DE202005011190U1 - Drehwinkelsensor - Google Patents

Drehwinkelsensor Download PDF

Info

Publication number
DE202005011190U1
DE202005011190U1 DE202005011190U DE202005011190U DE202005011190U1 DE 202005011190 U1 DE202005011190 U1 DE 202005011190U1 DE 202005011190 U DE202005011190 U DE 202005011190U DE 202005011190 U DE202005011190 U DE 202005011190U DE 202005011190 U1 DE202005011190 U1 DE 202005011190U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
angle
disc
rotation sensor
sections
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202005011190U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Original Assignee
Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH filed Critical Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Priority to DE202005011190U priority Critical patent/DE202005011190U1/de
Publication of DE202005011190U1 publication Critical patent/DE202005011190U1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Abstract

Drehwinkelsensor (1) für einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur, mit einer drehbar gelagerten Scheibe (2), die drehfest mit einer Antriebswelle (3) verbunden ist, aus einem transluzenten Material besteht und mit einer Mehrzahl kreisförmiger konzentrischer Bahnen (4, 4', 4") versehen ist, die Abschnitte (5) verminderter Lichtdurchlässigkeit – verglichen mit anderen Abschnitten (6) der jeweiligen Bahn (4, 4', 4") – aufweisen, wobei jeder Bahn (4, 4', 4") mindestens ein lichtempfindliches Element (7) zugeordnet ist, das durch die Scheibe (2) hindurch mit Licht aus mindestens einer Lichtquelle (8) beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit von der empfangenen Lichintensität ein Ausgangssignal erzeugt, wobei mittels einer Auswerteelektronik aus der Kombination der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente (7) die Winkelstellung der Scheibe (2) und des damit koppelbaren Stellantriebs ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweisenden Abschnitte (5) der Bahnen (4, 4', 4") drucktechnisch aufgebracht sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor für einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur, mit einer drehbar gelagerten Scheibe, die drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, aus einem transluzenten Material besteht und mit einer Mehrzahl kreisförmiger konzentrischer Bahnen versehen ist, die Abschnitte verminderter Lichtdurchlässigkeit oder geringeren Lichtreflexionsvermögens – verglichen mit anderen Abschnitten der jeweiligen Bahn – aufweisen, wobei jeder Bahn mindestens ein lichtempfindliches Element zugeordnet ist, das durch die Scheibe hindurch mit Licht von mindestens einer Lichtquelle oder unter einem Ausfallwinkel über der Scheibe mit unter einem Einfallwinkel einfallendem und reflektiertem Licht von der Lichtquelle beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit der empfangenen Lichtintensität ein Ausgangssignal erzeugt, wobei mittels einer Auswerteelektronik aus der Kombination der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente die Winkelstellung der Scheibe und des damit koppelbaren Stellantriebs ableitbar ist.
  • Im Armaturbereich, insbesondere für Stellantriebe, sind derartige Drehwinkelsensoren aus Kostengründen nicht gebräuchlich, allerdings wird z.B. von der Firma HEIDENHAIN ein Drehgeber hergestellt, der ebenfalls eine drehbar gelagerte Scheibe aufweist, die mit einer kreisförmiger konzentrischer Bahnen versehen ist und die ein feines Strichgitter aufweist, welches photoelektrisch abgetastet wird, wobei allerdings der Bahn mehrere lichtempfindliche Elemente, insbesondere Photoelemente zugeordnet sind, die durch die Scheibe hindurch mit Licht aus einer Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode beaufschlagbar sind, wobei das von der Lichtquelle emittierte Licht zuvor von einem Kondensor gebündelt wird und durch eine Abtastplatte hindurch strahlt. Die Abtastplatte ist in geringem Abstand zur drehbare gelagerten Scheibe angeordnet und trägt vier Felder mit einer Gitterteilung und ein Feld mit einer Referenzmarken-Teilung. Alle Felder werden von dem durch den Kondensor parallel ausgerichteten Lichtbündel durchstrahlt, wobei der Lichtstrahl je nach Drehung der Teilscheibe moduliert und seine Intensität von den Photoelementen hinter der Scheibe erfasst wird. Für Stellantriebe ist der auf der Inkrementmesstechnik basierende HEIDENHAIN-Drehgeber nicht ohne weiteres geeignet, da eine Absolutmessung der Scheibenposition erst nach einem Referenzlauf durchführbar ist. Das ist beispielsweise bei einer Stromabschaltung im Bereich von Sicherheitskreisläufen, wie beispielsweise in Kühlkreisläufen bei Kernkraftwerken, nicht optimal bzw. tolerierbar.
