DE19701927C1 - Arrangement for detecting a rotational or translational movement - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen einer rotatorischen oder translatorischen Bewegung nach dem Ober begriff des Anspruchs 1 bzw. 2.The invention relates to an arrangement for detecting a rotational or translational movement according to the upper Concept of claim 1 or 2.
Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die Drehzahl und die Drehrichtung eines Drehantriebes mittels zweier um 90° versetzter Hallsensoren ermittelt werden. Dazu wird zen trisch auf der Drehantriebsachse ein mit dieser drehfest verbundener N-S magnetisierter Ringmagnet angeordnet. Bei Rotation des Ringmagneten werden die beiden seitlich des Ringmagneten angeordneten Hallsensoren jeweils von einem veränderlichen Magnetfeld durchsetzt. Die an den beiden Sensoren dabei auftretenden Magnetfeldänderungen werden mittels Schwellwertschalter in zwei um 90° zueinander ver setzte binäre Impulsfolgen umgesetzt. Durch Zählen der Im pulsanzahl pro Zeiteinheit kann die Drehzahl und durch Ver gleich der beiden Impulsfolgen die Drehrichtung des Drehan triebes bestimmt werden.Arrangements are known in which the speed and the Direction of rotation of a rotary drive by means of two by 90 ° offset Hall sensors can be determined. To do this, zen trisch on the rotary drive axis with this rotatably connected N-S magnetized ring magnet arranged. At Rotation of the ring magnet are the two to the side of the Hall magnets arranged by a Hall sensors variable magnetic field penetrates. The one on the two Sensors occurring magnetic field changes by means of a threshold switch in two by 90 ° to each other set binary pulse sequences implemented. By counting the Im number of pulses per unit of time, the speed and Ver the direction of rotation of the rotation is equal to the two pulse sequences drive can be determined.
Nachteilig sind bei dieser Anordnung zur Erfassung der Drehzahl und Drehrichtung zwei Sensoren erforderlich. Damit verbunden ist wegen der notwendigen exakten Positionierung der zwei Sensoren untereinander und bzgl. der Drehachse eine aufwendige Konstruktion. Auch ist eine kostenintensive Kontaktierung und Verbindung der beiden Hallsensoren erfor derlich.The disadvantage of this arrangement for detecting the Speed and direction of rotation two sensors required. In order to is connected because of the necessary exact positioning of the two sensors with each other and with respect to the axis of rotation a complex construction. It is also an expensive one Contact and connection of the two Hall sensors required such.
Aus der DE 42 33 549 A1 ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und der Drehrichtung eines Drehantriebes bekannt, die ein mit dem Drehantrieb drehfest verbundenes, magnetisches signalgebendes Element aufweist. Bei Rotation des signalgebenden Elements entsteht ein drehrichtungsco diertes Magnetfeld, das von einem Sensor erfaßt und einer elektronischen Auswerteinheit zugeführt wird. Da bei Rotati on des signalgebenden Elements ein drehrichtungscodiertes Magnetfeld entsteht, ist zu einer Drehrichtungserkennung le diglich ein Sensor erforderlich. Eine Drehrichtungscodie rung erfolgt beispielsweise durch eine exzentrische Rotati on eines Ringmagneten um die Drehantriebsachse oder durch eine Codierung des Magnetfeldes des Ringmagneten. DE 42 33 549 A1 describes a device for detecting the speed and direction of rotation of a rotary drive known, which is connected to the rotary drive in a rotationally fixed manner, has a magnetic signaling element. With rotation a co-direction of rotation is created for the signaling element diert magnetic field, which is detected by a sensor and one electronic evaluation unit is supplied. As with Rotati On the signaling element a direction-coded direction of rotation Magnetic field arises, is a direction of rotation detection le only one sensor required. A direction code For example, an eccentric rotati on of a ring magnet around the rotary drive axis or through a coding of the magnetic field of the ring magnet.
Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, daß zur Dreh richtungserkennung eine Codierung des magnetischen Feldes erforderlich ist. Einfach herzustellende und billige symme trische Ringmagnete in zentrischer Anordnung können daher nicht verwendet werden.A disadvantage of the known device is that for rotation direction detection a coding of the magnetic field is required. Easy to produce and cheap symme trical ring magnets in a central arrangement can therefore Not used.
Aus der DE 44 23 461 A1 ist ein Volumeter zur Bestimmung des Durchflußvolumens einer Flüssigkeit durch einen Volume terkörper bekannt, bei der auf einer Schraubenspindel drehstarr ein Polrad angeordnet ist, dem eine Sensoranord nung mit einem Sensor zugeordnet ist. Bei Drehen der magne tischen Polschuhe des Polrades entsteht am Sensor ein asymmetrisches Magnetfeld, das eine Drehrichtungserkennung ermöglicht. Bei dieser Vorrichtung wird ebenfalls ein drehrichtungscodiertes magnetisches Feld erzeugt.DE 44 23 461 A1 describes a volumeter for determination of the flow volume of a liquid through a volume Known body, in the case of a screw a pole wheel is arranged in a torsionally rigid manner, to which a sensor arrangement is assigned to a sensor. When turning the magne The pole shoes of the pole wheel are created on the sensor asymmetrical magnetic field, which recognizes the direction of rotation enables. This device also uses a direction-encoded magnetic field generated.
Aus der US 4,725,776 ist ein magnetischer Positionsdetektor bekannt, bei der die Oberfläche des zu erkennenden Objektes mit einer Vielzahl magnetischer Vorsprünge ausgestattet ist, die in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet sind. Das Detektorelement ist in einem Winkel zu den Vorsprüngen angeordnet und bewegt sich relativ zu diesen in einem konstanten Abstand. Eine Auswertung erfolgt dabei über die Änderung des Widerstandes eines magneto-resistiven Ele ments aufgrund der Änderung des Magnetfeldes.From US 4,725,776 is a magnetic position detector known, in which the surface of the object to be recognized equipped with a variety of magnetic projections which are spaced evenly apart. The detector element is at an angle to the protrusions arranged and moves relative to these in one constant distance. An evaluation takes place via the Change in the resistance of a magneto-resistive ele due to the change in the magnetic field.
