DE112013006365T5

DE112013006365T5 - System zum Verschieben eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung, Sensorlagereinheit, Schiebermodul und Schiebeverfahren

Info

Publication number: DE112013006365T5
Application number: DE112013006365.4T
Authority: DE
Inventors: Mathieu Hubert; Susanne Blokland
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2013-01-07
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2015-10-08
Also published as: WO2014106545A1; CN104937380A; US9562790B2; CN104937380B; US20150345989A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung (2 + 3; 2), wobei das System die Sensorvorrichtung umfasst, die mindestens zwei Erfassungszellen (21, 22, 23) enthält, die zum Bestücken einer mechanischen Vorrichtung (10) eingerichtet sind, und die mindestens zwei analoge Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) je nach Verhalten der mechanischen Vorrichtung liefert. Das System umfasst neben der Sensorvorrichtung außerdem eine Schieberschaltung (4; 3 + 4), die selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale verarbeitet und die mindestens einen ersten Teil (41), der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, und einen zweiten Teil (42) umfasst, der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, sowie Steuerungsmittel (5) zum Steuern der variablen Parameter der passiven analogen Komponenten, wobei eine Änderung dieser variablen Parameter mindestens eines der analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung in der Schieberschaltung verschiebt. Die Schieberschaltung liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal, welches das erste verschobene analoge Ausgangssignal (C41) und/oder das zweite verschobene Sinus-Signal (S42) der Sensorvorrichtung beinhaltet. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensorlagereinheit, die ein Lager und ein derartiges System enthält, ein Schiebermodul sowie ein Verfahren zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensorlagereinheit, die ein Lager und ein derartiges System beinhaltet. Die Erfindung betrifft außerdem ein Schiebermodul.
Hintergrund der Erfindung
Es ist bekannt, eine mechanische Vorrichtung wie etwa einen Motor, der einen Rotor und einen Stator enthält, mit einer Sensorlagereinheit auszustatten, um die Drehung des Rotors im Verhältnis zum Stator nachzuverfolgen. Andere mechanische Vorrichtungen, die einen mobilen Teil und einen feststehenden Teil enthalten, können mit einer solchen Sensorvorrichtung ausgestattet werden, z. B. Servolenkung, Wechselstromgenerator und Zahnschienenvorrichtungen. Je nach der mechanischen Vorrichtung kann der mobile Teil eine Drehbewegung oder eine Translationsbewegung ausführen. Somit kann die Sensorvorrichtung einen Drehwinkelsensor oder einen Linearsensor enthalten.
Mit anderen Worten ist jede mechanische Vorrichtung mit einer eigens zugewiesenen Sensorvorrichtung ausgestattet, was eine spezifische Indexierung erforderlich macht, um effektive Messungen bereitzustellen.
Einige Kunden, die Sensorlagereinheiten nutzen, haben nicht viel Erfahrung und Wissen in Bezug auf die Motorsteuerungsstrategien und nutzen daher Standardlösungen. Diese Lösungen akzeptieren häufig nur eine präzise Indexierung der Sensorlager-Ausgangssignale mit dem Magnetfeld des Rotors. In der Regel kann eine Abweichung von nur ±8 Grad zwischen dem Null-Index der Ausgangssignale und dem Null-Index des Rotors akzeptiert werden, wenn diese Abweichung von einer Steuerung justiert werden kann, und unter Umständen kann eine Abweichung von nur ±0,5 Grad akzeptiert werden, falls es keine Justierung in einer Steuerung gibt.
Mechanisch kann der Null-Index auf zweierlei Weise eingestellt werden: Vorindexieren des Rotors mit der Welle (vom Motorhersteller vorgenommen) und/oder Vorindexierung der Welle mit dem Sensor (vom Motorhersteller oder Sensorhersteller vorgenommen). Diese Verfahren sind schwierig und kostenintensiv umzusetzen, da sie eine präzise mechanische Indexierung bedingen.
Es ist beispielsweise bekannt, eine Sensorlagereinheit mit einem Freiheitsgrad auf einer Welle zu montieren, was dem Sensor die Drehung erlaubt, um die Ausgangssignale in Bezug auf den Rotor mechanisch zu verschieben. Eine Drehung des Sensors um den Rotor von bis zu 180 Grad kann erforderlich sein, um die richtige Verschiebung bereitzustellen. Ein derartiges Verfahren ist schwierig umzusetzen und erfordert spezifische Werkzeuge zur präzisen Indexierung des mechanischen Winkelversatzes.
Die WO-A-2007/077389 , die dem Oberbegriff von Anspruch 1 entspricht, beschreibt ein System zum Erkennen der Winkelposition eines drehenden Elements in Bezug auf ein nicht drehendes Element. An dem drehenden oder dem nicht drehenden Element sind Sensoren befestigt und ihre Ausgangssignale werden verarbeitet, um ein Differenzialsignal zu erzeugen.
Die WO-A-2010/082086 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sensorischen Erfassen eines absoluten Drehwinkels einer elektrischen Servolenkung, die einen Rotor umfasst, der um eine Drehachse und über mehrere Umdrehungen mobil ist. Die Sensorvorrichtung ist an eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) mit einem Signalprozessor, einem Konverter, einem Berechnungsprozessor und einer Integrationseinheit angeschlossen. Die ECU justiert den Versatz und den Zuwachs des Ausgangssignals der Sensorvorrichtung.
Die WO-A-2011/070391 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen der Winkelposition einer drehenden Vorrichtung in Bezug auf eine feststehende Vorrichtung. Die Messvorrichtung enthält mehrere Winkelsensoren, die an eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) angeschlossen sind, zum Erzeugen und Behandeln von Signalen, um die Winkelposition der drehenden Vorrichtung zu schätzen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, ein einfaches System und Verfahren zum Verschieben mindestens eines der analogen Ausgangssignale einer Sensorvorrichtung bereitzustellen.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung ein System zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung, wobei das System die Sensorvorrichtung umfasst, die mindestens zwei Erfassungszellen umfasst, die zum Bestücken einer mechanischen Vorrichtung eingerichtet sind, und die mindestens zwei analoge Ausgangssignale je nach Verhalten der mechanischen Vorrichtung liefert.
Dieses System ist dadurch gekennzeichnet, dass es neben der Sensorvorrichtung außerdem Folgendes umfasst:

– eine Schieberschaltung, die selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale verarbeitet und die mindestens Folgendes umfasst: – einen ersten Teil, der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, wobei der erste Teil dafür konfiguriert ist, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale selektiv zu verarbeiten, um ein erstes verschobenes analoges Ausgangssignal der Sensorvorrichtung zu liefern, und – einen zweiten Teil, der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, wobei der zweite Teil dafür konfiguriert ist, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale selektiv zu verarbeiten, um ein zweites verschobenes Sinus-Signal der Sensorvorrichtung zu liefern, das sich von dem ersten verschobenen analogen Ausgangssignal unterscheidet, und
– Steuerungsmittel zum Steuern der variablen Parameter der passiven analogen Komponenten, wobei eine Änderung dieser variablen Parameter mindestens eines der analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung in der Schieberschaltung verschiebt,