  • Zudem sind absolut messende Drehwinkelsensoren bekannt, bei denen die Winkelposition als digitale Information auf der Scheibe enthalten ist. Damit steht im Gegensatz zum HEIDENHAIN-Drehgeber nach dem Einschalten, nach Stromunterbrechungen oder nach dem Überschreiten der Grenzfrequenz die genaue Position als digitales Bit-Muster zur Verfügung. Die Scheibe ist in mehrere Bänder oder Spuren aufgeteilt, die jeweils von einem optischen Sensor abgetastet werden. Die Werte werden digitalisiert und können als Kodierung am Ausgang des Drehwinkelsensors abgegriffen werden. Am häufigsten wird der einschrittige Gray-Code verwendet, der prinzipiell in DUBBEL, Taschenbuch für den Maschienenbau, 14. Auflage, S. 1262 beschrieben ist und bei dem sich pro Messschritt nur eine Code-Information ändert und der daher leicht auf Übertragungsfehler hin überwacht werden kann. Verbreitet sind auch die Binär- und die BCD- Kodierung. Sowohl inkrementale als auch absolute Impulsgeber sind in der Regel mit optoelektronischer Abtastung erhältlich.
  • Die Auflösung der Winkelposition wird bei bekannten Drehwinkelsensoren durch die Strichzahl der Scheibe bestimmt. Die Scheibe ist entsprechend der Auflösung in eine bestimmte Anzahl von Schlitzen aufgeteilt, die an einem Strichgitter vorbeigedreht werden. Dieses Strichgitter wird von einer Lichtquelle (LED) beleuchtet. Ein lichtempfindlicher Fototransistor hinter der Scheibe empfängt die Lichtimpulse und wandelt diese in elektrische Signale um. Diese Signale werden verstärkt und in Rechteckimpulse umgeformt. Die Signalpegel hängen von der nachgeschalteten Impulselektronik ab. Diese Elektroniken sind im Regelfall in einen Geber integriert, können aber auch extern untergebracht werden.
  • Aufgrund der feinen Unterteilung der Scheibe in massive Abschnitte und Schlitze nach dem jeweilig verwendeten Code ist ein hoher Aufwand erforderlich, die Scheiben so zu gestalten, dass keine Fehler in der Unterteilung schon bei der Produktion der Scheiben oder während des Betriebs des Drehwinkelsensors entsteht, etwa durch Grate oder Verschmutzungen, die die Schlitze überdecken.
  • Der Aufwand für die Scheibenherstellung führt zu erheblichen Herstellungskosten der Drehwinkelsensoren, so dass diese nur für besonders exakte Messungen in Bereichen genutzt werden, wo eine Geringhaltung der Kosten nicht oberste Priorität hat. Zudem muss zur Erreichung einer hohen Präzision eine aufwändige Linsenoptik verwendet werden, welche ebenfalls zu hohen Herstellungskosten beiträgt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Code – Scheibe zu schaffen, die erheblich kostengünstiger hergestellt werden kann und dennoch hinreichend exakte Winkelmessungen erlaubt.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweisenden Abschnitte der Bahnen drucktechnisch aufgebracht sind oder alternativ, dass die ein geringeres Lichtreflexionsvermögen aufweisenden Abschnitte der Bahnen drucktechnisch aufgebracht sind.
