DE19745236C2 - Detector for determining the speed and direction of rotation - Google Patents

Detector for determining the speed and direction of rotation

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Description

Die Erfindung betrifft einen Detektor zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung. Ein solcher Detektor findet z. B. in Verbrauchszählern (Wasserzählern, etc.) Verwendung.The invention relates to a detector for determining the Rotation speed and direction. Such a detector finds z. B. in consumption meters (water meters, etc.) Use.

Bekannte Detektoren zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit, wie sie z. B. in der DE 197 25 806 A1 beschrieben sind, verwenden zur Bestim­ mung der Drehgeschwindigkeit einen scheibenförmigen Rotor, der in zwei gleichgroße Kreissektoren mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften unterteilt ist, und eine Schal­ tungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des Rotors. Die Schaltungsanordnung besteht aus einem angrenzend an den Rotor angeordneten Sensor, der einen Schwingkreis enthält, der zeitgesteuert impulsförmig erregbar ist und durch die Sektoren des Rotors unterschiedlich derart ge­ dämpft wird, daß die Abklingdauer der bei impulsförmiger Erregung erzeugten Schwingung von den magnetischen Eigen­ schaften des dem Schwingkreis angenäherten Sektors abhängt, und einer Signalauswerteschaltung, die die Schwingkreis­ signale empfängt und auswertet und die aus einem Mikropro­ zessor und einer Signalaufbereitungsschaltung besteht, die die Schwingkreissignale in eine für den Mikroprozessor ver­ wertbare Form bringt.Known detectors for determining the rotational speed, as they e.g. B. in the DE 197 25 806 A1 are used for determination rotation speed a disc-shaped rotor, which is divided into two equal-sized circular sectors with different ones magnetic properties is divided, and a scarf arrangement for determining the state of motion of the Rotors. The circuit arrangement consists of an adjacent sensor arranged on the rotor, which is a resonant circuit contains, which can be stimulated in a timed manner and ge by the sectors of the rotor differently is dampened that the decay duration of the pulse  Excitation generated vibration from the magnetic eigen depends on the sector approximated to the resonant circuit, and a signal evaluation circuit that the resonant circuit receives and evaluates signals and that from a micropro processor and a signal conditioning circuit that the resonant circuit signals in a ver for the microprocessor brings valuable form.

Bei diesem bekannten Detektor war es mit einem Sensor al­ leine nicht möglich, neben der Drehgeschwindigkeit auch festzustellen, ob sich der Rotor im oder gegen den Uhr­ zeigersinn dreht. Die Bestimmung der Drehrichtung erfolgte mit Hilfe eines zweiten Sensors, der vom Rotorscheiben­ mittelpunkt aus gesehen in einem bestimmten Winkel zum ersten Sensor angeordnet wurde. Aus der zeitlichen Abfolge der von den beiden Sensoren gelieferten Signale konnte dann festgestellt werden, ob sich der Rotor gerade im oder gegen den Uhrzeigersinn dreht. In this known detector it was with a sensor al leash not possible, in addition to the speed of rotation determine if the rotor is in or against the clock turns clockwise. The direction of rotation was determined with the help of a second sensor from the rotor disks seen from the center at a certain angle to the first sensor was arranged. From the chronological order the signals supplied by the two sensors could then determine whether the rotor is currently in or against turns clockwise.  

Aus der DE 43 01 966 C1 ist ein Detektor zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung bekannt, der einen Rotor mit mindestens 3 Sektoren aufweist, deren magnetische Eigenschaften sich jeweils voneinander unterscheiden. Der Detektor besitzt darüber hinaus eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des Rotors mit einem an­ grenzend an den Rotor angeordneten Meßsensor, der einen Schwingkreis enthält, der zeitgesteuert impulsförmig erreg­ bar ist und durch die Sektoren des Rotors unterschiedlich derart gedämpft wird, daß die Abklingdauer der bei impuls­ förmiger Erregung erzeugten Schwingung von den magnetischen Eigenschaften des dem Schwingkreis angenäherten Sektors ab­ hängt. Eine Signalauswerteschaltung ist vorgesehen, die die Schwingkreissignale empfängt und auswertet.DE 43 01 966 C1 describes a detector for determining the Rotation speed and direction of rotation known to some Rotor with at least 3 sectors, the magnetic Properties differ from each other. The Detector also has a circuit arrangement for Determination of the state of motion of the rotor with an on adjacent to the rotor arranged measuring sensor, the one Contains resonant circuit, the time-controlled pulse-shaped excitation bar and is different due to the sectors of the rotor is so damped that the decay duration of the impulse shaped excitation generated vibration from the magnetic Characteristics of the sector approximated to the resonant circuit hangs. A signal evaluation circuit is provided which Oscillating circuit signals receive and evaluate.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den bekannten Detektor so auszugestalten, daß als Signalaus­ werteschaltung ein möglichst einfacher und langsamer Mikro­ prozessor verwendet werden kann.The object of the present invention is that known detector to design so that as Signalaus value switching a simple and slow micro as possible processor can be used.

