, because the speed determination used for the second determination range is inaccurate at low speeds. In particular, a method known per se for speed determination by means of only one sensor signal is used in the second determination area, for example the count of the rising or falling signal edges in the considered sensor signal per time unit.
  • Bevorzugt weist die Drehzahlbestimmungsvorrichtung dann sowohl einen digitalen Eingang für zumindest eines der Sensorsignale auf, als auch einem analogen Eingang für die beiden Sensorsignale auf. Über den analogen Eingang sind die Sensorsignale analog auswertbar. Über den digitalen Eingang gelangen die Signale in digitaler Form zur Drehzahlbestimmung in der Drehzahlbestimmungsvorrichtung bzw. diese wandelt die an sich analogen Sensorsignale in eine diskrete digitale Form um (Diskretisierung). Dies hat insofern Vorteile, dass die analogen Sensorsignale sehr gut zur Ermittlung des Arctan-Signal nutzbar sind (also für die Drehzahlbestimmung im ersten Bestimmungsbereich, bei niedriger Drehzahl), während die digitalisierten Sensorsignale besser zur Auswertung von Signalflanken nutzbar sind (also für die Drehzahlbestimmung im zweiten Bestimmungsbereich, bei hohen Drehzahlen).The speed-determining device then preferably has both a digital input for at least one of the sensor signals and an analog input for the two sensor signals. The sensor signals can be evaluated analogously via the analog input. Via the digital input, the signals arrive in digital form for speed determination in the speed-determining device or this converts the analog sensor signals into a discrete digital form (discretization). This has advantages in that the analog sensor signals can be used very well for determining the Arctan signal (ie for the speed determination in the first determination range, at low rotational speed), while the digitized sensor signals are better usable for the evaluation of signal edges (ie for speed determination in the second range of determination, at high speeds).
  • Bevorzugt ist daher die Drehzahlbestimmungsvorrichtung dazu ausgeführt,
    • • in dem ersten Bestimmungsbereich das Arctan-Signal aus den über den analogen Eingang eingehenden Sensorsignalen zu ermitteln und die Drehzahl aus dem Arctan-Signal zu bestimmen, und
    • • in dem zweiten Drehzahlbereich die Drehzahl aus zumindest eines der über den digitalen Eingang eingehenden Sensorsignale zu bestimmen.
    Preferably, therefore, the speed-determining device is designed to
    • In the first determination range, to determine the Arctan signal from the sensor signals coming in via the analog input and to determine the speed from the Arctan signal, and
    • • In the second speed range to determine the speed of at least one of the incoming via the digital input sensor signals.
  • Dementsprechend ist die Drehzahlbestimmungsvorrichtung auch bevorzugt dazu ausgeführt,
    • • in dem ersten Bestimmungsbereich die Drehzahl anhand der zeitlichen Änderung des Arctan-Signal zu bestimmen, und
    • • in dem zweiten Bestimmungsbereich die Drehzahl anhand der Signalflanken zumindest eines der über den digitalen Eingang eingehenden Sensorsignale, vorzugsweise nur aus einem der beiden Sensorsignale, zu bestimmen.
    Accordingly, the speed-determining device is also preferably designed to
    • • In the first determination range, determine the speed based on the time change of the Arctan signal, and
    • • In the second determination range, determine the speed on the basis of the signal edges of at least one of the incoming via the digital input sensor signals, preferably only one of the two sensor signals.
  • Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl wird die vorgeschlagene Drehzahlbestimmungsvorrichtung in der beschriebenen Art genutzt.In the proposed method for determining a speed, the proposed speed-determining device is used in the manner described.
  • Das vorgeschlagene Bauteil für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang ist aufweisend ein drehbares Objekt, dessen Drehzahl ermittelt werden soll, sowie eine Sensorvorrichtung mit einem ersten und zweiten Sensors. Diese beiden Sensoren sind jeweils dazu ausgebildet, ein von der Drehzahl des Objekts abhängig schwingendes Sensorsignal ausgeben und sie sind so zueinander angeordnet, dass die Sensorsignale einen Versatz von 90° zueinander aufweisen. Das Bauteil weist nun die vorgeschlagene Drehzahlbestimmungsvorrichtung auf.The proposed component for a motor vehicle drive train is comprising a rotatable object whose speed is to be determined, and a sensor device with a first and second sensor. These two sensors are each designed to output a sensor signal oscillating depending on the rotational speed of the object and they are arranged relative to one another such that the sensor signals have an offset of 90 ° to one another. The component now has the proposed speed determination device.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer schematischen Figur näher erläutert, aus welcher weitere bevorzugte Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.In the following the invention will be explained in more detail with reference to a schematic figure, from which further preferred embodiments and features of the invention can be removed.
