DE19750304A1 - Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines Teils einschließlich der Drehrichtung - Google Patents
Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines Teils einschließlich der DrehrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen der Drehung eines
Teils einschließlich der Drehrichtung mit einem eine Vielzahl von Polpaaren
aufweisenden Impulsrad, einem Sensor und einer Steuereinrichtung zum Aus
werten der Sensorsignale.
Eine derartige Vorrichtung ist in der DE 34 31 232 C2 als bekannt ausgewiesen.
Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die Winkellage einer Motorkurbelwelle
dadurch erfaßt, daß an einem scheibenförmigen Impulsrad Fahnen unterschied
licher Breite angeordnet sind, wobei die Vorderkanten der Fahnen in gleichen
Winkelabständen voneinander angeordnet sind. Die Anzahl der Fahnen auf der
Scheibe entspricht der Zahl der Zylinder des Motors, und die Winkelabstände
zwischen den Vorderkanten und den Hinterkanten jeder Fahne kennzeichnen den
zugeordneten Motorzylinder. Eine Drehung in Gegenrichtung wird dadurch fest
gestellt, daß die Hinterkanten der Fahnen einen von dem gleichen Winkelabstand
der Vorderkanten unterschiedlichen Winkelabstand aufweisen. Zum Erfassen der
Drehrichtung muß die jeweilige Zahnbreite bekannt sein, um die Auswertung
vornehmen zu können. Hierdurch ergibt sich insbesondere bei erhöhter Anzahl
von Zähnen ein relativ hoher Aufwand bei der Auswertung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge
nannten Art bereitzustellen, bei der eine Auswertung der Drehung einschließlich
der Drehrichtung mit verhältnismäßig geringem Aufwand erzielt wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Hiernach ist
vorgesehen, daß das Impulsrad mit in einer Drehrichtung zunehmendem Tast
verhältnis von Polpaar zu Polpaar ausgebildet ist und daß die Drehrichtung aus
der Zunahme oder fehlenden Zunahme des Tastverhältnisses bestimmbar ist.
Zum Erfassen der Drehrichtung ist lediglich erforderlich festzustellen, ob eine
Zunahme des Tastverhältnisses vorliegt oder nicht. Aus der Zunahme des Tast
verhältnisses kann auf die eine Drehrichtung geschlossen werden, während bei
fehlender Zunahme die andere Drehrichtung vorliegt. Insbesondere kann aus der
Abnahme des Tastverhältnisses, identische Flanken wie bei der Zunahme ange
nommen, auf eine Drehung in Gegenrichtung geschlossen werden. Die Steuer
einrichtung mit der Auswerteeinrichtung ist relativ einfach ausgebildet, wobei
die Auswertung mittels eines einfachen Programmes in einem Microcontroller als
Steuereinrichtung erfolgen kann.
Eine Vielzahl von Polpaaren für eine feine Auflösung der Drehung auch bei einer
geringen Anzahl unterschiedlicher Tastverhältnisse läßt sich dadurch erzielen,
daß das Impulsrad über eine volle Umdrehung in mehrere Bereiche mit zuneh
mendem Tastverhältnis aufgeteilt ist, wobei das Tastverhältnis zu Beginn eines
jeden Bereiches mit einem neuen Startwert beginnt.
Eine einfache Ausgestaltung mit entsprechend einfacher Auswertung besteht
darin, daß jeder Bereich gleich ausgebildet ist.
Mit der Maßnahme, daß pro Polpaar ein gleicher Winkelbereich gewählt ist, kann
auf einfache Weise eine Änderung der Drehgeschwindigkeit separiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug
nahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch ein Impulsrad mit unterschiedlichen Tastverhältnissen
von Polpaaren,
Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Zunahme der Tastverhält
nisse und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Erfassen der
Drehung des Impulsrades.
Fig. 1 zeigt ein Impulsrad P, das an seinem Umfangsbereich eine Vielzahl von
Polpaaren aufweist, die schematisch als Zähne Z und Lücken L dargestellt sind.