Diese Aufgabe wird durch einen Detektor mit den im Patent­ anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. This task is performed by a detector with the patent Claim 1 specified features solved.  

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous developments of the invention are in the Subclaims marked.

Die Erfindung wird nun an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will now be described using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawing. In the Show drawing:

Fig. 1 einen bei einer Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Detektors zur Bestimmung der Drehgeschwin­ digkeit und Drehrichtung verwendeten Rotor, Fig. 1 a rotor speed used in an embodiment of modern fiction, detector for determining the Drehgeschwin and direction of rotation,

Fig. 2 eine bei dem erfindungsgemäßen Detektor verwendete Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungs­ zustands des Rotors, Fig. 2 shows a circuitry used in the inventive detector for detecting the motion state of the rotor,

Fig. 3 Zeitdiagramme der von dem Schwingkreis des Sensors bei verschiedenen Rotorstellungen abgegebenen Sig­ nale, Fig. 3 time diagrams of the output from the resonant circuit of the sensor at different rotor positions Sig nal,

Fig. 4 eine andere bei dem erfindungsgemäßen Detektor ver­ wendete Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des Rotors, Fig. 4 shows another ver in the inventive detector circuitry employed for determining the state of motion of the rotor,

Fig. 5 Zeitdiagramme zweier verschiedener Schwingkreis­ signale und der daraus mit Hilfe der Signalauf­ bereitungsschaltung der Fig. 4 erzeugten und zum Mikroprozessor gelieferten Signale. Fig. 5 timing diagrams of two different resonant circuit signals and the signals generated therefrom using the signal conditioning circuit of Fig. 4 and supplied to the microprocessor.

In der Fig. 1 ist ein Rotor 10 dargestellt, der bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektors ver­ wendet wird. Der Rotor 10 besteht aus 3 gleichgroßen Sek­ toren S1, S2 und S3, die jeweils einen Zentriwinkel von 120° aufweisen.In FIG. 1, a rotor 10 is shown, which is ver turns in a first embodiment of the inventive detector. The rotor 10 consists of 3 equal-sized sectors S1, S2 and S3, each having a central angle of 120 °.

Der erste Sektor S1 des Rotors 10 besteht aus nichtmag­ netischem Material, während beim zweiten Sektor S2 nur eine Teilfläche 12 aus magnetischem Material besteht oder mit einem solchen beschichtet ist. Die Teilfläche wird vorzugs­ weise durch den innerhalb des zweiten Sektors S2 liegenden Teil eines äußeren Kreisrings der Rotorscheibe gebildet, der durch den Scheibenradius und den in der Fig. 1 dargestellten Innenradius r gebildet wird. Der dritte Sektor S3 besteht fast vollständig aus magnetischem Material 14 oder ist mit einem solchen beschichtet.The first sector S1 of the rotor 10 consists of non-magnetic material, while in the second sector S2 only a partial surface 12 consists of magnetic material or is coated with such. The partial area is preferably formed by the part of an outer circular ring of the rotor disk lying within the second sector S2, which is formed by the disk radius and the inner radius r shown in FIG. 1. The third sector S3 consists almost entirely of magnetic material 14 or is coated with such.

Über der Rotorscheibe 10 ist im Abstand r vom Scheiben­ mittelpunkt ein Sensor 16 angeordnet. Dreht sich der Rotor 10, so liegt der Sensor 16 stets über der durch den Radius r definierten Kreisumfangslinie.A sensor 16 is arranged above the rotor disk 10 at a distance r from the disk center. When the rotor 10 rotates, the sensor 16 is always above the circumferential line defined by the radius r.

In der Fig. 2, die eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des Rotors zeigt, ist zu erkennen, daß der Sensor 16 aus einem Schwingkreis besteht, bei dem ein Kondensator C parallel zu einer Spule L geschaltet ist. Ein Schwingkreis hat bekanntlich die Eigenschaft, daß er nach impulsförmiger Erregung mit seiner Resonanzfrequenz schwingt, wobei die Schwingungsamplitude aperiodisch ab­ klingt. Wie schnell dieser Abklingvorgang vor sich geht, hängt von der Güte des Schwingkreises und von äußeren Dämpfungseinflüssen ab.In Fig. 2, which shows a circuit arrangement for determining the state of motion of the rotor, it can be seen that the sensor 16 consists of an oscillating circuit in which a capacitor C is connected in parallel to a coil L. As is known, a resonant circuit has the property that it oscillates at its resonance frequency after pulse-shaped excitation, the oscillation amplitude decaying aperiodically. How fast this decay process takes place depends on the quality of the resonant circuit and on external damping influences.

