DE1185227B

DE1185227B - Abtasteinrichtung mit Hallgenerator fuer periodische magnetische Aufzeichnungen

Info

Publication number: DE1185227B
Application number: DES86367A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dorsch
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-07-25
Filing date: 1963-07-25
Publication date: 1965-01-14
Also published as: NL6401015A; NL144077B; GB1073235A

Description

Abtasteinrichtung mit Hallgenerator für periodische magnetische Aufzeichnungen In der Steuer- und Regeltechnik tritt häufig das Problem auf, zur Feststellung bzw. Ansteuerung bestimmter Positionen eines beweglichen Organs eine periodische magnetische Aufzeichnung abzutasten.
Es kann sich beispielsweise um eine entsprechende Magnetisierung eines besonderen Maßstabes oder unmittelbar eines Schlittens u. dgl. handeln.
Zur Abtastung derartiger Aufzeichnungen ist es bekannt, Hallgeneratoren zu verwenden, die den Vorteil haben, daß sie auch im Stillstand ein Signal liefern und damit eine genaue Ansteuerung einer bestimmten Stelle ermöglichen. Hierzu wird der Hallgenerator im Luftspalt eines magnetischen Kreises angeordnet, der an der magnetischen Aufzeichnung entlangbewegt wird.
Bei erhöhten Genauigkeitsansprüchen machen sich jedoch die remanenten Magnetisierungen im Eisenkreis des Abtastorgans störend bemerkbar. Sie verschieben die Spannungsnulldurchgänge der Hallspannung, so daß Steuerkommandos an einer vom Sollort mehr oder weniger weit entfernten Stelle gegeben werden. Eine weitere Fehlermöglichkeit besteht darin, daß die Aufzeichnungen ungleichmäßig ausfallen und damit auch den Abtastkopf ungleichmäßig beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Abtasteinrichtungen mit Hallgeneratoren für periodische magnetische Aufzeichnungen zu vermeiden. Die Abtasteinrichtung dieser Art nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch mehrere jeweils im Abstand einer halben Periode voneinander angeordnete Hallgeneratoren, deren Steuerströme aus gegeneinander entkoppelten Spannungsquellen entnommen und deren Hallspannungen in Reihe geschaltet sind. Dabei sind mindestens drei, vorteilhaft etwa zehn Hallgeneratoren zu verwenden.
Die Hallgeneratoren können auf ein Keramikplättchen, insbesondere auch auf ein Ferritplättchen, aufgebracht werden. DieHerstellung kann durchKonturätzung nach bekannten Richtlinien erfolgen. Die Konturätzung ermöglicht sehr geringe Abmessungen der Abtasteinrichtung, so daß auch Mehrspurabtastungen auf kleinem Raum möglich sind.
Bei Verwendung eines unmagnetischen Keramikplättchens alsTräger kann man Remanenzerscheinungen völlig vermeiden. Sie spielen jedoch auch dann kaum eine Rolle, wenn man zur Erhöhung der Induktion die Hallgeneratoren auf einer Ferritplatte anordnet, da wegen der geometrischen Ausbildung der Abtasteinrichtung hohe Flußkonzentrationen vermieden werden.
Die Verwendung mehrerer Hallgeneratoren bringt nicht nur eine Erhöhung der Signalspannung, sondern führt auch zu einer Mittelung der einzelnen Aufzeichnungen und damit zu erhöhter Genauigkeit, da sich einzelne fehlerhafte Aufzeichnungen nur wenig auswirken können. Die Anordnung hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß die ohmschen Nullkomponenten der einzelnen Hallgeneratoren nur statistisch gemittelt in Erscheinung treten.
Es ist zweckmäßig, benachbarte Hallgeneratoren mit Steuerströmen entgegengesetzter Richtung zu beaufschlagen. Dies wäre grundsätzlich mit einzelnen Gleichstromquellen möglich. Eine einfachere Anordnung ergibt sich, wenn man die Steuerstromkreise der Hallgeneratoren an entgegengesetzt gepolte Sekundärwicklungen eines Steuerstromtransformators anschließt. Man erzielt in allen Fällen eine weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Fremdfeldern, die homogen auf die Halbleiterschicht einwirken.
Zur Aufzeichnung der Magnetisierung kann man sich der für diesen Zweck bekannten Köpfe bedienen, die beispielsweise aus einem Eisenkreis mit einem Luftspalt von 0,5 mm bestehen können. Eine auf dem Eisenkreis angeordnete Wicklung wird derart von Strom durchfiossen, daß bei einem Vorschub des Kopfes eine periodische Aufzeichnung mit einer Hatbperiodenlänge von 1 mm entsteht. Dies kann mit einer Aufzeichnungsgeschwindigkeit von 2 bis 5 Impulsen pro Sekunde vor sich gehen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert werden soll. In F i g. 1 erkennt man oben die periodische magnetische Aufzeichnung, die mit der Abtasteinrichtung zusammenarbeitet. Es kann sich beispielsweise um einen Streifen hartmagnetischen Materials 1 handeln, bei dem in Abständen von jeweils 1 mm Nord- und Südpole aufeinanderfolgen.