Aus der US 5,070,298 ist ein magnetischer Sensor in einem Gehäuse bekannt, der auf das zu sensierende Objekt, das alterniered magnetisiert ist, ausgerichtet ist. Durch die Änderung des magnetischen Flusses bei einer Drehung des zu sensierenden Objektes, wird in einem Hall-Element ein Spannungsgefälle erzeugt, wodurch die Drehung detektiert werden kann. Nachteilig an dieser Lösung ist, daß eine Ermittlung der Drehrichtung nicht möglich ist.From US 5,070,298 is a magnetic sensor in one Housing known to the object to be sensed, the is alternated magnetized, is aligned. Through the Change in the magnetic flux when the sensing object, is in a Hall element Voltage drop generated, whereby the rotation is detected can be. The disadvantage of this solution is that a Determining the direction of rotation is not possible.
Aus der DE 41 28 808 A1 ist eine Anordnung zur berührungslo sen, drehrichtungserkennenden Drehzahlmessung an rotieren den ferromagnetischen Teilen bekannt, bei der die Drehrich tung aufgrund eines unterschiedlich langen Triggerimpulses bei Rechts- bzw. Linkslauf ermittelt wird.From DE 41 28 808 A1 an arrangement for contactless Rotate the speed measurement that recognizes the direction of rotation the ferromagnetic parts known, in which the rotary due to a trigger pulse of different lengths is determined in clockwise or counterclockwise rotation.
Der Stand der Technik zeichnet sich somit dadurch aus, daß zur Drehrichtungserkennung entweder zwei Sensoren einge setzt werden, eine Codierung des magnetischen Feldes er folgt oder eine Auswertung der Länge des Triggerimpulses durchgeführt wird.The prior art is thus characterized in that either two sensors switched on to detect the direction of rotation be set, a coding of the magnetic field he follows or an evaluation of the length of the trigger pulse is carried out.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine einfache Anordnung zum Erfassen einer rotatorischen oder translatori schen Bewegung zwischen einem symmetrisch aufgebauten Magneten und einem magnetischen Sensorelement zur Verfügung zu stellen, wobei die Feldstärkeänderungen des Magneten auf das Sensorelement, z. B. ein Hallelement, einwirken. Die Anordnung soll eine sichere Erfassung der rotatorischen oder translatorischen Bewegung mit nur einem Sensorelement gewährleisten, wobei eine Bewegungsumkehr innerhalb einer Signalperiode detektierbar sein soll.The invention is based on the task of a simple one Arrangement for detecting a rotatory or translatori motion between a symmetrical structure Magnets and a magnetic sensor element are available to set, the field strength changes of the magnet the sensor element, e.g. B. act a Hall element. The The arrangement is intended to reliably detect the rotary or translational movement with only one sensor element ensure a reversal of movement within a Signal period should be detectable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anordnungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by arrangements with solved the features of claims 1 and 2. Beneficial and preferred embodiments of the invention are in the from pending claims specified.
Die erfindungsgemäße Lösung zur Erfassung einer rotatori schen Bewegung ermöglicht durch eine spezielle Ausrichtung eines analogen, magnetosensitiven Sensorelements eine Rich tungscodierung mit nur einem Sensorelement. Die erfindungs gemäße Lösung sieht ein bewußtes Verkippen oder Verschieben des Sensorelements im Vergleich zu einer transversalen Lage des Sensorelements bezüglich des Signalerzeugungselements vor. Hierdurch entstehen veränderte Signale mit zusätzli chem Informationswert, die zur sicheren Erfassung der rotatorischen Bewegung und insbesondere zur Bestimmung einer Richtungsumkehr ausgewertet werden.The solution according to the invention for detecting a rotatori movement made possible by a special alignment of an analog, magnetosensitive sensor element a Rich tion coding with only one sensor element. The fiction according solution sees a conscious tilting or shifting of the sensor element compared to a transverse position of the sensor element with respect to the signal generating element in front. This creates changed signals with additional chem information value, which is used for the secure recording of the rotational movement and especially for determination a reversal of direction can be evaluated.
Unter einer transversalen Ausrichtung des Sensorelements wird eine Ausrichtung verstanden, in der der Normalvektor der sensitiven Fläche des Sensorelements senkrecht auf die Achse des Signalerzeugungselements zeigt. Eine transversale Lage des Sensorelements in Bezug auf das Signalerzeugungse lement bzw. dessen Achse wird bei allen im Stand der Tech nik bekannten Anordnungen zum Erfassen einer translatori schen oder rotatorischen Bewegung verwendet, da in dieser Ausrichtung die wirksame Komponente des Magnetfelds und dementsprechend auch das erzeugte Signal am größten ist. Das Signal ist bei einer transversalen Ausrichtung des Sen sorelements jedoch nicht nur maximal, sondern auch symme trisch, so daß im Signal keine Richtungsinformationen enthalten sind.With a transverse alignment of the sensor element is understood an orientation in which the normal vector the sensitive surface of the sensor element perpendicular to the Axis of the signal generating element shows. A transverse one Position of the sensor element in relation to the signal generation element or its axis is used in all of the prior art nik known arrangements for detecting a translatori or rotary motion used in this Alignment the effective component of the magnetic field and accordingly, the signal generated is greatest. The signal is with a transverse orientation of the Sen sorelements not only maximum, but also nice trisch, so that no directional information in the signal are included.
Die vorliegende Erfindung sieht dagegen vor, daß der Normal vektor des Sensorelements nicht senkrecht auf die Achse des Signalerzeugungselements zeigt. Dies bewirkt, daß sich bei einer relativen Bewegung zwischen dem Signalerzeugungsele ment und dem Sensorelement je nach Bewegungsrichtung ein An steigen oder Abfallen des gemessenen magnetischen Feldes ergibt, abhängig von der jeweiligen am Sensorelement anlie genden transversalen Komponente des Vektors der magneti schen Feldstärke.In contrast, the present invention provides that the normal vector of the sensor element is not perpendicular to the axis of the Signal generating element shows. This causes a relative movement between the signal generating element ment and the sensor element depending on the direction of movement rise or fall of the measured magnetic field results, depending on the particular applied to the sensor element transverse component of the vector of the magneti field strength.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht insbesondere eine exakte Bestimmung einer Richtungsumkehr, da nur bei einer Richtungsumkehr ein symmetrisches Signal entsteht. Dies hat die Ursache darin, daß aufgrund der Abweichung des Sensore lements von der transversalen Lage das während eines Rechts- oder Linkslaufes erzeugte Signal nicht symmetrisch ist, sondern ansteigt oder abfällt. Dieser ansteigende bzw. abfallende Verlauf des Signals erfährt bei einer Bewegungs umkehr ebenfalls eine Umkehr, so daß ein Maximum bzw. Minimum der magnetischen Feldstärke entsteht, das in einer angeschlossenen Auswerteinheit leicht erfaßbar ist und den genauen Punkt der Richtungsumkehr angibt.The solution according to the invention enables in particular a exact determination of a change of direction, since only one Reversal of direction creates a symmetrical signal. this has the reason is that due to the deviation of the sensor elements from the transversal position during a Clockwise or counterclockwise rotation generated signal not symmetrical is, but rises or falls. This rising or declining course of the signal experiences with a movement reversal also a reversal so that a maximum or Minimum of the magnetic field strength that arises in one connected evaluation unit is easy to detect and the specifies the exact point of reversal of direction.
Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemäße Lösung die Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen, also Beschleuni gungen innerhalb eines durch einen N- oder S-magnetisierten Bereich des Signalerzeugungselements erzeugten Impulses. So ändert sich bei einer auftretenden Beschleunigung die Form des im Sensorelement erzeugten Strom- oder Spannungssi gnals, insbesondere ist die Ableitung des Signals nicht konstant.Furthermore, the solution according to the invention enables Detection of changes in speed, i.e. acceleration conditions within a magnetized by an N or S magnet Area of the signal generating element generated pulse. So the shape changes when acceleration occurs of the current or voltage si generated in the sensor element gnals, in particular the derivative of the signal is not constant.
Zur Erfassung einer translatorischen Bewegung zwischen einem Signalerzeugungselement, das aus entlang einer Längs achse alternierend angeordneten Segmenten unterschiedlicher magnetischer Polarität besteht, und Mitteln zum Erfassen des Magnetfeldes des Signalerzeugungselements, ist in einer erfindungsgemäßen Anordnung ein analoges, magnetosensitives Sensorelement vorgesehen, das derart ausgerichtet ist, daß der Normalvektor der sensitiven Fläche des Sensorelements einen Winkel (β) zu einem vom Sensorelement senkrecht auf die Längsachse des Signalerzeugungselements zeigenden Vektor aufweist. Das Sensorelement erzeugt ebenfalls Si gnalimpulse, die zwischen ihren Flanken einen von der Bewe gungsrichtung abhängigen ansteigenden oder abfallenden Si gnalverlauf besitzen, so daß bei einer Bewegungsrichtungsum kehr sich das Vorzeichen des Signalverlaufs ändert.To detect a translatory movement between a signal generating element that is made along a longitudinal alternating segments of different axes magnetic polarity, and means for detection of the magnetic field of the signal generating element is in one arrangement according to the invention an analog, magnetosensitive Sensor element is provided, which is aligned such that the normal vector of the sensitive surface of the sensor element an angle (β) to a perpendicular from the sensor element the longitudinal axis of the signal generating element pointing Vector. The sensor element also generates Si gnal impulses, one between the flanks of the movement direction increasing or decreasing Si have gnal history, so that with a direction of movement the sign of the signal curve changes.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung zur Ermitt lung einer rotatorischen Bewegung ist das Sensorelement um eine Achse verkippt, die parallel zur Drehachse verläuft. Dabei ist der Normalvektor der sensitiven Fläche des Senso relements bevorzugt in einer Ebene senkrecht zur Drehachse angeordnet. Es erfolgt bei dieser Ausführungsform ein Verkippen des Sensorelements bezüglich einer transversalen Lage zur Drehachse.In a preferred embodiment of the arrangement for the determination development of a rotational movement is the sensor element around tilted an axis that runs parallel to the axis of rotation. The normal vector of the sensitive area of the Senso relements preferably in a plane perpendicular to the axis of rotation arranged. It takes place in this embodiment Tilting the sensor element with respect to a transverse one Position to the axis of rotation.
In einer alternativen Ausführungsform ist das Sensorelement von einer Transversallage zur Drehachse des Signalerzeu gungselements seitlich versetzt. Hier erfolgt somit kein Verkippen, sondern ein seitliches Verschieben des Sensorele ments. Das Ergebnis ist identisch, da im Sensorelement ebenfalls kein symmetrisches Signal mehr erzeugt wird.In an alternative embodiment, the sensor element from a transverse position to the axis of rotation of the signal generator supply element laterally offset. So there is no Tilt, but a lateral shift of the sensor mentions. The result is identical because of the sensor element also no more symmetrical signal is generated.
Als Signalerzeugungselement wird bevorzugt ein Ringmagnet oder eine Magnetscheibe verwendet. A ring magnet is preferably used as the signal generating element or used a magnetic disc.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Anordnung zur Ermitt lung einer translatorischen Bewegung ist das Signalerzeu gungselement ein Stabmagnet oder ein Magnetband, das bei spielsweise mit einem Aggregatteil verbunden ist.In a preferred embodiment of the arrangement for the determination The development of a translatory movement is the signal generation supply element a bar magnet or a magnetic tape, which at for example, is connected to an aggregate part.
Als Sensorelement zur Ermittlung sowohl translatorischer als auch rotatorischer Bewegungen wird bevorzugt ein Hallsen sor verwendet. Das Halbleiterplättchen des Hallsensors stellt dabei die sensitive Fläche des Sensorelements dar, die gemäß der Erfindung ausgerichtet wird. Bei senkrechtem Auftreffen der Magnetfeldlinien auf das Halbleiterplättchen wird ein maximales Signal erzeugt.As a sensor element for determining both translational Hall movements are preferred as well as rotational movements sor used. The semiconductor chip of the Hall sensor represents the sensitive area of the sensor element, which is aligned according to the invention. With vertical Impact of the magnetic field lines on the semiconductor wafer a maximum signal is generated.
Da bei der vorliegenden Erfindung unter anderem der nicht symmetrische Spannungsverlauf der einzelnen Impulse des er zeugten analogen Spannungsignals ausgewertet wird, erfolgt eine Auswertung des Signals bevorzugt vor einer Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal. Andernfalls kann nur die Drehzahl, nicht jedoch die Drehrichtung ermit telt werden. Ein Schwellwertschalter zur Erzeugung eines digitalen Signals ist daher bevorzugt erst in der Auswer teinheit vorgesehen. Jedoch ist es auch denkbar, daß sowohl eine erste Auswerteinrichtung als auch ein Schwellwertschal ter bereits im Sensorelement integriert sind.Since, among other things, the present invention does not symmetrical voltage curve of the individual pulses of the er generated analog voltage signal is evaluated, takes place an evaluation of the signal preferably before conversion of the analog signal into a digital signal. Otherwise can only determine the speed, but not the direction of rotation be communicated. A threshold switch to generate a digital signal is therefore preferably only in the Auswer t unit provided. However, it is also conceivable that both a first evaluation device and a threshold scarf ter are already integrated in the sensor element.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigenThe invention is described below with reference to the Figures of the drawing using several exemplary embodiments explained in more detail. Show it
Fig. 1 schematisch eine Anordnung zur Erfassung des Drehwinkels, der Drehzahl und/oder der Drehrichtung eines Drehantriebes; Figure 1 shows schematically an arrangement for detecting the angle of rotation, the speed and / or the direction of rotation of a rotary drive.
Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem winklig angeordneten Hallsensor;2 shows a section through an inventive arrangement with an angled Hall sensor.
Fig. 2a-2b schematisch die geometrischen Verhältnisse der Anordnung bei winklig und transversal angeordnetem Sensorelement; FIGS. 2a-2b schematically shows the geometric conditions of the assembly disposed in angularly and transversely sensor element;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einem aus der transversalen Lage seitlich verschobenen Hallsensor;3 shows a section through an inventive arrangement with a laterally displaced from the transverse position Hall sensor.
Fig. 4a-4c den Verlauf der magnetischen Feldstärke an einem Hallsensor über einen Winkelbereich von 720° bei einer Anordnung gemäß Fig. 2 oder 3 im Falle eines Rechtslaufs, eines Linkslaufs und eines Richtungswechsels; FIGS. 4a-4c the course of the magnetic field strength at a Hall sensor over an angular range of 720 ° in an arrangement according to Fig 2 or 3 in the case of a run, a link run and a change of direction.
Fig. 5 den Verlauf der magnetischen Flußdichte an einem Hallsensor bei Auftreten einer Ge schwindigkeitsänderung; Fig. 5 in speed will the course of the magnetic flux density at a Hall sensor upon occurrence of a Ge;
Fig. 6 zur Erläuterung der der Erfindung zu Grunde liegenden Prinzipien den Spannungsverlauf am Sensorelement bei Bewegung eines winklig angeordneten Sensorelements im Magnetfeld eines Stabmagneten; Fig. 6 lying principles for explaining the basis of the invention the voltage variation on the sensor element upon movement of a sensor element angularly disposed within the magnetic field of a bar magnet;
Fig. 7a schematisch eine Anordnung zum Erfassen einer translatorischen Bewegung zwischen einem sich in Längsrichtung erstreckenden Signalerzeugungselement und einem Hallsen sor gemäß dem Stand der Technik und Fig. 7a schematically shows an arrangement for detecting a translational movement between a longitudinally extending signal generating element and a Hall sensor according to the prior art and
Fig. 7b schematisch eine erfindungsgemäße Anordung zum Erfassen einer translatorischen Bewe gung zwischen einem sich in Längsrichtung erstreckenden Signalerzeugungselement und einem Hallsensor Fig. 7b schematically an arrangement according to the invention for detecting a translatory movement between a longitudinally extending signal generating element and a Hall sensor
Fig. 1 zeigt schematisch eine Anordnung zur Erfassung des Drehwinkels, der Drehzahl und/oder der Drehrichtung eines Drehantriebs 1. Auf der Drehachse 2 des Drehantriebs 1 ist ein als Signalerzeugungselement dienender Ringmagnet 3 drehfest und zentrisch angeordnet. Der Ringmagnet weist N-S magnetisierte Sektoren gleicher Größe auf. Die Befestigung des Ringmagneten 3 auf der Drehachse 2 erfolgt beispielswei se durch Aufkleben. Fig. 1 shows an arrangement for detecting the angle of rotation, the speed and / or direction of rotation schematically shows a rotary drive 1. On the axis of rotation 2 of the rotary drive 1 , a ring magnet 3 serving as a signal generating element is arranged in a rotationally fixed and central manner. The ring magnet has NS magnetized sectors of the same size. The ring magnet 3 is attached to the axis of rotation 2 , for example by gluing.
Dem Ringmagnet 3 ist ein Hallsensor 6 zugeordnet, der bei Rotation des Ringmagneten 3 eine Hallspannung erzeugt, die der am Hallsensor 6 anliegenden magnetischen Feldstärke proportional ist. Der Hallsensor 3 ist über eine Leitung mit einer Auswerteinheit 7 verbunden, der das erfaßte Spannungssignal zugeführt wird und die eine Signalauswer tung vornimmt, wie nachfolgend im einzelnen erläutert werden wird.The ring magnet 3 is assigned a Hall sensor 6 , which generates a Hall voltage when the ring magnet 3 rotates, which is proportional to the magnetic field strength applied to the Hall sensor 6 . The Hall sensor 3 is connected via a line to an evaluation unit 7 , to which the detected voltage signal is fed and which performs a signal evaluation, as will be explained in detail below.
Zur Umsetzung der Drehbewegung des Drehantriebes 1 in eine translatorische Bewegung ist ein Schneckengetriebe mit einer starr mit der Drehachse 2 verbundenen Schnecke 4 vorgesehen, die in ein Schneckenrad 5 eingreift. Das Schnec kenrad 5 ist mit einem nicht dargestellten Abtriebselement, etwa einer Seiltrommel oder einem Ritzel verbunden. Alterna tiv zu einem Schneckengetriebe können natürlich auch andere Getriebe verwendet werden.To convert the rotary movement of the rotary drive 1 into a translatory movement, a worm gear with a worm 4 rigidly connected to the axis of rotation 2 is provided, which engages in a worm wheel 5 . The Schnec kenrad 5 is connected to an output element, not shown, such as a cable drum or a pinion. As an alternative to a worm gear, other gears can of course also be used.
Eine bevorzugte Anwendung liegt in einem Einsatz für Fen sterheber und Schiebedächer in Kraftfahrzeugen. Die Periode einer Umdrehung des Drehantriebmotors liegt bei diesen Anwendungen typischerweise bei 14 bis 15 Millisekunden. Um einen störungsfreien Betrieb und insbesondere einen siche ren Einklemmschutz eines Fensterhebers gewährleisten zu können, ist es erforderlich, zu jedem Zeitpunkt genau den Drehwinkel, die Drehzahl und die Drehrichtung des Drehan triebs 1 zu erfassen. Über die Erfassung dieser Größen sind in eindeutiger Weise die Position und Bewegungsrichtung sowie dynamische Kenngrößen eines durch den Drehantrieb 1 angetriebenen Verstellobjektes, etwa einer elektrisch ver stellbaren Fensterscheibe oder eines Schiebedachs erfaßbar. Dynamische Kenngrößen sind dabei Geschwindigkeits- und Be schleunigungswerte des Verstellobjektes. A preferred application is an application for window lifters and sunroofs in motor vehicles. The period of one revolution of the rotary drive motor is typically 14 to 15 milliseconds in these applications. In order to ensure trouble-free operation and in particular a safe anti-jamming protection of a window lifter, it is necessary to precisely record the angle of rotation, the speed and the direction of rotation of the rotary drive 1 at all times. By detecting these variables, the position and direction of movement as well as dynamic parameters of an adjustment object driven by the rotary drive 1 , such as an electrically adjustable window pane or a sliding roof, can be detected. Dynamic parameters are the speed and acceleration values of the adjustment object.