Gemäß der Anordnung der Fig. 1 üben die verschiedenen Sek­ toren S1, S2 und S3 des Rotors 10 aufgrund ihrer unter­ schiedlichen Flächenbedeckung mit magnetischem Material ver­ schieden starke zusätzliche Dämpfungseinflüsse auf den Schwingkreis des Sensors 16 aus. Der aus nichtmagnetischem Material bestehende Sektor S1 übt dabei praktisch keine zusätzliche Dämpfungswirkung auf den Schwingkreis des Sen­ sors 16 aus, während der teilweise aus magnetischem Material bestehende oder teilweise mit magnetischem Material be­ schichtete Sektor S2 eine mittlere und der praktisch voll­ ständig aus magnetischem Material bestehende oder mit sol­ chem beschichtete Sektor S3 eine starke zusätzliche Dämp­ fungswirkung auf den Schwingkreis des Sensors 16 ausüben.According to the arrangement of FIG. 1, the various sectors S1, S2 and S3 of the rotor 10 exercise various additional damping influences on the resonant circuit of the sensor 16 due to their different surface coverage with magnetic material. The sector S1 made of non-magnetic material practically exerts no additional damping effect on the resonant circuit of the sensor 16 , while the sector partially consisting of magnetic material or partially coated with magnetic material be a medium and the practically completely consisting of magnetic material or with such chem coated sector S3 exert a strong additional damping effect on the resonant circuit of the sensor 16 .

Dreht sich der Rotor 10, so liefert das Signal des zu einem bestimmten Zeitpunkt erregten Schwingkreises eine Moment­ aufnahme des Bewegungszustands des Rotors 10, d. h. es gibt Auskunft darüber, in welcher Winkelposition sich der Rotor 10 zum Zeitpunkt der Erregung des Sensorschwingkreises ge­ rade befindet. Gibt z. B. der Sensor 16 nach einer impuls­ förmigen Erregung ein nur schwach gedämpftes Signal ab, so ergibt sich daraus, daß er sich zum Erregungszeitpunkt ge­ rade über dem Sektor S1 befunden hat. Bei einem Signal mit mittlerer Dämpfung befindet er sich über dem Sektor S2 und bei einem Signal mit starker Dämpfung über dem Sektor S3. Durch periodische Erregung des Sensors 16 und Vergleich zeitlich aufeinanderfolgender Sensorsignale kann fest­ gestellt werden, ob und wie sich der Bewegungszustand des Rotors mit der Zeit verändert. Daraus kann dann die Dreh­ geschwindigkeit des Rotors ermittelt werden.If the rotor 10 rotates, the signal of the oscillating circuit excited at a specific point in time provides a snapshot of the state of motion of the rotor 10 , ie there is information about the angular position of the rotor 10 at the moment of excitation of the sensor oscillating circuit. Z. B. the sensor 16 after a pulse-shaped excitation from a weakly damped signal, it follows that it was at the moment of excitation ge just over the sector S1. In the case of a signal with medium attenuation, it is located above sector S2 and in the case of a signal with strong attenuation above sector S3. Periodic excitation of the sensor 16 and comparison of temporally successive sensor signals can determine whether and how the state of motion of the rotor changes over time. The speed of rotation of the rotor can then be determined from this.

Dieses geschieht mit Hilfe einer Signalauswerteschaltung, die die Schwingkreissignale empfängt und auswertet und z. B. aus einem Mikrocontroller 18 (d. h. einem Mikroprozessor für spezielle Steueraufgaben) und einer Signalaufbereitungs­ schaltung 20 bestehen kann, die die Schwingkreissignale in eine für den Mikrocontroller 18 verwertbare Form bringt. Der Mikrocontroller kann über einen Steuerausgang 22 auch die Steuerung der periodischen Erregung des Sensorschwingkreises übernehmen. Über seinen Eingang 24 empfängt er von der Signalaufbereitungsschaltung 20 die Schwingkreissignale.This is done with the help of a signal evaluation circuit that receives and evaluates the resonant circuit signals and z. B. from a microcontroller 18 (ie, a microprocessor for special control tasks) and a signal conditioning circuit 20 , which brings the resonant circuit signals into a usable form for the microcontroller 18 . The microcontroller can also control the periodic excitation of the sensor resonant circuit via a control output 22 . Via its input 24 , it receives the resonant circuit signals from the signal conditioning circuit 20 .