  • Die Fig. zeigt eine Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 zur Ermittlung der Drehzahl n eines sich drehenden Objekts 2, vorliegend beispielhaft einer Welle, anhand von Sensorsignalen S1, S2 eines ersten und zweiten Sensors 3, 4. Die Sensoren 3, 4 sind so ausgeführt, dass die Sensorsignale S1, S2 drehzahlabhängig sinusförmig schwingend sind. Eine Rotationsachse des Objekts ist mit L bezeichnet. Der Übersicht halber ist in der Fig. lediglich die obere Hälfte des Objekts 2 dargestellt.The figure shows a speed determination device 1 for determining the rotational speed n of a rotating object 2 , in the present example, a wave, based on sensor signals S1 . S2 a first and second sensor 3 . 4 , The sensors 3 . 4 are designed so that the sensor signals S1 . S2 speed-dependent sinusoidally oscillating. An axis of rotation of the object is denoted by L. For the sake of clarity, in the figure only the upper half of the object is shown 2 shown.
  • Die Sensoren 3, 4 erfassen auf dem Objekt 2 angeordnete Inkremente 5. Bei einer Drehung des Objekts 2 ziehen diese Inkremente 5 drehzahlabhängig schnell an den nicht-mitdrehenden Sensoren 3, 4 vorbei. Dies schlägt sich in der Sinusform der Sensorsignale S1, S2 wieder.The sensors 3 . 4 capture on the object 2 arranged increments 5 , When the object is rotated 2 pull these increments 5 speed dependent on the non-rotating sensors 3 . 4 past. This is reflected in the sinusoidal shape of the sensor signals S1 . S2 again.
  • Die Sensoren 3, 4 sind so zueinander angeordnet, dass die Sensorsignale einen Versatz von 90° zueinander aufweisen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Sensoren 3, 4 bzw. deren Erfassungsbereiche beispielsweise um ¼ der Länge der Inkremente voneinander beabstandet sind. Diese versetzte Anordnung von Sensoren 3, 4 ist an sich bekannt und wird normalerweise insbesondere zur Erkennung einer Drehrichtung des Objekts 2 eingesetzt. Dies kann zusätzlich auch hier erfolgen, d.h. die Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 kann ebenfalls dazu ausgeführt sein, neben der Drehzahl n auch die Drehrichtung des Objekts 2 zu erkennen.The sensors 3 . 4 are arranged to each other so that the sensor signals have an offset of 90 ° to each other. This is achieved by the sensors 3 . 4 or whose detection ranges are spaced apart, for example, by ¼ of the length of the increments. This staggered array of sensors 3 . 4 is known per se and is usually in particular for detecting a direction of rotation of the object 2 used. This can also be done here, ie the speed determination device 1 can also be designed to, in addition to the speed n and the direction of rotation of the object 2 to recognize.
  • Durch den Versatz der Sensorsignale S1, S2 um 90° zueinander kann das erste Sensorsignal S1 als sin-Signal bezeichnet werden und das zweiten Sensorsignal als cos-Signal.By the offset of the sensor signals S1 . S2 90 ° to each other, the first sensor signal S1 be referred to as sin signal and the second sensor signal as cos signal.
  • Die Sensorsignale S1, S2 werden der Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 zugeführt. Im Detail wird jedes der Sensorsignale S1, S2 einem digitalen Eingang 6 und einem analogen Eingang 7 der Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 zugeführt. Es kann alternativ vorgesehen sein, dass lediglich eines der Sensorsignale S1, S2 dem digitalen Eingang 6 zugeführt wird. Dies ist an sich ausreichend.The sensor signals S1 . S2 become the speed-determining device 1 fed. In detail, each of the sensor signals S1 . S2 a digital input 6 and an analog input 7 the speed determination device 1 fed. It may alternatively be provided that only one of the sensor signals S1 . S2 the digital input 6 is supplied. This is sufficient in itself.