Dank der Erfindung kann der elektrische Winkelversatz ohne die Notwendigkeit einer präzisen Indexierung des mechanischen Winkelversatzes verschoben werden. Darüber hinaus ist kein Eingriff des Nutzers in die Software einer komplexen Steuerung erforderlich. Vorteilhafterweise können die Schieberschaltung und die Steuerungsmittel einer vorhandenen Sensorvorrichtung hinzugefügt werden, ohne diese Sensorvorrichtung und ihre inneren Komponenten zu verändern. Mit dem einfachen, kostengünstigen und effizienten System und Verfahren gemäß der Erfindung kann eine maximal realisierbare Verschiebung von fast 90 Grad erzielt werden, wie hier im Weiteren ausgeführt wird.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, die vorteilhaft aber nicht zwingend vorgeschrieben sind, kann ein solches System eines oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten:

– Die Schieberschaltung liefert zwei verschobene analoge Ausgangssignale, bei denen es sich um das erste verschobene analoge Ausgangssignal und das zweite verschobene Sinussignal handelt.
– Der erste Teil und der zweite Teil der Schieberschaltung enthalten jeweils eine primäre passive analoge Komponente mit einem variablen primären Parameter, vorzugsweise mit dem gleichen Wert; eine gleichzeitige Änderung der variablen primären Parameter durch die Steuerungsmittel verschiebt die mindestens zwei analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung in einem festgelegten primären Verschiebungsintervall, und die Schieberschaltung liefert zwei verschobene analoge Ausgangssignale.
– Der erste Teil enthält zwei sekundäre passive analoge Komponenten mit jeweils einem variable sekundären Parameter, während der zweite Teil eine sekundäre passive analoge Komponente mit einem variablen sekundären Parameter enthält, vorzugsweise mit dem gleichen Wert wie einer der zwei sekundären Parameter des ersten Teils; eine gleichzeitige Änderung der variablen sekundären Parameter durch die Steuerungsmittel verschiebt die mindestens zwei analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung in einem festgelegten sekundären Verschiebungsintervall, das verschieden vom primären festgelegten Verschiebungsintervall ist, und die Schieberschaltung liefert zwei verschobene analoge Ausgangssignale.
– Der erste Teil der Schieberschaltung enthält nur eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter und der zweite Teil der Schieberschaltung enthält nur eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter; eine gleichzeitige Änderung der zwei variablen Parameter durch die Steuerungsmittel verschiebt das analoge Ausgangssignal der Sensorvorrichtung in einem festgelegten Verschiebungsintervall, und die Schieberschaltung liefert zwei verschobene analoge Ausgangssignale.
– Der erste Teil ist ein Cosinus-Teil und das erste verschobene analoge Ausgangssignal ist ein Cosinus-Signal; der zweite Teil ist ein Sinus-Teil und das zweite verschobene analoge Ausgangssignal ist ein Sinus-Signal, und eine Arkustangens-Funktion, die auf eine Division des Sinus-Signals durch das Cosinus-Signal angewandt wird, entspricht einem Drehwinkel eines drehenden Teils im Verhältnis zu einem feststehenden Teil der mechanischen Vorrichtung.
– Die Steuerungsmittel umfassen mindestens ein Potentiometer, das mindestens einer der passiven analogen Komponenten zugeordnet und dafür eingerichtet ist, den variablen Parameter dieser passiven analogen Komponente selektiv zu verändern.
– Die Steuerungsmittel umfassen einen Emitter, der dafür eingerichtet ist, selektiv auf mindestens eine der passiven analogen Komponenten einzuwirken und den variablen Parameter dieser passiven analogen Komponente zu verändern.
– Der Emitter ist ein Laser-Emitter, der dafür eingerichtet ist, selektiv einen Laserstrahl auf mindestens eine der passiven analogen Komponenten abzugeben und den variablen Parameter dieser passiven analogen Komponente zu verändern.
– Mindestens eine der passiven analogen Komponenten ist eine Widerstandskomponente und ihr variabler Parameter ist ein Widerstandswert.
– Mindestens eine der passiven analogen Komponenten ist eine Induktorkomponente und ihr variabler Parameter ist ein Induktivitätswert.
– Mindestens die Erfassungszellen des Sensors sowie der erste und der zweite Teil der Schieberschaltung sind zusammen in einem Gehäuse der Sensorvorrichtung angeordnet.
– Der erste Teil und der zweite Teil der Schieberschaltung sind zusammen in einem Schiebergehäuse angeordnet, das unabhängig von einem Gehäuse der Sensorvorrichtung handhabbar ist.
– Die Steuerungsmittel sind ebenfalls in dem Schiebergehäuse angeordnet.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Sensorlagereinheit, die ein Lager und ein System wie oben erwähnt enthält, wobei der Sensor des Systems und das Lager einen feststehenden Teil und einen drehenden Teil der mechanischen Vorrichtung bestücken. Vorzugsweise sind ein äußerer Ring des Lagers und die Erfassungszellen des Sensors am äußeren, feststehenden Teil der mechanischen Vorrichtung montiert, während ein innerer Ring des Lagers und ein Wertgeber, der den Erfassungszellen zugeordnet ist, am inneren, drehenden Teil der mechanischen Vorrichtung montiert sind. Alternativ sind ein innerer Ring des Lagers und die Erfassungszellen des Sensors am inneren, feststehenden Teil der mechanischen Vorrichtung montiert, während ein äußerer Ring des Lagers und ein Wertgeber, der den Erfassungszellen zugeordnet ist, am äußeren, drehenden Teil der mechanischen Vorrichtung montiert sind.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Schiebermodul, das Folgendes enthält:

– eine Schieberschaltung, die zu einem System gehört, wobei der erste Teil und der zweite Teil der Schieberschaltung in einem Schiebergehäuse angeordnet sind, das unabhängig von einem Gehäuse der Sensorvorrichtung handhabbar ist, und
– ein Schiebergehäuse, in dem die Schieberschaltung angeordnet ist, und das unabhängig von einem Gehäuse der zum System gehörenden Sensorvorrichtung handhabbar ist.

Vorzugsweise sind die zum System gehörenden Steuerungsmittel ebenfalls im Schiebergehäuse angeordnet.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals einer Sensorvorrichtung, die mindestens zwei Erfassungszellen umfasst, die dafür eingerichtet sind, eine mechanischen Vorrichtung zu bestücken, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst:

– (A) die Sensorvorrichtung liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale, die von dem Verhalten der mechanischen Vorrichtung abhängen,
– (B) eine Schieberschaltung verarbeitet selektiv die analogen Ausgangssignale, wobei: – ein erster Teil der Schieberschaltung, der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale verarbeitet, um ein erstes verschobenes analoges Ausgangssignal zu liefern, und/oder – ein zweiter Teil der Schieberschaltung, der mindestens eine passive analoge Komponente mit einem variablen Parameter enthält, selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale verarbeitet, um ein zweites verschobenes analoges Signal zu liefern, das sich von dem ersten verschobenen analogen Ausgangssignal unterscheidet,
– (C) Steuerungsmittel, die zusammen mit der Sensorvorrichtung und der Schieberschaltung ein Schiebersystem bilden, steuern die variablen Parameter der passiven analogen Komponenten, wobei eine Änderung dieser variablen Parameter mindestens eines der analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung in der Schieberschaltung verschiebt, und
– (D) die Schieberschaltung liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal, welches das erste verschobene Ausgangssignal und/oder das zweite verschobene Sinus-Signal der Sensorvorrichtung enthält.