Die sich aus den oben erläuterten 3 verschiedenen Stellungen des Rotors 10 ergebenden 3 verschiedenen Signale des Sensor­ schwingkreises 16 sind in der Fig. 3 dargestellt. Die Fig. 3a) zeigt das Signal SS1(t), das sich ergibt, wenn sich der Sensor 16 bei der impulsförmigen Erregung seines Schwing­ kreises über dem Sektor S1 befindet. Dieses Signal SS1(t) weist aufgrund der fehlenden zusätzlichen Dämpfung durch den Sektor S1 eine relativ lange Abklingdauer Δt1 auf. Ent­ sprechend zeigt die Fig. 3b) ein gegenüber dem Signal der Fig. 3a) schneller abklingendes Signal SS2(t) (mit der Ab­ klingdauer Δt2), das sich ergibt, wenn sich der Sensor 16 bei der impulsförmigen Erregung über dem Sektor S2 mit mitt­ lerer zusätzlicher Dämpfungswirkung aufhält. Die Fig. 3c) schließlich zeigt das schnell abklingende Signal SS3(t), das sich ergibt, wenn sich der Sensor 16 im Erregungszeitpunkt über dem stark dämpfenden Sektor S3 befindet, und das die Abklingdauer Δt3 aufweist. Der Mikrocontroller 18 stellt in der Regel die Abklingdauer der Schwingkreissignale fest und ermittelt daraus die aktuelle Stellung des Rotors 10, d. h. also den Sektor, der sich im Erregungszeitpunkt gerade unter dem Sensor 16 befindet.The 3 different signals of the sensor oscillating circuit 16 resulting from the 3 different positions of the rotor 10 explained above are shown in FIG. 3. Fig. 3a) shows the signal S S1 (t), which results when the sensor 16 is in the pulse-shaped excitation of its resonant circuit over the sector S1. This signal S S1 (t) has a relatively long decay time Δt1 due to the lack of additional damping by the sector S1. Accordingly, FIG. 3b) shows a signal S S2 (t) which decays faster compared to the signal of FIG. 3a (with the decay duration Δt2), which results when the sensor 16 is in the case of the pulse-shaped excitation over the sector S2 with a medium additional damping effect. FIG. 3c) finally shows the quickly decaying signal S S3 (t) that results when the sensor 16 is in the energization timing to the high-damping sector S3, and which has the decay time .DELTA.t3. The microcontroller 18 generally determines the decay time of the resonant circuit signals and uses this to determine the current position of the rotor 10 , that is to say the sector that is just below the sensor 16 at the time of excitation.

Aus der sich bei aufeinanderfolgenden Erregungszeitpunkten des Sensors 16 ergebenden ermittelten Sektorsequenz kann der Mikrocontroller dann die Drehrichtung des Rotors 10 ermit­ teln, da sich jeder Drehrichtung eindeutig eine bestimmte Sequenz zuordnen läßt: The microcontroller can then determine the direction of rotation of the rotor 10 from the determined sector sequence resulting from successive excitation times of the sensor 16 , since each direction of rotation can be uniquely assigned a specific sequence:

Bei Drehung des Rotors im Uhrzeigersinn (siehe die Fig. 1) ergibt sich die Sequenz 1:
When the rotor is turned clockwise (see Fig. 1), sequence 1 results:

S1, S3, S2, S1, S3, S2, S1, S3, S2,. . . .S1, S3, S2, S1, S3, S2, S1, S3, S2 ,. . . .

Bei Drehung des Rotors entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt sich die Sequenz 2:
Sequence 2 results when the rotor is turned counterclockwise:

S1, S2, S3, S1, S2, S3, S1, S2, S3,. . . .S1, S2, S3, S1, S2, S3, S1, S2, S3 ,. . . .

Es ist klar, daß eine Bestimmung der Drehrichtung bei einem Rotor mit nur 2 Sektoren mit unterschiedlichen Dämpfungs­ eigenschaften nicht möglich wäre, da sich bei jeder Dreh­ richtung die gleiche Sequenz S1, S2, S1, S2,. . . ergeben wür­ de.It is clear that a determination of the direction of rotation in a Rotor with only 2 sectors with different damping properties would not be possible, because with every turn direction the same sequence S1, S2, S1, S2 ,. . . would result de.