In Fig. 2 ist eine erste Anordnung dargestellt, bei der mit nur einem Sensorelement neben der Drehzahl auch der Drehwinkel, die Drehrichtung und insbesondere eine exakte Richtungsumkehr ermittelbar sind. FIG. 2 shows a first arrangement in which, in addition to the speed, the rotation angle, the direction of rotation and in particular an exact reversal of direction can be determined with only one sensor element.
Gemäß Fig. 2 ist auf der Drehachse 2 ein N-S-magnetisier ter permanentmagnetischer Ringmagnet 3 mit zwei gleichgro ßen Sektoren 31, 32 unterschiedlicher Polarität N, S ange ordnet.Referring to FIG. 2 is on the rotation axis 2, a NS-ter magnetizable permanent magnetic ring magnet 3 with two gleichgro SEN sectors 31, 32 of different polarities N, S arranged.
Dem Ringmagnet 3 ist ein Hallsensor 6 zugeordnet. Der Hallsensor 6 besteht üblicherweise in an sich bekannter Weise aus einem rechteckigen, dünnen Halbleiterplättchen 61, das mit Elektroden (nicht dargestellt) versehen ist. Wird das Plättchen von den magnetischen Feldlinien des Ringmagneten 3 durchsetzt, so tritt zwischen den auf den Längsseiten des Halbleiterplättchens angebrachten Elektro nen eine Hallspannung auf, die proportional zu der senk recht auf dem Halbleiterplättchen stehenden Komponente des anliegenden Magnetfeld ist. Das Halbleiterplättchen 61 stellt dabei die sensitive Fläche des Sensorelements 6 dar. Bei Änderung der Magnetfeldrichtung wechselt das Vorzeichen der Haallspannung.A Hall sensor 6 is assigned to the ring magnet 3 . The Hall sensor 6 usually consists, in a manner known per se, of a rectangular, thin semiconductor plate 61 which is provided with electrodes (not shown). If the plate is penetrated by the magnetic field lines of the ring magnet 3 , a Hall voltage occurs between the electrons attached to the long sides of the semiconductor plate, which is proportional to the component of the applied magnetic field that is perpendicular to the semiconductor plate. The semiconductor chip 61 represents the sensitive surface of the sensor element 6. When the magnetic field direction changes, the sign of the Hall voltage changes.
Der Hallsensor 6 ist in Bezug auf den Ringmagneten 3 bzw. dessen Drehachse 2 derart ausgerichtet, daß der senkrecht auf dem Halbleiterplättchen stehende Normalvektor 81 nicht wie bei bekannten Sensoranordnungen in Richtung der Drehach se 2 zeigt, sondern vielmehr winklig zu dem auf die Drehach se 2 zeigenden (gedachten) Vektor 82 angeordnet ist. Der Hallsensor 6 ist dabei um eine Achse verkippt, die im we sentlichen parallel zur Drehachse 2 verläuft, wobei der Nor malvektor 81 der sensitiven Fläche 61 des Hallsensors 6 in der Ebene senkrecht zur Drehachse 2 liegt, in der sich auch der Ringmagnet 3 befindet.The Hall sensor 6 is aligned with respect to the ring magnet 3 and the axis of rotation 2 so that the perpendicular to the semiconductor die normal vector 81 is not, as in known sensor arrangements in the direction of Drehach se 2, but rather at an angle to the se to the Drehach 2 pointing (imaginary) vector 82 is arranged. The Hall sensor 6 is tilted about an axis which runs essentially parallel to the axis of rotation 2 , the normal vector 81 of the sensitive surface 61 of the Hall sensor 6 lying in the plane perpendicular to the axis of rotation 2 , in which the ring magnet 3 is also located.
Anders ausgedrückt ist der Hallsensor 6 derart ausgerich tet, daß die sensitive Fläche 61 des Sensors 6 eine Ausrich tung erfährt, die von einer tangentialen Lage an einen gedachten, um die Drehachse 2 gezogenen Kreis abweicht. Fig. 2a und 2b verdeutlicht diese Darstellungsweise der Anordnung des Hallsensors 6. In Fig. 2a ist das Sensorele ment 6 gemäß der Stand der Technik transversal zum Ringma gneten 3 angeordnet und liegt daher tangential an einem gedachten Kreis 9 um die Drehachse 2 und den Ringmagneten 3 an. In Fig. 2b wurde das Sensorelement 6 um den Winkel ß verkippt, so daß die sensitive Fläche 61 nicht mehr tangen tial am Kreis 61 anliegt.In other words, the Hall sensor 6 is aligned in such a way that the sensitive surface 61 of the sensor 6 experiences an alignment which deviates from a tangential position to an imaginary circle drawn about the axis of rotation 2 . FIGS. 2a and 2b this representation illustrates the arrangement of the Hall sensor 6. In Fig. 2a, the sensor element 6 is arranged transversely to the ring magnet 3 according to the prior art and is therefore tangential to an imaginary circle 9 about the axis of rotation 2 and the ring magnet 3 . In Fig. 2b, the sensor element 6 has been tilted by the angle β, so that the sensitive surface 61 is no longer tangent to the circle 61 .
Durch die Ausrichtung des Hallsensors 6 abweichend von einer transversalen Lage wird bei einer Drehung des Ringma gneten 3 am Hallsensor ein Spannungsignal erzeugt, das für jeden Sektor 31, 32 einen ansteigenden oder abfallenden Spannungsverlauf besitzt und daher nicht symmetrisch ist. Daher werden durch das erfaßte Signal neben der Drehzahl auch der Drehwinkel und die Drehrichtung codiert. Dies wird an den in den Fig. 4a bis 4c dargestellten Signal verläufen deutlich.Due to the orientation of the Hall sensor 6 deviating from a transverse position, when the ring magnet 3 is rotated on the Hall sensor, a voltage signal is generated which has an increasing or decreasing voltage profile for each sector 31 , 32 and is therefore not symmetrical. Therefore, in addition to the speed, the detected angle also encodes the angle of rotation and the direction of rotation. This becomes clear from the signals shown in FIGS . 4a to 4c.