  • Die Anwendung der Drucktechnik in diesem technischen Präzisionsbereich erlaubt aufgrund der damit einhergehenden Reduktion der Kosten auf einen Bruchteil der üblichen Herstellungsaufwendungen die Erschließung völlig neuer Anwendungsfelder. Insbesondere die Siebdrucktechnik hat sich in diesem Zusammenhang als effizient und qualitativ hinreichend herausgestellt. Bei dem erfindungsgemäßen Drehwinkelgeber kann auf besondere optische Linsen mit und ohne Vergütung und andere technisch aufwändige Optik-Komponenten völlig verzichtet werden.
  • Die zum Bedrucken gewählte Scheibe kann aus Kunststoffmaterial, insbesondere PVC oder PC, oder aber aus Papier, Pappe, Holz, Metall, Glas oder irgendeinem anderen Material bestehen, sofern es zum Bedrucken geeignet ist und eine gewisse Stabilität aufweist. Die Grenzen der Auflösung der Winkelpositionen werden durch die Erfindung nicht erheblich nach unten verschoben, da durch die Drucktechnik mit einer Auflösung von z.B. 600 dpi noch genügend feine Unterteilungen der Abschnitte der Bahnen erreichen werden können, als es durch mechanische, plastische und übrige Ausformungen der Code-Strukturen der Scheiben, insbesondere durch Einätzen der Bahnabschnitte, zumindest bei deren Massenproduktion möglich wäre. Damit bilden die physikalischen Ausmaße der optoelektronischen Elemente, die die Bahnen abtasten, die Grenzen der Auflösung der Winkelpositionen bei in Massenproduktion hergestellten Drehwinkelsensoren mit drucktechnisch hergestellten Scheiben.
  • Selbstverständlich können zwischen den Extremen des quasi völlig opaken und nicht reflektierenden Schwarzdrucks und eines Nichtbedruckens der Scheibe alle Zwischenstufen gewählt werden, um die Intensitäten des durchscheinenden bzw. reflektierten Lichtes in mehr als zwei Zuständen für eine entsprechende Mehrinformation zu nutzen. Im übrigen hätten derartige Zwischenstufen in der bekannten massiven Ausführung der Bahnen keine Entsprechung, jedoch ist die dem Binärsystem entsprechende zweiteilige Ausführung der Bahnen, also der Schwarzdruck und der unbedruckte Zustand, die am einfachsten zu realisierende. Ebenso ist es durch Farbdruck möglich, Filter zu schaffen, um bestimmte Spektralanteile des Lichtes auszublenden oder passieren zu lassen und so bei entsprechenden lichtempfindlichen Elementen ebenfalls einen Informationszuwachs zu erreichen. Doch wird man erfindungsgemäß meist auf übliche filterlose Scheiben bzw. Lichtquellen zurückgreifen, die ein weites Lichtspektrum durchlassen bzw. emittieren können.
  • In einer Weiterbildung kann der Drehwinkelsensor so ausgebildet werden, dass die Lichtquelle und die lichtempfindlichen Elemente auf einer gemeinsamen Platine angeordnet sind und dass einer Lichtleiteinrichtung das von der Lichtquelle emittierte Licht an die den lichtempfindlichen Elementen auf der anderen Seite der Scheibe gegenüberliegenden Orte leiten. Die platzsparende Verwendung lediglich einer Platine führt zu einer weiteren Einsparung bei den Herstellungskosten, da eine automatisierte Standardbestückung ermöglicht wird.
  • Eine Weiterbildung ist, dass eine Lichtleiteinrichtung ein Mehrfachreflektor ist. Die Lichtleiteinrichtung leitet das Licht von der Lichtquelle zu der Scheibe. Durch die Ausführung derLichtleiteinrichtung als Mehrfachreflektor kann das Licht sehr viel kleinräumiger als beispielsweise mittels eines einfachen Prismas geleitet werden.