Die in der Fig. 1 dargestellte Rotorkonfiguration kann na­ türlich auf vielfältige Weise abgewandelt werden, ohne daß das erfindungsgemäße Prinzip verlassen wird. Unter einem Rotor soll hier nur ein rotierendes Element beliebiger Form verstanden werden. Die Sektoren brauchen nicht unbedingt Sektoren im geometrischen Sinn zu sein, sondern können be­ liebig geformte Bereiche des Rotors sein, die sich bei des­ sen Drehung in Hinsicht auf einen fest positionierten Sensor in unterschiedlicher Weise dämpfend auf diesen auswirken. Die Unterschiede in den magnetischen Eigenschaften der Sek­ toren können nicht nur dadurch erzielt werden, daß bei die­ sen jeweils unterschiedlich große Teilflächen aus magne­ tischem Material bestehen oder mit magnetischem Material beschichtet sind, sondern auch auf andere Weise, z. B. da­ durch, daß sie aus Materialen mit jeweils unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften bestehen oder mit solchen be­ schichtet sind. Die Zahl der Sektoren mit jeweils unter­ schiedlichen magnetischen Eigenschaften kann natürlich auch größer als drei sein.The rotor configuration shown in FIG. 1 can of course be modified in a variety of ways without departing from the principle according to the invention. A rotor is to be understood here only as a rotating element of any shape. The sectors do not necessarily have to be sectors in the geometrical sense, but can be arbitrarily shaped areas of the rotor which, when rotated with respect to a fixedly positioned sensor, have different damping effects on the latter. The differences in the magnetic properties of the gates can be achieved not only by the fact that in these sen differently sized partial areas consist of magnetic material or are coated with magnetic material, but also in other ways, e.g. B. since that they consist of materials with different magnetic properties or are coated with such be. The number of sectors, each with different magnetic properties, can of course also be greater than three.

In der Fig. 4 ist eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des in der Fig. 1 dargestellten Rotors 10 dargestellt, die eine besonders vorteilhafte und einfach aufgebaute Signalaufbereitungsschaltung 20 aufweist. Eine solche Schaltung ist auch in der oben erwähnten deutschen Patentanmeldung beschrieben. FIG. 4 shows a circuit arrangement for determining the state of motion of the rotor 10 shown in FIG. 1, which has a particularly advantageous and simply constructed signal processing circuit 20 . Such a circuit is also described in the above-mentioned German patent application.

Die Signalaufbereitungsschaltung 20 enthält hier einen PNP- Transistor T dessen Basis-Emitter-Strecke parallel zum Schwingkreis L, C des Sensors 16 geschaltet ist. Dabei liegt an der Basis des Transistors T ein Vorwiderstand RB, der dazu dient, den Basisstrom auf die gewünschte Höhe einzu­ stellen. Der Kollektoranschluß des Transistors T ist über einen Widerstand RC, der der Einstellung des Kollektor­ stroms dient, mit einem Speicherkondensator CS verbunden, der parallel mit einem Entladewiderstand RE verbunden ist. Eine Elektrode des Speicherkondensators CS liegt an einem Signaleingang 24 des Mikrocontrollers 18, während die andere Elektrode an Masse liegt.The signal conditioning circuit 20 here contains a PNP transistor T whose base-emitter path is connected in parallel to the resonant circuit L, C of the sensor 16 . There is a series resistor R B at the base of the transistor T, which serves to set the base current to the desired level. The collector terminal of the transistor T is connected via a resistor R C , which is used to adjust the collector current, to a storage capacitor C S, which is connected in parallel to a discharge resistor R E. One electrode of the storage capacitor C S is connected to a signal input 24 of the microcontroller 18 , while the other electrode is connected to ground.

Der Mikrocontroller 18 ist ein Mikroprozessor, der speziell für die Anwendung in Verbindung mit einem Umdrehungsdetektor entworfen ist, z. B. der im Handel erhältliche MSP 430 von Texas Instruments. Er übernimmt die Auswertung der Sensor­ signale und die Ablaufsteuerung des Umdrehungsdetektors. Er liegt zwischen der Versorgungsspannung Vcc und Masse und besitzt einen Ausgang 22, der mit dem Schwingkreis L, C ver­ bunden ist und über den der Schwingkreis L, C durch den Mikrocontroller 18 zeitgesteuert erregt werden kann, indem er kurzzeitig mit Masse verbunden wird. Der Signaleingang 24 des Mikrocontrollers 18 weist eine Eingangsspannungsschwelle VS auf.The microcontroller 18 is a microprocessor specially designed for use in connection with a rotation detector, e.g. B. the commercially available MSP 430 from Texas Instruments. It takes over the evaluation of the sensor signals and the sequence control of the rotation detector. It lies between the supply voltage V cc and ground and has an output 22 which is connected to the resonant circuit L, C and via which the resonant circuit L, C can be excited in a time-controlled manner by the microcontroller 18 by being briefly connected to ground. The signal input 24 of the microcontroller 18 has an input voltage threshold V S.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Detektors mit der in der Fig. 4 dargestellten Signalaufbereitungsschaltung an Hand der Fig. 4 und 5 beschrieben.The operation of the detector with the signal conditioning circuit shown in FIG. 4 is described below with reference to FIGS. 4 and 5.