Der wirksame Teil der Abtasteinrichtung besteht aus einem Plättchen 2 aus Degussit oder Ferrit, dessen Abmessungen 12 X 4 X 3 mm betragen können.
Auf der Oberfläche des Plättchens ist eine Halbleiterschicht 3 angeordnet und durch Konturätzung so geformt, daß zehn hallseitig in Reihe geschaltete Hallgeneratoren entstehen. An die End-Hallelektroden sind Anschlußleitungen in1 und m, angeschlossen, während die Steuerstromkreise mit a,,a, bis kl, k: bezeichnet sind. Die einzelnen Hallgeneratoren sind jeweils 0,8 mm breit, während der Abstand zwischen ihnen 0,2 mm beträgt. Die Maßangaben sind selbstverständlich nur als Beispiel zu werten und beziehen sich auf die Abtastung eines Maßstabes mit 1 mm Grundteilung. Bei anderen Teilungen, insbesondere im Zollsystem, werden sich entsprechend andere Abmessungen der Hallgeneratoren ergeben.
Bei Verschiebung der in Fig. 1 dargestellten Abtasteinrichtung längs des Maßstabes 1 erhält man, wenn man die einzelnen Steuerstromkreise unabhängig voneinander und mit jeweils entgegengesetzter Steuerstromrichtung speist, eine Hallspannung, die eine annähernd sinusförmige Funktion des Ortes ist.
Sie kann beispielsweise zur digitalen Messung einer Verschiebung verwendet werden, indem die Nulldurchgänge bzw. die Maxima oder Minima ausgewertet und gezählt werden.
Zur Programmierung, d. h. zur Vorgabe eines beliebigen, auch zwischen den einzelnen Aufzeichnungen liegenden Punktes sind zwei Abtasteinrichtungen erforderlich, die in bekannter Weise um 900 gegeneinander versetzt sind. Dies ist in F i g. 2 näher dargestellt. Der Maßstab ist wieder mit 1 bezeichnet, die Magnetisierung ist durch Striche angedeutet. Zwei Abtasteinrichtungen 4 und 5, bei denen die Achsen der Hallgeneratoren ebenfalls durch Striche angedeutet sind, wurden hallspannungsseitig in Reihe geschaltet, so daß die Summenhallspannung an den Klemmen 6 und 7 abnehmbar ist. Zwei Steuerstromtransformatoren 8 und 9 dienen zur Speisung der beiden Abtasteinrichtungen und sind an geeignete Wechselspannungsquellen 10 und 11 angeschlossen.
Wie aus F i g. 2 erkennbar, sind die beiden Abtasteinrichtungen 4 und 5 um 900 gegeneinander versetzt, d. h. wenn die Achsen der Hallgeneratoren der Abtasteinrichtung 4 mit den Aufzeichnungen auf dem Maßstab 1 zusammenfallen, liegen die Achsen der Abtasteinrichtung 5 zwischen den Aufzeichnungen des Maßstabes. Die Summenspannung an den Klemmen 6 und 7 hat eine Phasenlage, die von den Amplituden der Einzelhalispannungen der Abtasteinrichtung 4 bzw. 5 abhängig ist. Man kann daher die Ausgangsspannung an den Klemmen 6 und 7 in der bei Drehmeldesystemen bekannten Weise zur Programmierung verwenden und einen Weg vorgeben, der einen beliebigen Bruchteil der Aufzeichnungsperiode enthält. Dasselbe ist auch möglich, wenn man die Amplituden der Steuerströme in geeigneter Weise wählt.
Bei der praktischen Ausbildung der Abtasteinrichtung kann es vorteilhaft sein, die Halbleiterschicht 3 bis an den Rand des Plättchens 2 zu erstrecken, so daß die Steuerstromzuführungen at, a2 bis kt, k2 senkrecht zur Ebene der Halbleiterschicht angelötet werden können. Man vermeidet dabei scharfe Knicke in den Zuleitungsdrähten und erhält ein Bauelement, das trotz geringer Größe einfach beschaltet werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. Abtasteinrichtung mit Hallgenerator für periodische magnetische Aufzeichnungen, insbesondere für Maßstäbe zur Steuerung der Vorschubbewegung bei Werkzeugmaschinen, g e -kennzeichnet durch mehrere jeweils im Abstand einer halben Periode voneinander angeordnete Hallgeneratoren, deren Steuerströme aus gegeneinander entkoppelten Spannungsquellen entnommen und deren Hallspannungen in Reihe geschaltet sind.
2. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallgeneratoren auf ein Keramikplättchen, insbesondere ein Ferritplättchen, aufgebracht sind.
3. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Hallgeneratoren von Steuerströmen entgegengesetzter Richtung durchflossen sind.
4. Abtasteinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Hallgeneratoren an entgegengesetzt gepolte Sekundärwicklungen eines Steuerstromtransformators angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 135 991.