Vorzugsweise erfolgen die Schritte (A), (B), (C) und (D) dieses Verfahrens gleichzeitig oder im Wesentlichen gleichzeitig.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren und als veranschaulichendes Beispiel ohne Einschränkung des Erfindungsgegenstandes erläutert. In den beigefügten Figuren zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung, das einen Sensor, der einer mechanischen Vorrichtung zugeordnet ist, eine Konverterschaltung, eine Schieberschaltung und Steuerungsmittel enthält;
2 eine schematische Darstellung der mechanischen Vorrichtung von 1 des Motortyps, der einen Rotor und einen Stator enthält, die mit zum Sensor gehörenden Erfassungszellen bestückt sind;
3 und 4 jeweils einen Schaltplan eines ersten bzw. zweiten Teils, die zur Schieberschaltung von 1 gehören; und
5 eine Diagrammkurve entsprechend einer Simulation, die an den elektronischen Teilen von 3 und 4 mit Änderungen der Parametern durchgeführt wurde, die passiven analogen Komponenten zugeordnet sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINIGER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das in 1 dargestellte System 1 kann zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals C31 und/oder S32 einer Sensorvorrichtung 2 + 3 umgesetzt werden.
Das System 1 umfasst einen Sensor 2, eine elektronische Konverterschaltung 3, eine elektronische Schieberschaltung 4 und Steuerungsmittel 5. Der Sensor 2 und die Schaltung 3 bilden zusammen die Sensorvorrichtung 2 + 3, die die beiden analogen Ausgangssignale C31 und S32 liefert. Der Sensor 2 wirkt mit einer mechanischen Vorrichtung 10 zusammen, während die elektronische Konverterschaltung 3 mit der elektronischen Schieberschaltung 4 und den Steuerungsmitteln 5 zusammenwirkt, wie im Weiteren erläutert wird.
Vorzugsweise können der Sensor 2 und die mechanische Vorrichtung 10 als das Erfassungssystem konfiguriert sein, das in der WO-A-2007/077389 beschrieben ist (1 und dazugehörige Beschreibung), während die Schaltung 3 als die elektronische Verarbeitungsschaltung konfiguriert sein kann, die in der WO-A-2007/077389 beschrieben ist (3 und dazugehörige Beschreibung), was durch Nennung in das Vorliegende aufgenommen ist.
Wie am Beispiel von 1 und 2 gezeigt ist, enthält der Sensor 2 drei Erfassungszellen 21, 22 und 23, die dafür eingerichtet sind, die mechanische Vorrichtung 10 zu bestücken und jeweilige Spannungssignale U21, U22 und U23 zu liefern, je nach dem Verhalten der mechanischen Vorrichtung 10. Der Sensor 2 ist ein analoger Sensor, der kontinuierliche Informationen misst, und die Zellen 21–23 sind analoge Erfassungszellen, die analoge Spannungssignale U21–U23 liefern. Die Konverterschaltung 3 verarbeitet die Spannungssignale U21–U23, um die analogen Ausgangssignale C31 und S32 der Sensorvorrichtung 2 + 3 zu liefern, je nach dem Verhalten der mechanischen Vorrichtung 10. Die Schieberschaltung 4 verarbeitet die analogen Ausgangssignale C31 und S32 und liefert mindestens ein verschobenes analoges Ausgangssignal C41 und/oder S42 der Sensorvorrichtung 2 + 3. Die Steuerungsmittel 5 sind dafür eingerichtet, selektiv auf die Schieberschaltung 4 einzuwirken, um mindestens eines der analogen Ausgangssignale C31 und/oder S32 zu verschieben und mindestens ein verschobenes analoges Ausgangssignal C41 und/oder S42 der Sensorvorrichtung 2 + 3 zu liefern, um deren Null-Index im Verhältnis zur mechanischen Vorrichtung 10 zu justieren.
Gemäß der Erfindung muss der Sensor 2 mindestens zwei Erfassungszellen umfassen. In der einfachsten Konfiguration enthält der Sensor 2 nur zwei Erfassungszellen, die in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind und zwei Spannungssignale U21 und U22 liefern. In diesem Fall ist die Konverterschaltung 3 unnötig und die Sensorvorrichtung umfasst nur den Sensor 2. Auch ist die Schieberschaltung 4 dafür eingerichtet, die Spannungssignale U21 und U22 als analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung 2 direkt zu verarbeiten. Somit umfasst das System 1 die Sensorvorrichtung 2, die Schieberschaltung 4 und die Steuerungsmittel 5.
Alternativ kann der Sensor 2 drei oder mehr Erfassungszellen umfassen, je nach der für die Sensorvorrichtung 2 + 3 erforderlichen Genauigkeit.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Sensorvorrichtung nur den Sensor 2 umfassen, während die Konverterschaltung 3 in die Schieberschaltung 4 integriert ist. Somit umfasst das System 1 die Sensorvorrichtung 2, die Schieberschaltung 3 + 4 und die Steuerungsmittel 5.
Wie in 2 dargestellt, kann die mechanische Vorrichtung 10 vom drehenden Typ sein und kann mit einem Sensor 2 für den absoluten Drehwinkel ausgestattet sein, gemäß einer Konfiguration, die in den Dokumenten WO-2007-A-077389 , WO-A-2010/082086 oder WO-A-2011/070391 beschrieben und durch Nennung in das Vorliegende aufgenommen ist.
Die mechanische Vorrichtung 10 umfasst einen feststehenden Teil 11 und einen drehenden Teil 12, der auf einer Mittelachse X10 vermittelt ist. Der feststehende Teil 11 kann ein Gehäuse und einen Stator enthalten und ist in 2 der Vereinfachung halber durch einen Kreis dargestellt. Der drehende Teil 12 kann einen Rotor enthalten, der zu einer elektrischen Servolenkung (EPAS) gehört. Der drehende Teil 12 ist als Ring mit einer Umdrehungssymmetrie um die Achse X10 geformt.
Der Sensor 2 kann entweder in den Motor integriert oder nahe dem Motor der EPAS angeordnet sein. Der Sensor 2 umfasst die Erfassungszellen 21–23, wie beispielsweise Hall-Effekt-Zellen, und einen Wertgeber 13, wie etwa einen Magneten. Alternativ kann jede geeignete Erfassungstechnologie für die Zellen 21–23 und den Wertgeber 13 genutzt werden, wie etwa optische oder Induktionstechnologien.
Die Zellen 21–23 sind am feststehenden Teil 11 positioniert, in einem Erfassungsabstand vom Wertgeber 13, der sich mit dem drehenden Teil 12 schnell um die Achse 10 dreht. Der Wertgeber 13 bildet einen Ring um die Achse X10 und umfasst ein Paar von Magnetpolen 14 und 15, genauer einen Nordpol (N) 14 und einen Südpol (S) 15. Der Wertgeber 13 erstreckt sich entlang des gesamten Umfangs der Achse X10, wobei der N-Pol 14 und der S-Pol 15 gegenüberliegend um die Achse X10 angeordnet sind. Vorzugsweise umfasst der Wertgeber 13 eine höhere Anzahl von Paaren von Polen, beispielsweise vierundsechzig Paare von Polen 14 und 15. Die Zellen 21–23 sind dafür eingerichtet, den/die N-Pol(e) 14 und den/die S-Pol(e) 15 zu erfassen, während sich der drehende Teil 12 dreht. So liefert jede Zelle 21–23 ein Spannungssignal U21–U23 je nach der Drehung des drehenden Teils 12 um die Achse X10 im Verhältnis zum feststehenden Teil 11.