Zum Zeitpunkt t1 löst der Mikrocontroller 18 über seinen Steuerausgang 22 die Erregung des Sensors 16 aus, indem er diesen kurzzeitig mit Masse verbindet. Es werde angenommen, daß der Sensor 16 zu diesem Zeitpunkt dem magnetisch stark dämpfenden Sektor S3 des Rotors 10 gegenüberliegt. Daher führt der Schwingkreis L, C des Sensors 16 eine stark ge­ dämpfte Schwingung aus, wie es im linken Teil des Signal­ diagramms der Fig. 3a dargestellt ist. Dabei wird jedesmal, wenn die Spannungsamplitude des Sensorsignals die Summe aus der Versorgungsspannung VCC und der Basis-Emitter-Spannung VBE des Transistors T überschreitet (siehe die gestrichelte Waagerechte in der Fig. 5A), der Transistor T durch­ geschaltet, so daß der Speicherkondensator CS auf Spannungs­ werte aufgeladen wird, die über der Versorgungsgleich­ spannung VCC liegen, was im linken Teil der Fig. 5b) dar­ gestellt ist. Der Speicherkondensator CS wird entladen, so­ bald die Schwingungsamplituden die Summe aus der Versor­ gungsspannung Vcc und der Basis-Emitter Spannung VBE nicht mehr überschreiten können.At time t 1 , microcontroller 18 triggers excitation of sensor 16 via its control output 22 by briefly connecting it to ground. It is assumed that the sensor 16 is at this time opposite the magnetically strongly damping sector S3 of the rotor 10 . Therefore, the resonant circuit L, C of the sensor 16 performs a highly damped vibration, as shown in the left part of the signal diagram of Fig. 3a. Here, each time the voltage amplitude of the sensor signal exceeds the sum of the supply voltage V CC and the base-emitter voltage VBE of the transistor T (see the dashed horizontal line in FIG. 5A), the transistor T is switched on, so that the storage capacitor C S is charged to voltage values that are above the DC supply voltage V CC , which is shown in the left part of Fig. 5b). The storage capacitor C S is discharged as soon as the oscillation amplitudes cannot exceed the sum of the supply voltage Vcc and the base-emitter voltage V BE .

Der Mikrocontroller 18 kann die Länge Δt3 des von der Sig­ nalaufbereitungsschaltung 20 empfangenen Signals z. B. durch Vergleich mit dem Grundtakt eines im Mikrocontroller 18 ein­ gebauten (nicht dargestellten) Taktgenerators bestimmen. Dafür genügt es, wenn der Grundtakt des Mikrocontrollers im Bereich der Schwingkreisfrequenz liegt, z. B. bei einem Wert von 1 MHz.The microcontroller 18 can the length Δt 3 of the signal received from the signal conditioning circuit 20 z. B. by comparison with the basic clock of a built in the microcontroller 18 (not shown) clock generator. For this it is sufficient if the basic clock of the microcontroller is in the range of the resonant circuit frequency, e.g. B. at a value of 1 MHz.

Der Mikrocontroller 18 kann also durch Auswertung des emp­ fangenen Sensorsignals bestimmen, welcher Rotorsektor im Erregungszeitpunkt gerade dem Sensor gegenüberliegt.The microcontroller 18 can thus determine which rotor sector is currently opposite the sensor at the time of excitation by evaluating the received sensor signal.