  • Eine Weiterbildung ist noch, dass die lichtempfindlichen Elemente in n Gruppen angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Elemente innerhalb der Gruppe nebeneinander angeordnet und den n-fachen Abstand benachbarter Bahnen voneinander aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist. Durch eine derartige Anordnung der Gruppen kann weiterer Platz gespart und der Drehwinkelsensor kleiner ausgeführt werden, weil die Bahnen dichter neben einander liegen können als es die Baugröße der lichtempfindlichen Elemente erlauben würde. So wird beispielsweise eine erste innenliegende Bahn von dem ersten lichtempfindlichen Element der ersten Gruppe und die benachbarte Bahn von ersten lichtempfindlichen Element der zweiten Gruppe abgetastet.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist noch, dass die Lichtleiteinrichtung eine Abdeckung, die auf der den lichtempfindlichen Elementen gegenüberliegenden Seite der Scheibe angeordnet ist und parallel zu dieser verläuft, in Durchbrüchen mittels zapfenförmiger, auf die lichtempfindlichen Elemente ausgerichteten Vorsprünge durchdringt und damit das Licht zielgenau und ausschließlich durch einen lichtdurchlässigen Bereich der jeweiligen Bahn auf das zugeordnete lichtempfindliche Element leitet.
  • Die Erfindung kann außerdem dadurch weitergebildet werden, dass jeweils eine Gruppe von lichtempfindlichen Elementen mit Licht aus einer separaten Lichtquelle beaufschlagbar ist, wobei die unterschiedlichen Gruppen zugeordneten Lichtquellen phasenverschoben betreibbar sind und die Signale der zugeordneten lichtempfindlichen Elemente phasenverschoben auswertbar sind. Dadurch können die Signale, welche die Zustände der einzelnen lichtempfindlichen Elementen wiedergeben mit der Hälfte der Übertragungsleitungen zu einem Prozessor übertragen werden, als sonst benötigt würden. Zudem braucht der Prozessor auch nur die Hälfte der sonst benötigten Eingänge.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Erfindung vorteilhaft weiterzubilden, ist, dass die Scheibe durch ihre Drehbewegung von einem an mindestens einer Seite anliegenden Reinigungselement reinigbar und dadurch der Drehwinkelsensor nach Inbetriebnahme völlig wartungsfrei ist, da störungsträchtige Schmutzpartikelablagerungen nicht zu befürchten sind.
  • Schließlich kann eine Weiterbildung sein, dass die Scheibe auf vorstehenden Gleitelementen, insbesondere ringförmigen Erhebungen, gleitet. Hierdurch lassen sich die durch Reibung verursachten Abnutzungen der Scheibe vollständig auf die Gleitelemente begrenzen. Die Bedruckten und unbedruckten Abschnitte der Scheibenbahnen, die sich auf der den Gleitelementen gegenüberliegenden Seite befinden, werden somit in keiner Weise durch Materialabtrag beschädigt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels, dass in der Zeichnung dargestellt ist, soll der erfindungsgemäße Drehwinkelsensor näher erläutert werden.
  • Es zeigt schematisch
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines Drehwinkelsensors (ohne Gray-Code-Scheibe),
  • 2 einen Längsschnitt durch den Drehwinkelsensor gemäß 1,
  • 3 eine vergrößerten Aufsicht auf den Drehwinkelsensor gemäß 1,
  • 4 einen Ausschnitt des in 2 gezeigten Längsschnitts,
  • 5 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Scheibe mit aufgedrucktem Gray-Code zur Verwendung in dem in 1 gezeigten Drehwinkelsensor,
  • 6 wie in 1 den Drehwinkelsensor mit einer Lochblende, jedoch ohne Abdeckung und Gray-Code-Scheibe,
  • 7 den Drehwinkelsensor gemäß 6, jedoch ohne die Lochblende
  • Die 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Drehwinkelsensor 1, welcher während des Betriebs eines hier nicht gezeigten Stellantriebs zur Betätigung einer ebenfalls nicht gezeigten Armatur geeignet ist, eine exakte absolute Winkelposition der Antriebswelle des Stellantriebs zu messen und an ein Rechenwerk weiterzugeben.