Die Zellen 21, 22 und 23 sind regelmäßig bei 0 Grad, 120 Grad und 240 Grad um die Achse X10 verteilt. Die Zellen 21, 22 und 23 sind dafür eingerichtet, Spannungssignale U21, U22 bzw. U23 auszugeben, die die aktuelle absolute Winkelposition des drehenden Teils um die Achse X10 darstellen, wie es in der WO-A-2007/077389 offenbart ist, was durch Nennung in das Vorliegende aufgenommen ist. Jede Zelle 21, 22 und 23 wird mit einer konstanten Spannung versorgt und erzeugt eine Ausgangsspannung, die gemäß dem Magnetfeld schwankt, das vom Wertgeber 13 erzeugt und von der Zelle erfasst wird.
Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die elektronische Schaltung 3 einen ersten Teil 31 und einen zweiten Teil 32, die beide die Spannungssignale U21–U23 von den Zellen 21–23 empfangen, während die Schieberschaltung 4 einen ersten Teil 41 und einen zweiten Teil 42 umfasst, die beide die Signale C31 und S42 von der Schaltung 3 empfangen. Je nach Konfiguration der Sensorvorrichtung kann die Schaltung 3 unnötig oder direkt in die Schaltung 4 integriert sein. Die Schaltungen 3 und 4 können auch mehrere elektronische Vorrichtungen und Komponenten umfassen, wie etwa Stromversorgungsmittel, Signalfilter, Zähler, Speicher, Drähte und Anschlussstücke, die der Vereinfachung halber nicht dargestellt sind. Jede Vorrichtung oder Komponente kann analog und/oder numerisch sein. Vorzugsweise enthalten die Schaltungen 3 und 4 analoge Vorrichtungen und Komponenten, die analoge Signale übertragen.
In Bezug auf die mechanische Baugruppe in 2, die den Sensor 2 und die mechanische Vorrichtung 10 enthält, kann die elektronische Schaltung 3 auf eine Art und Weise konfiguriert sein, die der im Dokument WO-A-2007/077389 nahekommt oder ihr ähnelt, mit Ausnahme der im Weiteren dargelegten Unterschiede.
Vorzugsweise sind die Erfassungszellen 21–23 des Sensors 2 und die elektronische Schaltung 3 zusammen in einem Gehäuse der Sensorvorrichtung 2 + 3 angeordnet. Somit ist die Sensorvorrichtung 2 + 3 kompakt und einfach an der mechanischen Vorrichtung 10 zu montieren.
Vorteilhafterweise sind der erste Teil 41 und der zweite Teil 42 der Schieberschaltung 4 in einem Schiebergehäuse angeordnet, das unabhängig vom Gehäuse der Sensorvorrichtung 2 + 3 handhabbar ist. Auch können die Schieberschaltung 4 und die Steuerungsmittel 5 vorteilhafterweise in demselben Schiebergehäuse angeordnet sein. Die Schieberschaltung 4 und das Schiebergehäuse bilden ein Schiebermodul, das für einen Betreiber des Systems 1 leicht zu handhaben und zu erreichen ist. Vorzugsweise sind die Steuerungsmittel 5 in das Schiebermodul integriert. Um das System 1 umzusetzen, kann die Sensorvorrichtung 2 + 3 unverändert bleiben, während das Schiebermodul 4 + 5 der Sensorvorrichtung 2 + 3 hinzugefügt wird.
Alternativ können mindestens der Sensor 2 und die Schieberschaltung 4 zusammen in einem Gehäuse der Sensorvorrichtung angeordnet sein.
Innerhalb der Konverterschaltung 3 liefert der erste Teil 31 ein Cosinus-Signal C31, während der zweite Teil 32 ein Sinus-Signal S32 liefert. Mit anderen Worten können sie als Cosinus-Teil 31 und als Sinus-Teil 32 oder auch als interpolierende Teile 31 und 32 bezeichnet werden, da sie dafür eingerichtet sind, die Spannungssignale U21–U23 aus den Erfassungssignalen 21–23 zu integrieren. Die Signale C31 und S32 werden zueinander um einen festgelegten Versatz verschoben, der 90 Grad entspricht. Vorzugsweise sind zwischen den Zellen 21–23 und den interpolierenden Teilen 31 und 32 Filter eingesetzt, um die Spannungssignale U21–U23 zu reinigen. Somit ist die elektronische Schaltung 3 dafür eingerichtet, die Spannungssignale U21–U23 aus den Erfassungssignalen 21–23 zu integrieren. Je nach Konfiguration der Sensorvorrichtung, wenn beispielsweise eine derartige Integration unnötig ist, kann die Schaltung 3 unnötig sein.
Innerhalb der Schieberschaltung 4 verarbeitet der erste Teil 41 die Signale C31 und S32, um ein Cosinus-Signal C41 zu liefern, während der zweite Teil 42 die Signale C31 und S32 verarbeitet, um ein Sinus-Signal S42 zu liefern. Mit anderen Worten können sie als Cosinus-Teil 41 und als Sinus-Teil 42 bezeichnet werden.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält der Cosinus-Teil 41 einen Operationsverstärker A80 und vier Widerstände R81, R82, R83 und R86. Der Widerstand R81 empfängt das Signal S32 vom Sinus-Teil 32, während der Widerstand R82 das Signal C31 Cosinus-Teil 32 empfängt. Der Widerstand R83 ist mit der elektrischen Masse verbunden, empfängt, mit anderen Worten, eine Spannung U0, deren Wert gleich 0 Volt ist. Der Widerstand R86 ist parallel zum Verstärker A80 angeordnet. Die Widerstände R81–R86 sind passive analoge Komponenten. Die Widerstände R81, R82 und R83 weisen jeweils einen variablen Widerstandsparameter P81, P82 oder P83 auf, während der Widerstand R86 einen unveränderlichen Parameter P86 aufweist. Eine Änderung des Parameters P81, P82 und/oder P83 verändert das analoge Cosinus-Signal C41.
Wie in 4 dargestellt ist, enthält der Sinus-Teil 42 einen Operationsverstärker A90 und drei Widerstände R91, R92 und R96. Der Widerstand R91 empfängt das Signal C31 vom Cosinus-Teil 31, während der Widerstand R92 das Signal S32 vom Sinus-Teil 32 empfängt. Der Widerstand R96 ist parallel zum Verstärker A90 angeordnet. Die Widerstände R91–R96 sind passive analoge Komponenten. Die Widerstände R91 und R92 weisen jeweils einen variable Widerstandsparameter P91 oder P92 auf, während der Widerstand R96 einen unveränderlichen Widerstandsparameter P96 aufweist. Eine Änderung des Parameters P91 und/oder P92 verändert das analoge Sinus-Signal S32.
In der Praxis ist die Schieberschaltung 4 dafür eingerichtet, analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung 2 + 3 an eine andere elektronische Vorrichtung zu liefern, die sich außerhalb der Sensorvorrichtung 2 + 3 befindet, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal C41 und/oder S42 einschließlich des Cosinus-Signals C41 und/oder des Sinus-Signals S42 der Sensorvorrichtung 2 + 3. In einer konkreten Ausführungsform, in der die Schaltung 4 nur ein verschobenes Signal C41 und/oder S42 liefert, kann die Schaltung 4 dafür konfiguriert sein, mindestens eines der unverschobenen Signale C31 und/oder S31 zu liefern. Vorzugsweise liefert die Schaltung 4 die beiden verschobenen Signale C41 und S42.
Vorteilhafterweise entspricht eine Arkustangens-Funktion, die auf eine Division des Sinus-Signals S42 durch das Cosinus-Signal C41 angewandt wird, einem Drehwinkel θ des drehenden Teils 12 im Verhältnis zum drehenden Teil 11 der mechanischen Vorrichtung 10.
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die Funktionsweise der Schieberschaltung 4 den folgenden trigonometrischen Formeln:

• C41 = cos(θ + θs) = cos(θ).cos(θs) – sin(θ).sin(θs) = C31.cos(θs) –S32.sin(θs) (1)
• S42 = sin(θ + θs) = sin(θ).cos(θs) + cos(θ).sin(θs) = S32.cos(θs) + C31.sin(θs) (2)

Da der Verschiebungswinkel θs variabel gewählt werden muss, danach aber durch die Umsetzung des Systems 1 in der mechanischen Vorrichtung 10 unveränderlich ist, werden die zwei Koeffizienten cos(θs) und sin(θs) der Gleichungen (1) und (2) zu Konstanten a1 bzw. b1.

• C41 = C31.a1 – S32.b1 = C31 × ((P81 + P86)/(P82 + P83)) × P83/P86 – S32 × P86/P81 (3)
• S42 = S32.a1 + C31.b1 = –S32 × P96/P91 – C31 × P96/P92 (4)

Wie in Gleichung (3) und (4) dargestellt ist, stehen die Koeffizienten a1 und b1 mit den Parametern P81, P82, P83, P86, P91, P92 und P96 in Zusammenhang. Die Parameter P86 und P96 sind unveränderliche Widerstandswerte, die wie im Weiteren beschrieben berechnet werden können, während die Parameter P81, P82, P83, P91 und P92 variable Widerstandswerte sind.
Gemäß der Erfindung sind die Steuerungsmittel 5 dafür eingerichtet, mindestens eines der analogen Ausgangssignale C31 und S32 auf einfache Weise ohne die Notwendigkeit einer spezifischen und komplexen elektronischen Steuerungseinheit zu verschieben. Vorzugsweise sind die Steuerungsmittel 5 dafür eingerichtet, beide analogen Ausgangssignale C31 und S32 gleichzeitig in der Schieberschaltung 4 zu verschieben, wie es im Weiteren beschrieben wird, sodass die Schieberschaltung 4 zwei verschobene Signale C41 und S32 liefert. Mit anderen Worten sind das System 1 und genauer die Schieberschaltung 4 und die Steuerungsmittel 5 dafür eingerichtet, selektiv mindestens ein analoges Ausgangssignal der Sensorvorrichtung 2 + 3 zu verschieben und mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung zu liefern, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal C41 und/oder S42. In bestimmten Fällen kann das System 1 nur ein verschobenes Ausgangssignal C41 und S42 liefern. Vorzugsweise werden beide Ausgangssignale C31 und S32 verschoben und beide verschobenen Signale C41 und S42 werden geliefert.
Wie in 1 dargestellt ist, enthalten die Steuerungsmittel 5 mindestens eine Vorrichtung 51, wie ein Potentiometer, einen Emitter oder ein Stellglied, die dafür eingerichtet ist, auf die variablen Widerstände R81, R82, R83, R91 und/oder R92 einzuwirken, um die Widerstandsparameter P81, P82, P83, P91 und/oder P92 selektiv zu verändern. Die Vorrichtung 51 kann ein Potentiometer sein, das mindestens einem der Widerstände R81, R82, R83, R91 und/oder R92 zugeordnet und dafür eingerichtet ist, den/die variablen Parameter P81, P82, P83, P91 und/oder P92 dieses Widerstandes bzw. dieser Widerstände selektiv zu verändern. Die Vorrichtung 51 kann ein Emitter sein, vorzugsweise ein Wärmeenergieemitter, wie etwa ein Laser-Emitter, der dafür eingerichtet ist, einen Laserstrahl auf mindestens einen der Widerstände R81, R82, R83, R91 und/oder R92 abzugeben und den/die variablen Parameter P81, P82, P83, P91 und/oder P92 dieses Widerstandes bzw. dieser Widerstände zu verändern.
Vorzugsweise sind die Steuerungsmittel 5 dafür eingerichtet, einerseits die variablen Widerstandsparameter P82 und P91 der Widerstände R82 und R91 gleichzeitig zu verändern und andererseits die variablen Widerstandsparameter P81, P83 und P92 der Widerstände R81, R83 und R92 gleichzeitig zu verändern. Außerdem weisen vorzugsweise die Parameter P82 und P91 den gleichen Wert auf, während die Parameter P81 und P92 den gleichen Wert aufweisen.
Die Diagrammkurve von 5 bildet das Funktionsprinzip der Erfindung ab. Der Verschiebungswinkel θs, der den Signalen C41 und C42 entspricht, ist in Grad auf der Abszisse dargestellt, während die Widerstandswerte in kiloOhm (kΩ) auf der Ordinate dargestellt sind. Genauer sind die Widerstandswerte P81, P82, P83, P86, P91, P92 und P96 die der Widerstände R81, R82, R83, R86, R91, R92 und R96 des Cosinus-Teils 41 und des Sinus-Teils 42.
Das Verschieben wird durch das Verändern des Cosinus-Teils 41 und des Sinus-Teils 42 innerhalb der Schieberschaltung 4 simuliert. Genauer werden für jeden Wert des Verschiebungswinkels θs in einem Verschiebungsintervall, das sich von 0 bis 90 Grad erstreckt, die entsprechenden Widerstandswerte P81, P82, P83, P86, P91, P92 und P96 der Widerstände R81, R82, R83, R86, R91, R92 und R96 bestimmt. In der Standardausführung beträgt der genutzte Verschiebungswinkel θs 45 Grad, da dies die gleichen Koeffizienten und somit Widerstandswerte für den Cosinus-Teil 41 und den Sinus-Teil 42 ergibt.
Gemäß der Simulation erstreckt sich der Verschiebungswinkel θs von 0 bis 90 Grad, um ein komplettes Verschiebungsintervall ohne Höchstpunkte abzudecken. In den anderen Verschiebungsintervallen, die sich von 90 bis 180 Grad, von 180 bis 270 Grad und von 270 bis 360 Grad erstrecken, stellt die Simulation ähnliche Ergebnisse bereit. Alle 90 Grad erscheint ein Höchstpunkt, wo der Wert der entsprechenden Widerstände R81, R83 und R92 einerseits oder der Widerstände R82 und R91 andererseits unendlich wird. In der Praxis muss ein Verschiebungsintervall so gewählt werden, dass in den sich ändernden Widerstandswerten keine Höchstpunkte sowohl für den Cosinus-Teil 41 als auch den Sinus-Teil 42 vorhanden sind. Tatsächlich sind Höchstwerte hochgradig nicht-linear und ein variabler Widerstand mit einem derartigen Profil ist schwer oder unmöglich zu finden. Mit anderen Worten beträgt das maximal mögliche Winkelverschiebungsintervall fast 90 Grad, beispielsweise ein Verschiebungsbereich von fast 82–88 Grad. Höchstpunkte sind für die Grenzwerte 0 und 90 Grad vorhanden.
An diesem Punkt sind die Parameter P86 und P96 als konstante Widerstandswerte, die Durchschnittswerten über das Verschiebungsintervall entsprechen, unveränderlich. Zum Beispiel sind die Parameter P86 und P96 gleich 2,05 kΩ. Im Intervall von 0 bis 45 Grad können die Parameter P82 und P91 als konstante Widerstandswerte, die ihren Durchschnittswerten über dieses Intervall entsprechen, unveränderlich sein, während eine Änderung der Parameter P81, P83 und P92 dazu dient, die gewünschte Verschiebung θs zu erreichen. Im Intervall von 45 bis 90 Grad können die Parameter P81, P83 und P92 als konstante Widerstandswerte, die ihren jeweiligen Durchschnittswerten über dieses Intervall entsprechen, unveränderlich sein, während eine Änderung der Parameter P82 und P91 dazu dient, die gewünschte Verschiebung θs zu erreichen. Wie in 5 dargestellt ist, weisen die Parameter P82 und P91 den gleichen Wert auf, während die Parameter P81 und P92 den gleichen Wert aufweisen. Übrigens gilt als Näherungswert der Vereinfachung halber der Parameter P83 als gleich P81 minus einen festgelegten Wert, zum Beispiel 0,9 kΩ.
In der Praxis werden die Signale C31 und S32 innerhalb der Schaltung 4 verarbeitet und die verschobenen Signale C41 und S42 werden unter Nutzung derjenigen Widerstandswerte geliefert, die der durch Simulation bestimmten idealen Lösung am nächsten liegen. Mit anderen Worten werden die genannten Parameter P81, P82, P83, P86, P91, P92 und P96 des Cosinus-Teils 41 und des Sinus-Teils 42 als so nahe wie möglich an ihren idealen Widerstandswerten liegend bestimmt. Der Abweichungszuwachs beträgt maximal 0,23 Grad in Bezug zum nicht verschobenen Ausgang und kann sich sogar auf 0,4 Grad weniger als die ursprüngliche Abweichung verringern.