Zum Zeitpunkt t2 löst der Mikrocontroller 18 über seinen Steuerausgang 22 erneut den Sensors 16 aus, indem er diesen kurzzeitig mit Masse verbindet. Es wird angenommen, daß sich der Rotor 10 im Zeitintervall zwischen t2 und t1 gegen den Uhrzeigersinn gedreht hat, so daß zu diesem Zeitpunkt der magnetisch nichtdämpfende Sektor S1 des Rotors 10 unter dem Sensor 16 liegt. Der Schwingkreis L, C des Sensors 16 führt dann eine in im rechten Teil der Fig. 5a) dargestellte schwach gedämpfte Schwingung aus. Dabei wird jedesmal, wenn die Spannungsamplitude des Sensorsignals die Summe aus der Versorgungsspannung VCC und der Basis-Emitter-Spannung VBE des Transistors T überschreitet, der Transistor T durchge­ schaltet, so daß der Speicherkondensator CS auf Spannungs­ werte aufgeladen wird, die über der Versorgungsgleich­ spannung VCC liegen, was rechts in der Fig. 5b) zu erkennen ist. Der Speicherkondensator CS wird auch hier entladen, sobald die Schwingungsamplituden die Summe aus der Versor­ gungsspannung VCC und der Basis-Emitter-Spannung VBE nicht mehr überschreiten können. Am Eingang 24 des Mikro­ controllers 18 entsteht so wieder ein Impuls, dessen Dauer der Abklingdauer des Sensorschwingkreises proportional ist, wobei die Impulsdauer Δt1 den Bewegungszustand des Rotors 10 charakterisiert.At time t 2 , microcontroller 18 again triggers sensor 16 via its control output 22 by briefly connecting it to ground. It is assumed that the rotor 10 has rotated counterclockwise in the time interval between t 2 and t 1 , so that at this time the magnetically non-damping sector S1 of the rotor 10 lies under the sensor 16 . The resonant circuit L, C of the sensor 16 then executes a weakly damped oscillation shown in the right part of FIG. 5a). Each time the voltage amplitude of the sensor signal exceeds the sum of the supply voltage V CC and the base-emitter voltage V BE of the transistor T, the transistor T switches through, so that the storage capacitor C S is charged to voltage values which are about the DC supply voltage are V CC , which can be seen on the right in Fig. 5b). The storage capacitor C S is discharged here as soon as the vibration amplitudes can no longer exceed the sum of the supply voltage V CC and the base-emitter voltage V BE . At the input 24 of the micro controller 18 , a pulse thus arises again, the duration of which is proportional to the decay time of the sensor resonant circuit, the pulse duration Δt 1 characterizing the state of motion of the rotor 10 .

Der Vorteil der oben beschriebenen Signalaufbereitungs­ schaltung, bei der der Mikroprozessor nicht jeden einzelnen Schwingungsimpuls des Schwingkreises, sondern pro Schwing­ kreiserregung nur einen einzigen die Abklingdauer repräsen­ tierenden Impuls, auswerten muß, besteht darin, daß ein re­ lativ langsamer und damit preiswerter Mikroprozessor verwen­ det werden kann.The advantage of the signal processing described above circuit in which the microprocessor does not use every single one Vibration impulse of the resonant circuit, but per oscillation circular excitation represent only one decay duration ting impulse, must evaluate that a right relatively slow and therefore inexpensive microprocessor can be detected.

Claims (6)