  • Der Drehwinkelsensor 1 weist eine drehbar gelagerten Scheibe 2 auf, die drehfest mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist und aus einem transparenten Material in Form von Plexiglas mit einer Dicke von 0,5 mm besteht. Die Antriebswelle 3 ist dabei kraftschlüssig mit einer nach außen geführten, hier nicht gezeigten, oberen Verlängerung einer Antriebswelle des Stellantriebs verbunden.
  • Kernstück des Drehwinkelsensors 1 ist die nochmals in 5 gezeigte Scheibe 2 mit aufgedrucktem Gray-Code, welcher aus zehn konzentrische Bahnen 4 besteht, die durch ein Bedrucken mit schwarzer Farbe und durch ein entsprechendes Freihalten von Farbe in lichtundurchlässige Abschnitte 5 und lichtdurchlässige Abschnitte 6 aufgeteilt sind.
  • Der Gray-Code ist ein inkrementaler, absolut codierter Parallelmaßstab, der photoelektrisch von Lichtschranken 9, bestehend jeweils aus einem lichtempfindlichen Element 7 in Form eines Fototransistors und einer Lichtquelle 8 in Form einer Leuchtdiode, abgetastet wird. Die Bahnen 4 des Maßstabs werden dabei von den Lichtschranken 9 so abgelesen, dass sie sich wie die Potenzen von Zwei verhalten. Entsprechend repräsentiert die erste außenliegende Bahn 4' die zehnte Potenz von Zwei und die nächst dem Zentrum der Scheibe 2 gelegene Bahn 4" die Potenz Null von Zwei. Selbstverständlich betrifft die Erfindung auch andere Kodierungen wie die Binär- oder die BCD-Kodierung.
  • Anders als bei Hochpräzisionsmessungen, bei denen eine Auflösung von 0,01 ☐m erreicht und pro Bahn 4 zwei Lichtschranken verwendet werden, wird im Ausführungsbeispiel nur eine Lichtschranke 9 pro Bahn genutzt, wobei im übrigen eine Lichtquelle 8 für fünf lichtempfindliche Elemente 7 genutzt werden kann. Das führt zu einer Auflösung von etwa 0,35 Grad und ist für die exakte digitale Überwachung der Drehwinkelposition von Stellantrieben für Armaturen eine bisher nicht erreichte Genauigkeit.
  • Der Drehwinkelsensor 1 ist folgendermaßen aufgebaut:
  • Auf einer Grundplatte 10 befindet sich eine von dieser mittels Abstandshaltern 11 beabstandete Platine 12, wie sich insbesondere aus 4 ergibt. Neben den hier nicht weiter beschriebenen Einrichtungen 13, 14, 15, 16 zur Spannungumwandlung und Signalverarbeitung weist die Platine 12 eine relativ mittig liegende Rundöffnung 17 auf, durch die die Antriebswelle 3 geführt ist. Die Antriebswelle 3 ist in einer Lagerbuchse 18 an der Grundplatte 10 gelagert und weist eine Abflachung 19 auf, so dass die Scheibe 2 mittels eines Vorsprungs 20 in einer Öffnung 21 formschlüssig und drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden werden kann. Die Lagerbuchse 18 dient neben den Abstandshaltern 11 ebenfalls der Halterung der Platine 12.