In den Fig. 4a bis 4c ist die bei der Anordnung gemäß Fig. 2 erzeugte Hallspannung U in Abhängigkeit vom Drehwin kel des Ringmagneten 3 dargestellt. Die Hallspannung U ist dabei proportional der am Hallsensor 6 anliegenden magneti schen Feldstärke H.In FIGS. 4a to 4c is in the arrangement of Fig. 2 generated Hall voltage U depending on the Drehwin of the ring magnet 3 kel shown. The Hall voltage U is proportional to the magnetic field strength H applied to the Hall sensor 6 .
Aufgrund der um den Winkel β gewinkelten Ausrichtung des Hallsensors 3 sind die Spannungsverläufe während des Vor beistreichens eines Sektors 31, 32 des Ringmagneten 3, also vorliegend über einen Winkelbereich von 180°, nicht im wesentlichen konstant und symmetrisch, sondern steigen an bzw. fallen ab. Fig. 4a zeigt den Fall eines Rechtslaufes und Fig. 4b den Fall eines Linkslaufes.Due to the orientation of the Hall sensor 3 angled by the angle β, the voltage profiles during the brushing ahead of a sector 31 , 32 of the ring magnet 3 , that is to say in the present case over an angular range of 180 °, are not essentially constant and symmetrical, but rather rise or fall . Fig. 4a shows the case of clockwise rotation and Fig. 4b shows the case of counterclockwise rotation.
Gemäß Fig. 4a, 4b weist die Hallspannung 10 sowohl bei Rechts- wie auch bei Linkslauf zu Beginn und am Ende eines durch einen vorbeistreichenden Sektor 31, 32 erzeugten Pulses A einen unterschiedlichen Wert auf. Zum Vergleich ist in Fig. 4a für den Bereich bis 180° auch der Spannungs verlauf 11 bei Erfassung des Magnetfeldes durch einen in herkömmlicher Weise auf die Drehachse 2 ausgerichteten Hallsensor dargestellt. Hier sind die erfaßten Spannungswer te am Anfang und am Ende eines Pulses A identisch und der Spannungsverlauf symmetrisch.According to FIGS. 4a, 4b, the Hall voltage 10 has a different value both in clockwise and in counterclockwise rotation at the beginning and at the end of a pulse A generated by a passing sector 31 , 32 . For comparison, the voltage curve 11 is also shown in FIG. 4a for the range up to 180 ° upon detection of the magnetic field by a Hall sensor oriented in a conventional manner on the axis of rotation 2 . Here the detected voltage values at the beginning and at the end of a pulse A are identical and the voltage curve is symmetrical.
Die durch den gewinkelt angeordneten Hallsensor 6 erfaßte Hallspannung U codiert, wie nachfolgend erläutert, den Drehwinkel, die Drehzahl, die Drehrichtung, einen Richtungs wechsel sowie auftretende Drehgeschwindigkeitsänderungen in exakter Weise.The Hall voltage U detected by the angled Hall sensor 6 encodes, as explained below, the angle of rotation, the speed, the direction of rotation, a change of direction and any changes in rotational speed that occur.
Zur Erfassung der Drehzahl werden die einzelnen Pulse A in an sich bekannter Weise mittels eines Schmitt-Triggers in eine digitale Zählimpulsfolge umgewandelt. Durch Zählen der einzelnen digitalen Impulse ergibt sich die Drehzahl. Die Anzahl der digitalen Impulse während eines bestimmten Zei tintervalls ergibt die mittlere Drehgeschwindigkeit während des betrachteten Zeitintervalls.To record the speed, the individual pulses A in in a known manner by means of a Schmitt trigger in converted a digital pulse train. By counting the individual digital pulses result in the speed. The Number of digital pulses during a certain time tintervalls gives the mean rotational speed during of the considered time interval.
Eine Drehrichtungserkennung ist durch Auswertung des Span nungsverlaufs 10 innerhalb eines Pulses A möglich. Bei einer Drehrichtungsumkehr ändert sich das Vorzeichen, d. h. die Anstiegsrichtung des Spannungsverlaufs. Die Auswertung des Spannungsverlaufs erlaubt daher unmittelbar die Bestim mung der Drehrichtung. Innerhalb eines Spannungspulses A entspricht dabei jede Winkelstellung des Ringmagneten 3 einem bestimmten Spannungswert, so daß über den vorliegen den Spannungswert sehr genau der Drehwinkel erfaßbar ist. Natürlich erfolgt eine Auswertung des Spannungsverlaufs, bevor das analoge Signal in eine digitale Drehimpulsfolge umgewandelt wird, da dabei die Drehrichtungs- und Drehwinke linformation verloren geht.A direction of rotation detection is possible by evaluating the voltage profile 10 within a pulse A. When the direction of rotation is reversed, the sign changes, ie the direction of rise of the voltage curve. The evaluation of the voltage curve therefore allows the direction of rotation to be determined directly. Within a voltage pulse A, each angular position of the ring magnet 3 corresponds to a certain voltage value, so that the angle of rotation can be detected very precisely via the voltage value present. Of course, the voltage curve is evaluated before the analog signal is converted into a digital angular momentum sequence, since the direction of rotation and angle of rotation information is lost.
Fig. 4c zeigt den Fall eines Richtungswechsels der Drehbewe gung. Bei einem Richtungswechsel - und nur dann - ergibt sich ein symmetrischer Signalverlauf 10a. So ist die am Hallsensor 6 anliegende magnetische Feldstärke und damit das erfaßte Spannungssignal nach einem Richtungswechsel spiegelbildlich bezüglich des Zeitpunktes des Richtungswech sels. Der Zeitpunkt eines Richtungswechsels kann sehr exakt dadurch erfaßt werden, daß das Maximum 12 bzw. Minimum des bei einem Richtungswechsel auftretenden symmetrischen Signals ermittelt wird. Aufgrund der asymmetrischen Span nungsverläufe innerhalb eines Pulses A tritt bei einem Rich tungswechsel notwendigerweise immer ein Spannungsmaximum bzw. Minimum auf. Fig. 4c shows the case of a change of direction of the rotary movement. A change of direction - and only then - results in a symmetrical signal curve 10 a. So is the applied to the Hall sensor 6 magnetic field strength and thus the detected voltage signal after a change of direction mirror image with respect to the time of the change of direction. The point in time of a change of direction can be detected very precisely by determining the maximum 12 or minimum of the symmetrical signal occurring in the event of a change of direction. Because of the asymmetrical voltage profiles within a pulse A, a voltage maximum or minimum always occurs when there is a change in direction.