Somit kann dank des Systems 1 auf einfache Weise eine maximal realisierbare Verschiebung von nahezu 90 Grad erreicht werden. Das System 1 ist nicht zwingend an die elektronische Steuerungseinheit (ECU) angeschlossen. Selbst wenn das System 1 an eine derartige ECU angeschlossen ist, kann das Verschieben mindestens eines der analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung durch die Schieberschaltung 4 und die Steuerungsmittel 5 des Systems 1 erzielt werden, ohne komplexe Operationen der ECU.
Andere, nicht dargestellte Ausführungsformen des Systems 1 können umgesetzt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann das System 1 andere Konfigurationen der Sensorvorrichtung 2 + 3 oder 2, der Schieberschaltung 4 oder 3 + 4 und/oder der Steuerungsmittel 5 umfassen. Darüber hinaus kann das System 1 für andere mechanische Vorrichtungen 10 eingerichtet sein. Der Sensor 2 kann jede mechanische Vorrichtung bestücken, bei der ein spezifisches Verhalten, wie eine Drehbewegung oder eine Translationsbewegung, gemessen wird. Zum Beispiel kann der Sensor 2 ein Elektrofahrzeug, einen Starter-Generator oder einen Radmotor für einen Gabelstapler bestücken.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung kann das System 1 eine Schieberschaltung 4 umfassen, die dafür eingerichtet ist, mehr als zwei analoge Ausgangssignale einer Sensorvorrichtung 2 + 3 zu liefern. In diesem Fall sind auch die Steuerungsmittel 5 dafür eingerichtet, mindestens ein verschobenes analoges Ausgangssignal der Sensorvorrichtung 2 + 3 zu verschieben.
Unabhängig von der Ausführungsform umfasst das Verschiebungssystem 1 eine Sensorvorrichtung, eine Schieberschaltung und Steuerungsmittel. Die Schieberschaltung ist zusätzlich zur Sensorvorrichtung in das System 1 integriert; mit anderen Worten, diese Elemente des Systems 1 sind separat, kommunizieren jedoch zur Übertragung von Signalen. Das System 1 ist dafür eingerichtet, mindestens ein analoges Ausgangssignal (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21, U22; U21; U22; U23) der Sensorvorrichtung zu verschieben, die mindestens zwei Erfassungszellen 21–23 enthält, die dafür eingerichtet sind, eine mechanische Vorrichtung 10 zu bestücken, und die mindestens zwei analoge Ausgangssignale liefert (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22), je nach Verhalten der mechanischen Vorrichtung 10. Die Schieberschaltung verarbeitet die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22). Die Schieberschaltung umfasst mindestens einerseits einen ersten Teil 41, der mindestens eine passive analoge Komponente (R82; R81, R83; R81, R82, R83) mit einem variablen Parameter (P82; P81, P83; P81, P82, P83) enthält, und andererseits einen zweiten Teil 42, der mindestens eine passive analoge Komponente (R91; R92; R91, R92) mit einem variablen Parameter (P91; P92; P91, P92) enthält. Der erste Teil 41 ist dafür konfiguriert, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) selektiv zu verarbeiten, um ein erstes verschobenes analoges Ausgangssignal C41 der Sensorvorrichtung zu liefern. Der zweite Teil 42 ist dafür konfiguriert, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) selektiv zu verarbeiten, um ein zweites verschobenes Sinus-Signal S42 der Sensorvorrichtung zu liefern, das sich vom ersten verschobenen analogen Ausgangssignal C41 unterscheidet. Die Steuerungsmittel 5 steuern die variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) der passiven analogen Komponenten (R82, R91; R81, R83, R92; R81, R82, R83, R91, R92). Eine Änderung dieser variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) verschiebt mindestens eines der analogen Ausgangssignale (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21; U22; U23) der Sensorvorrichtung in der Schieberschaltung. Die Schieberschaltung liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal (C41, S42; C41; S42), einschließlich des ersten verschobenen Ausgangssignals C41 und/oder des zweiten verschobenen Sinus-Signals S42 der Sensorvorrichtung.
Gemäß einer Hauptausführungsform, die in 1 bis 5 dargestellt ist, enthalten der erste Teil 41 und der zweite Teil 42 der Schieberschaltung 4 jeweils eine primäre passive analoge Komponente, R82 bzw. R91, mit einem variablen primären Parameter, P82 bzw. P91. Vorzugsweise weisen diese primären Parameter den gleichen Wert auf. Eine gleichzeitige Änderung der primären Parameter P82 und P91 durch die Steuerungsmittel 5 ist dafür eingerichtet, die analogen Ausgangssignale C31 und S32 der Sensorvorrichtung 2 + 3 in einem festgelegten primären Verschiebungsintervall 45°–90° zu verschieben, sodass die Schieberschaltung 4 die verschobenen analogen Ausgangssignale C41 und S42 liefert. Außerdem enthält der erste Teil 41 zwei sekundäre passive analoge Komponenten R81 und R83, die jeweils einen variablen sekundären Parameter P81 und P83 aufweisen, während der zweite Teil 42 eine sekundäre passive analoge Komponente R92 mit einem variablen sekundären Parameter P92 enthält. Vorzugsweise weist der sekundäre Parameter P81 den gleichen Wert auf wie der sekundäre Parameter P92. Eine gleichzeitige Änderung der variablen sekundären Parameter P81, P83 und P92 durch die Steuerungsmittel 5 ist dafür eingerichtet, die analogen Ausgangssignale C31 und S32 der Sensorvorrichtung 2 + 3 in einem festgelegten sekundären Verschiebungsintervall 0°–45° zu verschieben, das vom festgelegten primären Verschiebungsintervall 45°–90° getrennt ist, sodass die Schieberschaltung 4 die verschobenen analogen Ausgangssignale C41 und S42 liefert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der erste Teil 41 nur eine passive analoge Komponente enthalten, selektiv R81 oder R82, mit einem variablen Parameter P81 oder P82, während der zweite Teil 42 nur eine passive analoge Komponente enthalten kann (entweder R92, wenn die Komponente R81 einen variablen Parameter P81 aufweist, oder R91, wenn die Komponente R82 einen variablen Parameter aufweist), die einen variablen Parameter P92 oder P91 aufweist. Andere Komponenten können unveränderliche Parameter aufweisen. Eine gleichzeitige Änderung der beiden variablen Parameter durch die Steuerungsmittel 5 ist dafür eingerichtet, die analogen Ausgangssignale C31 und S32 der Sensorvorrichtung 2 + 3 in einem festgelegten Verschiebungsintervall 45°–90° oder 0°–45° zu verschieben, sodass die Schieberschaltung 4 die verschobenen analogen Ausgangssignale C41 und S42 liefert.
Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform enthält die mechanische Vorrichtung 10 einen mobilen Teil 12, der eine Translationsbewegung im Verhältnis zum feststehenden Teil 11 ausführt, wie etwa eine Zahnschienenvorrichtung. In diesem Fall enthält das System 1 eine Linearsensorvorrichtung 2 + 3. Die Schieberschaltung 4 und die Steuerungsmittel 5 von System 1 sind dafür eingerichtet, die analogen Ausgangssignale der Sensorvorrichtung 2 + 3 zu verschieben, um deren Null-Index im Verhältnis zur mechanischen Vorrichtung 10 zu justieren.
Gemäß einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die Schieberschaltung 4 statt Widerständen andere passive analoge Komponenten enthalten. Zum Beispiel ist mindestens eine der passiven analogen Komponenten eine Induktorkomponente und ihr variabler Parameter ist ein Induktivitätswert.
Außerdem können technische Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen ganz oder teilweise miteinander kombiniert werden. So kann das System 1 im Hinblick auf Kosten, Funktionalität oder eine andere spezifische Anforderung der Anwendung angepasst werden.