  • 6 zeigt insbesondere noch eine Lochblende 23, die Aussparungen 25, 26 zur Durchführung der lichtempfindlichen Elemente 7 und der Lichtquellen 8 aufweist und die mit der Lagerbuchse formschlüssig verbunden ist. Zudem ist die Lochblende 23 noch mit erhabenen Gleitelementen 24 versehen, auf denen die Scheibe 2 gleiten kann. Die lichtempfindlichen Elemente 7 besitzen eine Breite von 2,5 mm und können, da sie in zwei Gruppen von je fünf Elementen um eine Bahn 4 versetzt angeordnet sind, Bahnen 4 mit einem Bahnabstand von nur 1,25 mm abtasten.
  • Über die lichtempfindlichen Elemente 7, die Lichtquellen 8, die Lochblende 23, die Scheibe 2 und die Lagerbuchse 18 ist eine balkenförmige Abdeckung 27 aufgesteckt, welche zwei Lichtleiteinrichtungen 28 trägt und zwei Öffnungen 28' für die Lichtquellen 8 aufweist. Die Abdeckung 27 gewährleistet, dass kein unerwünschter Lichteinfall auf die lichtempfindlichen Elemente 7 stattfindet. In jeweils fünf Öffnungen 29 in der Abdeckung 27 können fünf transparente zapfenförmige Vorsprünge 30 der Lichtleiteinrichtungen 28 passgenau eingesteckt werden.
  • Jede Lichtleiteinrichtung 28 wird von der zugehörigen Lichtquelle 8 beleuchtet und reflektiert über eine erste, in ihrer Ebene gegenüber der Horizontalen um 45 Grad geneigte, verspiegelte Fläche 31 das einfallende Lichtbündel der Lichtquelle 8 um 90 Grad zur Mittelachse der Antriebswelle 3, von wo es mittels fünf weiteren verspiegelten Flächen 32, deren Ebenen gegenüber der ersten Fläche um 90 Grad geneigt sind, nochmals um 90 Grad nach unten reflektiert wird und durch die transparenten Vorsprünge 30 auf die jeweiligen Bahnen 4 und schließlich – bei Vorliegen transparenter Abschnitte 6 – durch die Scheibe 2 auf die lichtempfindlichen Elemente 7 fällt, die einen der Lichtintensität umgekehrt proportionalen Spannungsabfall verursachen. Zudem besitzt jede Lichtleiteinrichtung 28 mehrere Sichtfenster 33, 34, 35, welche einerseits zur seitlichen und oberen Sichtkontrolle der jeweiligen Lichtquelle 8 dienen und andererseits eine Kennzeichnungsfunktion innehaben, da beide Lichtleiteinrichtungen 28 nicht baugleich sind.
  • Die Lichtquellen 8 werden im Gegentakt betrieben, so dass jeweils nur eine Gruppe von lichtempfindlichen Elementen 7 signaltechnisch abgefragt zu werden braucht. Hierdurch wird eine doppelte Nutzung der Eingänge des die Signale auswertenden, hier nicht gezeigten Prozessors ermöglicht.