  • Aus den über den analogen Eingang 6 zugeführten Sensorsignalen S1, S2 bereitet die Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 zunächst ein Arctan-Signal auf. Hieraus bestimmt es dann die Drehzahl n des Objekts 2. Diese Bestimmung erfolgt vorzugsweise in einem ersten Bestimmungsbereich, in dem das Objekt 2 mit einer relativ geringen Drehzahl n rotiert.From the over the analog input 6 supplied sensor signals S1 . S2 prepares the speed-determining device 1 first an Arctan signal. From this it then determines the speed n of the object 2 , This determination preferably takes place in a first determination area in which the object 2 rotated at a relatively low speed n.
  • Aus zumindest einem der über den digitalen Eingang 6 zugeführten Sensorsignale S1, S2 (wenn beide dem Eingang 6 zugeführt werden) bzw. dem einzigen über den digitalen Eingang 7 zugeführten Sensorsignale S1, S2 (wenn nur eines dem Eingang 6 zugeführt wird) kann die Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 ebenfalls die Drehzahl n des Objekts 2 bestimmen. Dazu werden insbesondere die darin enthaltenen abfallenden oder ansteigenden Signalflanken je Zeiteinheit gezählt. Da die bei niedrigen Drehzahlen n des Objekts 2 jedoch nicht zuverlässig funktioniert, ist es vorgesehen, dass diese Art der Bestimmung vorzugsweise nur in einem zweiten Bestimmungsbereich, in dem das Objekt 2 mit einer relativ hohen Drehzahl rotiert, erfolgt.From at least one of the digital input 6 supplied sensor signals S1 . S2 (if both the entrance 6 supplied) or the only one via the digital input 7 supplied sensor signals S1 . S2 (if only one of the entrance 6 is supplied), the speed-determining device 1 also the speed n of the object 2 determine. For this purpose, in particular the falling or rising signal edges contained therein per unit time are counted. Since at low speeds n of the object 2 However, it does not work reliably, it is provided that this type of determination preferably only in a second determination area in which the object 2 rotated at a relatively high speed occurs.
  • Zur Abgrenzung zwischen den beiden Drehzahlbereichen kann in der Drehzahlbestimmungsvorrichtung 1 ein Schwellenwert hinterlegt sein, der bei Überschreiten bzw. Unterschreiten die jeweilige Art der Bestimmung der Drehzahl n auslöst. For demarcation between the two speed ranges can in the speed determination device 1 a threshold value can be stored, which triggers the respective type of determination of the speed n when it exceeds or falls below.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 11
    DrehzahlbestimmungsvorrichtungSpeed determination device
    22
    Objekt, WelleObject, wave
    33
    Sensorsensor
    44
    Sensorsensor
    55
    Inkrementeincrements
    66
    digitaler EingangDigital input
    77
    analoger Eingang analog input
    LL
    Rotationsachseaxis of rotation
    S1S1
    Sensorsignalsensor signal
    S2S2
    Sensorsignalsensor signal
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • DE 102013211797 A1 [0002]DE 102013211797 A1 [0002]
    • DE 102010045952 A1 [0002]DE 102010045952 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) zur Ermittlung der Drehzahl (n) eines sich drehenden Objekts (2) anhand von Sensorsignalen eines ersten und zweiten Sensors (3, 4), die jeweils ein drehzahlabhängig schwingendes Sensorsignal (S1, S2) ausgeben und die so zueinander angeordnet sind, dass die Sensorsignale (S1, S2) einen Versatz von 90° zueinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) dazu ausgeführt ist, ein Arctan-Signal aus den Sensorsignalen (S1, S2) zu ermitteln und hieraus die Drehzahl (n) zu bestimmen.Speed-determining device (1) for determining the rotational speed (n) of a rotating object (2) based on sensor signals of a first and second sensor (3, 4), each of which output a speed-dependent oscillating sensor signal (S1, S2) and which are arranged to each other in that the sensor signals (S1, S2) have an offset of 90 ° to one another, characterized in that the speed-determining device (1) is designed to determine an Arctan signal from the sensor signals (S1, S2) and from this the rotational speed (n ).