1. Detektor zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und Dreh­ richtung mit einem Rotor, der mindestens 3 Sektoren auf­ weist, deren magnetische Eigenschaften sich jeweils vonein­ ander unterscheiden, und einer Schaltungsanordnung zur Fest­ stellung des Bewegungszustands des Rotors mit einem angren­ zend an den Rotor angeordneten Sensor, der einen Schwing­ kreis enthält, der zeitgesteuert impulsförmig erregbar ist und durch die Sektoren des Rotors unterschiedlich derart gedämpft wird, daß die Abklingdauer der bei impulsförmiger Erregung erzeugten Schwingung von den magnetischen Eigen­ schaften des dem Schwingkreis angenäherten Sektors abhängt, und einer Signalauswerteschaltung, die die Schwingkreis­ signale empfängt und auswertet, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteschaltung aus einem Mikroprozessor (18) und einer Signalaufbereitungsschaltung (20) besteht, die die Schwingkreissignale in eine für den Mikroprozessor (18) ver­ wertbare Form bringt und so aufgebaut ist, daß sie aus jeder bei einer impulsförmigen Erregung des Sensorschwingkreises (16) entstehenden Schwingungssignalfolge ein einziges Gleichspannungssignal erzeugt, dessen Pegel eine Eingangs­ spannungsschwelle (VS) des Mikroprozessors (18) so lange kontinuierlich überschreitet, wie die Schwingungsamplituden der Schwingungssignalfolge einen bestimmten Schwellwert überschreiten.1.Detector for determining the speed of rotation and direction of rotation with a rotor which has at least 3 sectors, the magnetic properties of which differ from one another, and a circuit arrangement for determining the state of motion of the rotor with a sensor arranged adjacent to the rotor, which contains an oscillating circuit, which can be excited in a time-controlled manner and is damped differently by the sectors of the rotor in such a way that the decay time of the oscillation generated in the case of pulsed excitation depends on the magnetic properties of the sector approximating the oscillating circuit, and a signal evaluation circuit which the oscillating circuit Receives and evaluates signals, characterized in that the signal evaluation circuit consists of a microprocessor ( 18 ) and a signal conditioning circuit ( 20 ) which brings the resonant circuit signals into a form which can be used by the microprocessor ( 18 ) and is constructed in such a way that ß it generates a single DC voltage signal from each oscillation signal sequence resulting from a pulsed excitation of the sensor oscillating circuit ( 16 ), the level of which continuously exceeds an input voltage threshold (V S ) of the microprocessor ( 18 ) as long as the oscillation amplitudes of the oscillation signal sequence exceed a certain threshold value. 2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufbereitungsschaltung (20) einen bipolaren Transistor (T) umfaßt, dessen Basis-Emitter-Strecke parallel mit dem Sensorschwingkreis (16) verbunden ist, der Kollektoranschluß des Transistors (T) mit einem an Masse angeschlossenen und mit dem Mikroprozessor (18) verbundenen Speicherkondensator (CS) verbunden ist, der parallel mit einem Entladewiderstand (RE) verbunden ist, wobei der Sensorschwingkreis (16) an einer Versorgungsgleichspannung (Vcc) liegt, die über der Eingangsspannungsschwelle (VS) des Mikroprozessors (18) liegt, und die Erregung des Sensorschwingkreises (16) durch eine kurzzeitige Schaltverbindung zur Masse erfolgt.2. Detector according to claim 1, characterized in that the signal conditioning circuit ( 20 ) comprises a bipolar transistor (T), whose base-emitter path is connected in parallel to the sensor resonant circuit ( 16 ), the collector terminal of the transistor (T) with one Ground connected and connected to the microprocessor ( 18 ) connected storage capacitor (C S ), which is connected in parallel to a discharge resistor (RE), the resonant circuit ( 16 ) being connected to a DC supply voltage (V cc ) which is above the input voltage threshold (V S ) of the microprocessor ( 18 ), and the excitation of the sensor resonant circuit ( 16 ) takes place by means of a brief switching connection to ground. 3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) aus einer kreisförmigen Scheibe mit 3 Sektoren (S1, S2, S3) besteht, deren Zentriwinkel jeweils 120° betragen.3. Detector according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor ( 10 ) consists of a circular disc with 3 sectors (S1, S2, S3), the central angle of which is 120 °. 4. Detektor nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Sektoren (S1, S2, S3) dadurch erzeugt werden, daß unter­ schiedlich große Teilflächen der Sektoren (S1, S2, S3) aus magnetischem Material bestehen oder mit magnetischem Mate­ rial beschichtet sind.4. Detector according to claim 1, 2, or 3, characterized net that the different magnetic properties of the sectors (S1, S2, S3) are generated in that under different areas of the sectors (S1, S2, S3) magnetic material or with magnetic mate rial are coated. 5. Detektor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sektor (S1) aus nichtmagnetischem Material besteht, der zweite Sektor (S2) in dem Bereich eines äußeren Kreisrings der Scheibe, der durch einen Radius r, der klei­ ner als der Radius der Scheibe ist, und den Scheibenradius definiert wird, aus magnetischem Material besteht oder mit magnetischem Material beschichtet ist, und der dritte Sektor (S3) praktisch vollständig aus magnetischem Material besteht oder mit magnetischem Material beschichtet ist, wobei der Sensorschwingkreis (16) während der Drehung des Rotors (10) über der Rotorscheibe auf einer durch den Radius r definier­ ten Kreisumfangslinie angeordnet ist.5. Detector according to claim 3 and 4, characterized in that the first sector (S1) consists of non-magnetic material, the second sector (S2) in the region of an outer annulus of the disc, which by a radius r, the smaller than that Radius of the disk, and the disk radius is defined, consists of magnetic material or is coated with magnetic material, and the third sector (S3) consists almost entirely of magnetic material or is coated with magnetic material, the sensor resonant circuit ( 16 ) during the Rotation of the rotor ( 10 ) above the rotor disc is arranged on a circumferential line defined by the radius r th. 6. Detektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Sektoren (S1, S2, S3) dadurch erzeugt werden, daß sie aus Materialien mit unterschiedlichen magnetischen Eigen­ schaften bestehen oder mit solchen beschichtet sind.6. Detector according to claim 1, 2 or 3, characterized net that the different magnetic properties of the sectors (S1, S2, S3) are generated in that they  made of materials with different magnetic properties exist or are coated with such.
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