Des weiteren codiert der Spannungsverlauf in sehr exakter Weise, nämlich innerhalb eines Spannungspulses A, eine mögliche Geschwindigkeitsänderung, d. h. Beschleunigung der Drehbewegung des Drehantriebes 1. Ein möglicher Spannungs verlauf ist in Fig. 5 dargestellt. Bei einer beschleunigten Bewegung ändert sich die Kurvenform derart, daß die Kurve nicht im wesentlichen linear verläuft (Spannungsverlauf 10), sondern nichtlinear ansteigt (Spannungsverlauf 10b). Etwa durch Bildung der ersten Ableitung des Spannungssi gnals ist eine beschleunigte Bewegung eindeutig detektier bar. Im übrigen sei angemerkt, daß in Fig. 5 die Kurvenfor men zur Verdeutlichung des verwendeten Prinzips idealisiert dargestellt sind. Tatsächlich weisen die einzelnen Pulse A, wie in Fig. 4a-4c dargestellt, jeweils ein kleines Zwischen maximum oder -minimum auf. Dies ändert jedoch nichts daran, daß bei einer beschleunigten Bewegung die erste Ableitung des erfaßten Signals sich ändert.Furthermore, the voltage curve encodes a possible speed change, ie within a voltage pulse A, in a very precise manner, ie acceleration of the rotary movement of the rotary drive 1 . A possible voltage curve is shown in Fig. 5. In an accelerated motion, the curve form that the curve does not (b voltage curve 10) non-linearly increases substantially linearly extends (10 voltage curve), but changes such. Accelerated movement can be clearly detected, for example by forming the first derivative of the voltage signal. Incidentally, it should be noted that in Fig. 5, the men are shown idealized to illustrate the principle used. In fact, the individual pulses A, as shown in FIGS. 4a-4c, each have a small intermediate maximum or minimum. However, this does not change the fact that the first derivative of the detected signal changes with an accelerated movement.
In Fig. 3 ist eine weitere Anordnung dargestellt, die die Erfassung des Drehwinkels, der Drehzahl und/oder der Dreh richtung eines Drehantriebes mit nur einem Sensor 6 ermög licht. Anders als bei der Anordnung der Fig. 2 ist der Sensor 6 hier nicht um einen Winkel β aus der Transversalla ge verkippt, sondern seitlich aus der Transversallage (gestrichelt dargestellt) verschoben. Auch in diesem Fall zeigt der Normalvektor 83 der sensitiven Fläche 61 des Sensors 6 nicht in Richtung der Drehachse 2, sonderen weist einen Winkel zu einem vom Sensorelement 6 auf die Drehachse 2 zeigenden Vektor 84 auf.In Fig. 3 a further arrangement is shown, the detection of the angle of rotation, the speed and / or the direction of rotation of a rotary drive with only one sensor 6 light. In contrast to the arrangement in FIG. 2, the sensor 6 is not tilted here by an angle β from the transverse position, but is laterally displaced from the transverse position (shown in dashed lines). In this case too, the normal vector 83 of the sensitive surface 61 of the sensor 6 does not point in the direction of the axis of rotation 2 , but rather has an angle to a vector 84 pointing from the sensor element 6 to the axis of rotation 2 .
Die am Sensor 6 bei einer derartigen Ausrichtung entstehen den Spannungsverläufe sind identisch zu den Spannungsverläu fen gemäß der Anordnung der Fig. 2, so daß hierzu auf die obengenannten Ausführungen verwiesen wird.The resulting on the sensor 6 with such alignment, the voltage profiles are identical to the voltage profiles according to the arrangement of FIG. 2, so that reference is made to the above statements.
In alternativen Ausführungsformen sind nicht lediglich zwei N-S magnetisierte Sektoren 31, 32, sondern eine größere Anzahl N-S magnetisierter Sektoren gleicher Größe vorgese hen. Entsprechend erhöht sich bei grundsätzlich gleichem Aufbau die Feinheit der Auswertung.In alternative embodiments, not only two NS magnetized sectors 31 , 32 , but a larger number of NS magnetized sectors of the same size are provided. Accordingly, the fineness of the evaluation increases with basically the same structure.
In Fig. 7a, 7b ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt. Fig. 7a zeigt gemäß dem Stand der Technik ein sich in Längsrichtung erstreckendes Signalerzeugungselement 3', das alternierend Segmente 31', 32' unterschiedlicher ma gnetischer Polarität N, S aufweist. Das Signalerzeugungsele ment 3' weist eine Längsachse 2' auf, entlang derer die einzelnen Segmente 31', 32' angeordnet sind. Es kann sich bei dem Signalerzeugungselement 3' beispielsweise um einen stabförmigen Magneten, aber auch um ein Magnetband handeln, das alternierend N-S magnetisierte Bereiche aufweist. Das Signalerzeugungselement 3' ist beispielsweise mit einem ersten Aggregatteil (nicht dargestellt) eines Aggregats ver bunden.In Fig. 7a, 7b show a further variant of the invention is shown. Fig. 7a shows according to the prior art, extending in the longitudinal direction signal generating element 3 ', the alternating segments 31', 32 'of different ma gnetischer polarity N, S has. The signal generating element 3 'has a longitudinal axis 2 ', along which the individual segments 31 ', 32 ' are arranged. The signal generating element 3 'can be, for example, a rod-shaped magnet, but also a magnetic tape which has alternating NS magnetized areas. The signal generating element 3 'is connected, for example, to a first unit part (not shown) of a unit.
Dem Signalerzeugungselement 3' ist ein Hallsensor 6 zugeord net, der wie bzgl. der vorherigen Figuren beschrieben ausge bildet und mit einer Auswerteinheit (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Hallsensor 6 ist auf einem schematisch dargestellten zweiten Aggregatteil 13 befestigt, das gegen über dem Signalerzeugungselement 3' bzw. dem mit diesem ver bundenen ersten Aggregatteil translatorisch verschiebbar ist und insbesondere ein Teil einer Fensterhebermechanik oder Schiebedachmechanik in Kraftfahrzeugen darstellt. The signal generating element 3 'is associated with a Hall sensor 6 which, as described with reference to the previous figures, forms and is connected to an evaluation unit (not shown). The Hall sensor 6 is attached to a second unit part 13 , shown schematically, which is translationally displaceable relative to the signal generating element 3 'or the first unit part connected to it, and in particular represents part of a window mechanism or sunroof mechanism in motor vehicles.