Claims

System (1) zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21, U22; U21; U22; U23) einer Sensorvorrichtung (2 + 3; 2), wobei das System (1) die Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) umfasst, die mindestens zwei Erfassungszellen (21, 22, 23) enthält, die zum Bestücken einer mechanischen Vorrichtung (10) eingerichtet sind, und die mindestens zwei analoge Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) je nach Verhalten der mechanischen Vorrichtung (10) liefert, wobei das System (1) neben der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) außerdem Folgendes umfasst: – eine Schieberschaltung (4; 3 + 4), die selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) verarbeitet und die mindestens Folgendes umfasst: – einen ersten Teil (41), der mindestens eine passive analoge Komponente (R82; R81, R83; R81, R82, R83) mit einem variablen Parameter (P82; P81, P83; P81, P82, P83) enthält, wobei der erste Teil (41) dafür konfiguriert ist, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) selektiv zu verarbeiten, um ein erstes verschobenes analoges Ausgangssignal (C41) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3) zu liefern, und – einen zweiten Teil (42), der mindestens eine passive analoge Komponente (R91; R92; R91, R92) mit einem variablen Parameter (P91; P92; P91, P92) enthält, wobei der zweite Teil (42) dafür konfiguriert ist, die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) selektiv zu verarbeiten, um ein zweites verschobenes Sinus-Signal (S42) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3) zu liefern, das sich von dem ersten verschobenen analogen Ausgangssignal (C41) unterscheidet, und – Steuerungsmittel (5) zum Steuern der variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) der passiven analogen Komponenten (R82, R91; R81, R83, R92; R81, R82, R83, R91, R92), wobei eine Änderung dieser variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) mindestens eines der analogen Ausgangssignale (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21; U22; U23) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) in der Schieberschaltung (4; 3 + 4) verschiebt, und wobei die Schieberschaltung (4; 3 + 4) mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3) liefert, darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal (C41, S42; C41; S42), welches das erste verschobene analoge Ausgangssignal (C41) und/oder das zweite verschobene Sinus-Signal (S42) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3) beinhaltet.
System (1) nach Anspruch 1, wobei die Schieberschaltung (4; 3 + 4) zwei verschobene analoge Ausgangssignale (C41, S42) liefert, bei denen es sich um das erste verschobene analoge Ausgangssignal (C41) und das zweite verschobene Sinussignal (S42) handelt
System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Teil (41) und der zweite Teil (42) der Schieberschaltung (4; 3 + 4) jeweils eine primäre passive analoge Komponente (R82; R91) mit einem variablen primären Parameter (P82; P91) enthalten, vorzugsweise mit dem gleichen Wert, wobei eine gleichzeitige Änderung der variablen primären Parameter (P82; P91) durch die Steuerungsmittel (5) die mindestens zwei analogen Ausgangssignale als (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) in einem festgelegten primären Verschiebungsintervall (45°–90°) verschiebt und die Schieberschaltung (4; 3 + 4) zwei verschobene analoge Ausgangssignale (C41, S42) liefert.
System (1) nach Anspruch 3, wobei der erste Teil (41) zwei sekundäre passive analoge Komponenten (R81, R83) mit jeweils einem variablen sekundären Parameter (P81, P83) enthält, während der zweite Teil (42) eine sekundäre passive analoge Komponente (R92) mit einem variablen sekundären Parameter (P92) enthält, vorzugsweise mit dem gleichen Wert wie einer (P81) der zwei sekundären Parameter (P81, P83) des ersten Teils (41), wobei eine gleichzeitige Änderung der variablen sekundären Parameter (P81, P83, P92) durch die Steuerungsmittel (5) die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) in einem festgelegten sekundären Verschiebungsintervall (0°–45°) verschiebt, das verschieden vom festgelegten primären Verschiebungsintervall (45°–90°) ist, und die Schieberschaltung (4; 3 + 4) zwei verschobene analoge Ausgangssignale (C41, S42) liefert.
System (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Teil (41) der Schieberschaltung (4; 3 + 4) nur eine passive analoge Komponente (R81; R82) mit einem variablen Parameter (P81; P82) enthält und der zweite Teil (34) der Schieberschaltung (4; 3 + 4) nur eine passive analoge Komponente (R92; R91) mit einem variablen Parameter (P92; P91) enthält, wobei eine gleichzeitige Änderung der zwei variablen Parameter (P81, P92; P82, P91) durch die Steuerungsmittel (5) das analoge Ausgangssignal (S3) der Sensorvorrichtung (2 + 3) in einem festgelegten Verschiebungsintervall (45°–90°; 0°–45°) verschiebt und die Schieberschaltung (4; 3 + 4) zwei verschobene analoge Ausgangssignale (C41, S42) liefert.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teil (41) ein Cosinus-Teil ist und das erste verschobene analoge Ausgangssignal (C41) ein Cosinus-Signal ist, wobei der zweite Teil (42) ein Sinus-Teil ist und das zweite verschobene analoge Ausgangssignal (S42) ein Sinus-Signal ist, und eine Arkustangens-Funktion, die auf eine Teilung des Sinus-Signals (S42) durch das Cosinus-Signal (C41) angewandt wird, einem Drehwinkel eines drehenden Teils (12) im Verhältnis zu einem feststehenden Teil (11) der mechanischen Vorrichtung (10) entspricht.