  2. Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, mit einem ersten Bestimmungsbereich für niedrige Drehzahlen (n) und einem zweiter Bestimmungsbereich für hohe Drehzahlen (n), wobei die Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) ausgeführt ist, • in dem ersten Bestimmungsbereich das Arctan-Signal aus den Sensorsignalen (S1, S2) zu ermitteln und die Drehzahl (n) aus dem Arctan-Signal zu bestimmen, und • in dem zweiten Bestimmungsbereich die Drehzahl (n) aus zumindest einem der beiden Sensorsignale (S1, S2) zu bestimmen.Speed determining device (1) after Claim 1 with a first determination range for low rotational speeds (n) and a second determination range for high rotational speeds (n), wherein the rotational speed determining device (1) is designed to determine the Arctan signal from the sensor signals (S1, S2) in the first determination range and to determine the rotational speed (n) from the Arctan signal, and in the second determination region to determine the rotational speed (n) from at least one of the two sensor signals (S1, S2).
  3. Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, mit sowohl einem digitalen Eingang (6) für zumindest eines der Sensorsignale (S1, S2), als auch mit einem analogen Eingang (7) für die beiden Sensorsignale (S1, S2).Speed determining device (1) after Claim 2 , with both a digital input (6) for at least one of the sensor signals (S1, S2), and with an analog input (7) for the two sensor signals (S1, S2).
  4. Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, die ausgeführt ist, • in dem ersten Bestimmungsbereich das Arctan-Signal aus den über den analogen Eingang (7) eingehenden Sensorsignalen (S1, S2) zu ermitteln und die Drehzahl (n) aus dem Arctan-Signal zu bestimmen, und • in dem zweiten Drehzahlbereich die Drehzahl (n) aus zumindest einem der über den digitalen Eingang (6) eingehenden Sensorsignalen (S1, S2) zu bestimmen.Speed determining device (1) after Claim 3 , which is executed, • in the first determination range, to determine the Arctan signal from the sensor signals (S1, S2) arriving via the analog input (7) and to determine the speed (n) from the Arctan signal, and • in the second speed range, the speed (n) from at least one of the digital input (6) incoming sensor signals (S1, S2) to determine.
  5. Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, die ausgeführt ist, • in dem ersten Bestimmungsbereich die Drehzahl (n) anhand der zeitlichen Änderung des Arctan-Signal zu bestimmen, und • in dem zweiten Bestimmungsbereich die Drehzahl (n) anhand von Signalflanken zumindest eines der über den digitalen Eingang (6) eingehenden Sensorsignalen (S1, S2) zu bestimmen.Speed determining device (1) after Claim 4 which is designed to • determine in the first determination range the speed (n) based on the time change of the Arctan signal, and • in the second determination range, the speed (n) based on signal edges of at least one of the digital input (6) incoming sensor signals (S1, S2) to determine.
  6. Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl (n) mittels einer Drehzahlbestimmungsvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for determining a rotational speed (n) by means of a rotational speed determining device (1) according to one of the preceding claims.
  7. Bauteil für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, aufweisend ein drehbares Objekt (2) und eine Sensorvorrichtung mit einem ersten und zweiten Sensors (3, 4), die jeweils dazu ausgebildet sind, ein von der Drehzahl (n) des Objekts (2) abhängig schwingendes Sensorsignal (S1, S2) auszugeben und die so zueinander angeordnet sind, dass die Sensorsignale (S1, S2) einen Versatz von 90° zueinander aufweisen, gekennzeichnet durch eine Drehzahlermittlungsvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.Component for a motor vehicle drive train, comprising a rotatable object (2) and a sensor device with a first and second sensor (3, 4), which are respectively adapted to a dependent of the rotational speed (n) of the object (2) oscillating sensor signal (S1 , S2) and which are arranged to one another such that the sensor signals (S1, S2) have an offset of 90 ° to each other, characterized by a speed detection device (1) according to one of Claims 1 to 5 ,
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