Bei einer Relativbewegung parallel zur Längsachse 2' zwi schen dem Aggregatteil 13 bzw. Hallsensor 6 und dem Signa lerzeugungselement 3' wird im Hallsensor 6 eine Spannung erzeugt, die in Abhängigkeit von den den Hallsensor 6 durchsetzenden magnetischen Feldlinien alternierend positiv oder negativ ist. Durch Auswertung des Spannungsverlaufs läßt sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Signaler zeugungselement 3' und dem Hallsensor 6 ermitteln. Aller dings ist es aufgrund des symmetrischen Spannungssignals nicht möglich, die Bewegungsrichtung zu bestimmen.During a relative movement parallel to the longitudinal axis 2 'Zvi rule the cutting unit 13 and Hall sensor 6 and the Signa lerzeugungselement 3', a voltage is generated in the Hall sensor 6, the penetrating function of the Hall sensor 6 magnetic field lines is alternately positive or negative. By evaluating the voltage profile, the relative speed between the signal generating element 3 'and the Hall sensor 6 can be determined. However, due to the symmetrical voltage signal, it is not possible to determine the direction of movement.
In Fig. 7b ist der Hallsensor 6 erfindungsgemäß in Bezug auf das Signalerzeugungselement 3' bzw. dessen Längsachse 2' derart ausgerichtet, daß der senkrecht auf der sensiti ven Fläche 61 des Sensorelements 6 stehende Normalvektor 85 nicht wie bei bekannten Sensoranordnungen senkrecht auf die Längsachse 2' zeigt, sondern vielmehr winklig zu dem senk recht auf die Längsachse zeigenden (gedachten) Vektor 86 an geordnet ist. Die sensitive Fläche des Hallsensors 6 ist dabei um einen Winkel β gegenüber einer Lage parallel zur Längsachse 2' des Signalerzeugungselements 3' gekippt.In Fig. 7b, the Hall sensor 6 is aligned according to the invention with respect to the signal generating element 3 'or its longitudinal axis 2 ' such that the normal vector 85 perpendicular to the sensitive surface 61 of the sensor element 6 is not perpendicular to the longitudinal axis 2 as in known sensor arrangements 'shows, but rather is arranged at an angle to the vector 86 pointing (imagined) perpendicular to the longitudinal axis. The sensitive surface of the Hall sensor 6 is tilted by an angle β relative to a position parallel to the longitudinal axis 2 'of the signal generating element 3 '.
Durch die Anordnung des Hallsensors 6 abweichend von einer Lage parallel zur Längsachse 2' wird bei einer Relativbewe gung zwischen dem Signalerzeugungselement 3' und dem Hall sensor 6 am Hallsensor 6 ein Spannungsignal erzeugt, das für jeden Sektor 31', 32' je nach Bewegungsrichtung einen ansteigenden oder abfallenden Spannungsverlauf besitzt. Daher wird durch das erfaßte Signal neben der Geschwindig keit der translatorischen Bewegung auch die Bewegungsrich tung codiert. By arranging the Hall sensor 6 deviating from a position parallel to the longitudinal axis 2 ', a voltage signal is generated at a Relativbewe movement between the signal generating element 3 ' and the Hall sensor 6 on the Hall sensor 6, one for each sector 31 ', 32 ' depending on the direction of movement has rising or falling voltage curve. Therefore, in addition to the speed of the translatory movement, the direction of movement is also coded by the detected signal.
Auch läßt sich exakt eine Bewegungsumkehr ermitteln, da das Spannungssignal am Punkt der Bewegungsumkehr ein Maximum oder Minimum aufweist und bezüglich des Maximums bzw. Minimums symmetrisch ist. Der Spannungsverlauf entspricht dabei dem in den Fig. 4a bis 4c beschriebenen Spannungsver lauf. Eine exakte Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen sogar innerhalb eines Spannungspulses, wie in Bezug auf Fig. 5 beschrieben, ist ebenfalls möglich.A movement reversal can also be determined exactly, since the voltage signal has a maximum or minimum at the point of movement reversal and is symmetrical with respect to the maximum or minimum. The voltage curve corresponds to the voltage curve described in FIGS. 4a to 4c. An exact detection of speed changes even within a voltage pulse, as described with reference to FIG. 5, is also possible.
Fig. 6 verdeutlicht die Funktionsweise der Erfindung an einem um einen Winkel ß gedrehten Hallsensor 60, der sich linear im Magnetfeld eines Stabmagneten 13 bewegt. Span nungserzeugend ist jeweils nur die Normalkomponente B1, B2, B3, B4 der magnetischen Feldstärke auf dem Halbleiterplätt chen des Hallsensors 60. Es wird angenommen, daß die magne tische Feldstärke bzw. die magnetische Flußdichte B0 kon stant ist. Fig. 6 illustrates the operation of the invention at a ß rotated by an angle Hall sensor 60, which moves linearly in the magnetic field of a bar magnet 13. Only the normal component B 1 , B 2 , B 3 , B 4 of the magnetic field strength on the semiconductor plate of the Hall sensor 60 generates voltage. It is assumed that the magnetic field strength or the magnetic flux density B 0 is constant.
Aufgrund der Schräglage des Hallsensors 60 weist die Normal komponente B1, B2, B3, B4 der magnetischen Induktion B bei einer Linearbewegung des Hallsensors 60 im Magnetfeld des Stabmagneten jeweils einen unterschiedlichen Wert auf, so daß ein Kurvenverlauf entsteht, bei dem die Hallspannung U während der Bewegung des Sensors 60 im Magnetfeld nicht kon stant ist, sondern je nach Bewegungsrichtung entweder ansteigt oder abfällt. Das gleiche Resultat ergibt sich bei Anordnung eines Sensors im Feld eines Ringmagneten, wenn sich beide relativ zueinander um eine Bezugsachse bewegen und der Sensor derart zum Ringmagneten angeordnet ist, daß der Normalvektor der sensitiven Fläche des Sensorelements nicht in Richtung der Drehachse des Ringmagneten zeigt. Diesem Gedanken liegt die vorliegende Erfindung zu Grunde.Due to the inclined position of the Hall sensor 60 , the normal component B 1 , B 2 , B 3 , B 4 of the magnetic induction B with a linear movement of the Hall sensor 60 in the magnetic field of the bar magnet each have a different value, so that a curve is formed in which the Hall voltage U is not constant during the movement of the sensor 60 in the magnetic field, but either increases or decreases depending on the direction of movement. The same result is obtained when a sensor is arranged in the field of a ring magnet if both move relative to one another about a reference axis and the sensor is arranged in relation to the ring magnet in such a way that the normal vector of the sensitive surface of the sensor element does not point in the direction of the axis of rotation of the ring magnet. The present invention is based on this idea.
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