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsmittel (5) mindestens ein Potentiometer (51) umfassen, das mindestens einer der passiven analogen Komponenten (R81; R82; R83; R91; R92) zugeordnet und dafür eingerichtet ist, den variablen Parameter (P81; P82; P83, P91; P92) dieser passiven analogen Komponente (R81; R82; R83; R91; R92) selektiv zu verändern.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsmittel (5) einen Emitter (51) umfassen, der dafür eingerichtet ist, selektiv auf mindestens eine der passiven analogen Komponenten (R81; R82; R83; R91; R92) einzuwirken und den variablen Parameter (P81; P82; P83; P91; P92) dieser passiven analogen Komponente (R81; R82; R83; R91; R92) zu verändern.
System (1) nach Anspruch 8, wobei der Emitter (51) ein Laser-Emitter ist, der dafür eingerichtet ist, selektiv einen Laserstrahl auf mindestens eine der passiven analogen Komponenten (R81; R82; R83; R91; R92) abzugeben und den variablen Parameter (P81; P82; P83; P91; P92) dieser passiven analogen Komponente (R81; R82; R83; R91; R92) zu verändern.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der passiven analogen Komponenten (R81; R82; R83; R91; R92) eine Widerstandskomponente ist und ihr variabler Parameter (P81; P82; P83; P91; P92) ein Widerstandswert ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine der passiven analogen Komponenten eine Induktorkomponente ist und ihr variabler Parameter ein Induktivitätswert ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei mindestens die Erfassungszellen (21, 22, 23) des Sensors (2) sowie der erste Teil (41) und der zweite Teil (42) der Schieberschaltung (4; 3 + 4) zusammen in einem Gehäuse der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) angeordnet sind.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, wobei der erste Teil (41) und der zweite Teil (42) der Schieberschaltung (4; 3 + 4) zusammen in einem Schiebergehäuse angeordnet sind, das unabhängig von einem Gehäuse der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) handhabbar ist.
System (1) nach Anspruch 13, wobei die Steuerungsmittel (5) ebenfalls in dem Schiebergehäuse angeordnet sind.
Sensorlagereinheit, die ein Lager und ein System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält, wobei der Sensor (2) des Systems (1) und das Lager einen feststehenden Teil (11) und einen drehenden Teil (12) der mechanischen Vorrichtung (10) bestücken.
Schiebermodul, das Folgendes enthält: – eine Schieberschaltung (4; 3 + 4), die zu einem System (1) nach Anspruch 13 gehört, und – ein Schiebergehäuse, in dem die Schieberschaltung (4; 3 + 4) angeordnet ist und das unabhängig von einem Gehäuse der zum System (1) gehörenden Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) handhabbar ist.
Schiebermodul nach Anspruch 16, wobei die zum System (1) gehörenden Steuerungsmittel (5) ebenfalls im Schiebergehäuse angeordnet sind.
Verfahren zum Verschieben mindestens eines analogen Ausgangssignals (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21, U22; U21; U22; U23) einer Sensorvorrichtung (2 + 3; 2), die mindestens zwei Erfassungszellen (21, 22, 23) umfasst, die dafür eingerichtet sind, eine mechanischen Vorrichtung (10) zu bestücken, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst: – (A) die Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22), die von dem Verhalten der mechanischen Vorrichtung (10) abhängen, – (B) eine Schieberschaltung (4; 3 + 4) verarbeitet selektiv die analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22), wobei: – ein erster Teil (41) der Schieberschaltung (4; 3 + 4), der mindestens eine passive analoge Komponente (R82; R81, R83; R81, R82, R83) mit einem variablen Parameter (P82; P81, P83; P81, P82, P83) enthält, selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) verarbeitet, um ein erstes verschobenes analoges Ausgangssignal (C41) zu liefern, und/oder – ein zweiter Teil (42) der Schieberschaltung (4; 3 + 4), der mindestens eine passive analoge Komponente (R91; R92; R91, R92) mit einem variablen Parameter (P91; P92; P91, P92) enthält, selektiv die mindestens zwei analogen Ausgangssignale (C31, S32; U21, U22, U23; U21, U22) verarbeitet, um ein zweites verschobenes analoges Ausgangssignal (S42) zu liefern, das sich von dem ersten verschobenen analogen Ausgangssignal (C41) unterscheidet, – (C) Steuerungsmittel (5), die zusammen mit der Sensorvorrichtung (2 + 3; 2) und der Schieberschaltung (4; 3 + 4) ein Schiebersystem (1) bilden, steuern die variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) der passiven analogen Komponenten (R82, R91; R81, R83, R92; R81, R82, R91, R92), wobei eine Änderung dieser variablen Parameter (P82, P91; P81, P83, P92; P81, P82, P83, P91, P92) mindestens eines der analogen Ausgangssignale (C31, S32; C31; S32; U21, U22, U23; U21; U22; U23) der Sensorvorrichtung (2 + 3) in der Schieberschaltung (4; 3 + 4) verschiebt, und – (D) die Schieberschaltung (4; 3 + 4) liefert mindestens zwei analoge Ausgangssignale der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3), darunter mindestens ein verschobenes Ausgangssignal (C41, S42; C41; S42), welches das erste verschobene Ausgangssignal (C41) und/oder das zweite verschobene Sinus-Signal (S42) der Sensorvorrichtung (2 + 3; 3) enthält.