Entsprechend können die Polpaare auch durch Nord- und Süd-Pole von Magnet
elementen oder ähnliche Paare unterscheidbarer Zustände gebildet sein. Dafür
wird anmeldungsgemäß stets der Ausdruck Polpaar verwendet.
Die Zähne Z und Lücken L pro Polpaar erstrecken sich jeweils über gleiche
Drehwinkel α, wobei jedoch ihre Tastverhältnisse T1 bis T4 Zahn/Lücke bzw.
Nord-/Süd-Pol in der mit einem Pfeil gekennzeichneten Drehrichtung über einen
Bereich β zunehmen, der in Fig. 1 beispielhaft 1/4 Umdrehung umfaßt. An
schließend springt das Tastverhältnis wieder auf den Wert T1 und steigt wieder
über 1/4 Umdrehung bis zum Wert T4 an, um anschließend wieder auf den Start
wert T1 zu springen und so fort, bis eine volle Umdrehung erreicht ist.
In Fig. 2 ist das Tastverhältnis T über der Zeit t dargestellt, wie es sich
beispielsweise über zwei Bereiche hinweg an einem bezüglich des Impulsrades
P fest angeordneten Sensor S bei einer gewissen Drehgeschwindigkeit ergibt.
Wie Fig. 3 zeigt, wird ein mittels des Sensors S erfaßtes Sensorsignal an eine
Steuereinrichtung ST in Form eines Microcontrollers gegeben, in dem mittels
eines entsprechenden Programmes aus dem Sensorsignal gewünschte Werte der
Drehung einschließlich der Drehrichtung meßbar sind.
Die Drehrichtung wird daraus bestimmt, daß in der in Fig. 1 angegebenen Dreh
richtung das Tastverhältnis über die Bereiche β ständig zunimmt, wenn die an
steigenden Flanken der Zähne Z zugrundegelegt werden. In umgekehrter Dreh
richtung hingegen nimmt das Tastverhältnis ständig ab, wenn dieselben Zahn
flanken zugrundegelegt werden. Um die Drehrichtungen zu unterscheiden, ge
nügt es bereits festzustellen, ob die Tastverhältnisse zunehmen oder nicht.
Drehgeschwindigkeitsänderungen können leicht dadurch bestimmt werden, daß
die Drehwinkel α in unterschiedlichen Zeiten überstrichen werden, so daß die
Drehgeschwindigkeitsänderungen mittels des Programmes auf einfache Weise
von den Daten zur Ermittlung der Drehrichtung separiert werden können.
Mit den angegebenen Maßnahmen kann mit relativ geringem Hardware- und
Software-Aufwand die Drehrichtung neben anderen die Drehung kennzeich
nenden Größen auf einfache Weise gemessen werden. Bei einem vorhandenen
System mit einem Polrad gleicher Zähne braucht zum Verwirklichen der be
schriebenen Vorrichtung lediglich das Polrad ausgetauscht und die Auswerte-
Software geändert zu werden. Anstelle einer Auswerte-Software läßt sich die
Auswertung auch mit einer relativ einfachen Logikschaltung erreichen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Erfassen der, Drehung eines Teils einschließlich der
Drehrichtung mit einem eine Vielzahl von Polpaaren aufweisenden Impulsrad
(P), einem Sensor (S) und einer Steuereinrichtung (ST) zum Aus
werten der Sensorsignale,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Impulsrad (P) mit in einer Drehrichtung zunehmendem Tastver
hältnis (T, T1 bis T4) von Polpaar zu Polpaar ausgebildet ist und
daß die Drehrichtung aus der Zunahme oder fehlenden Zunahme des
Tastverhältnisses bestimmbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Impulsrad (P) über eine volle Umdrehung in mehrere Bereiche (β)
mit zunehmendem Tastverhältnis (T, T1 bis T4) aufgeteilt ist, wobei das
Tastverhältnis (T, T1 bis T4) zu Beginn eines jeden Bereiches (ß) mit einem
neuen Startwert (T1) beginnt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Bereich (β) gleich ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß pro Pol paar (Z, L) ein gleicher Winkelbereich (α) gewählt ist.
Priority Applications (2)
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