  • 1
    Drehwinkelsensor
    2
    Scheibe
    3
    Antriebswelle
    4, 4', 4"
    Bahn
    5, 6
    Abschnitt
    7
    lichtempfindliches Element
    8
    Lichtquelle
    9
    Lichtschranke
    10
    Grundplatte
    11
    Abstandshalter
    12
    Platine
    13–16
    Einrichtungen
    17
    Rundöffnung
    18
    Lagerbuchse
    19
    Abflachung
    20
    Vorsprung
    21
    Öffnung
    23
    Lochblende
    24
    Gleitelement
    25, 26
    Aussparung
    27
    Abdeckung
    28
    Lichtleiteinrichtung
    28'
    Öffnung
    29
    Öffnung
    30
    Vorsprung
    31, 32
    Fläche
    G1, G2
    Gruppe von lichtempfindlichen Elementen

Claims (16)

  1. Drehwinkelsensor (1) für einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur, mit einer drehbar gelagerten Scheibe (2), die drehfest mit einer Antriebswelle (3) verbunden ist, aus einem transluzenten Material besteht und mit einer Mehrzahl kreisförmiger konzentrischer Bahnen (4, 4', 4") versehen ist, die Abschnitte (5) verminderter Lichtdurchlässigkeit – verglichen mit anderen Abschnitten (6) der jeweiligen Bahn (4, 4', 4") – aufweisen, wobei jeder Bahn (4, 4', 4") mindestens ein lichtempfindliches Element (7) zugeordnet ist, das durch die Scheibe (2) hindurch mit Licht aus mindestens einer Lichtquelle (8) beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit von der empfangenen Lichintensität ein Ausgangssignal erzeugt, wobei mittels einer Auswerteelektronik aus der Kombination der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente (7) die Winkelstellung der Scheibe (2) und des damit koppelbaren Stellantriebs ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die eine geringere Lichtdurchlässigkeit aufweisenden Abschnitte (5) der Bahnen (4, 4', 4") drucktechnisch aufgebracht sind.
  2. Drehwinkelsensor (1) für einen Stellantrieb zur Betätigung einer Armatur mit einer drehbar gelagerten Scheibe (2), die drehfest mit einer Antriebswelle (3) verbunden ist und mit einer Mehrzahl kreisförmiger konzentrischer Bahnen (4, 4', 4") versehen ist, die Abschnitte (5) geringeren Lichtreflexionsvermögens – verglichen mit anderen Abschnitten (6) der jeweiligen Bahn (4, 4', 4") – aufweisen, wobei jeder Bahn (4, 4', 4") ein lichtempfindliches Element (7) zugeordnet ist, das unter einem Ausfallwinkel über der Scheibe (2) mit unter einem Einfallwinkel auf der Scheibe einfallendem und von dieser reflektiertem Licht von mindestens einer Lichtquelle (8) beaufschlagbar ist und in Abhängigkeit von der empfangenen Lichtintensität ein Ausgangssignal erzeugt, wobei mittels einer Auswerteelektronik aus der Kombination der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente (7) die Winkelstellung der Scheibe (2) und des damit koppelbaren Stellantriebs ableitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die ein geringeres Lichtreflexionsvermögen aufweisenden Abschnitte (5) der Bahnen (4, 4', 4") drucktechnisch aufgebracht sind.
  3. Drehwinkelsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (5, 6) einer Bahn (4, 4', 4") – in Umfangsrichtung betrachtet – jeweils dieselbe Länge besitzen und einen Abstand voneinander aufweisen, der der Länge der Abschnitte (5,6) entspricht.
  4. Drehwinkelsensor (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (5, 6) einer Bahn (4, 4', 4") das doppelte Bogenmaß im Vergleich zu Abschnitten (5, 6) der in einer radialen Richtung benachbarten Bahn (4, 4', 4") und das halbe Bogenmaß im Vergleich zu den Abschnitten (5, 6) der in der entgegengesetzten radialen Richtung benachbarten Bahn (4, 4', 4") aufweisen.
  5. Drehwinkelsensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle (8) und die lichtempfindlichen Elemente (7) auf einer gemeinsamen Platine (12) angeordnet sind und dass eine Lichtleiteinrichtung (28) das von der Lichtquelle (8) emittierte Licht an die den lichtempfindlichen Elementen (7) auf der anderen Seite der Scheibe (2) gegenüberliegende Orte leiten.
  6. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (8) eine Leuchtdiode ist und/oder dass die lichtempfindlichen Elemente (7) Fototransistoren sind.
  7. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteinrichtung (28) ein Kunststoffspritzgussteil aus einem transparenten Kunststoff ist und – bedarfsweise verspiegelte – Reflexionsbereiche aufweist.
  8. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteinrichtung (28) ein Mehrfachreflektor ist.
  9. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindlichen Elemente (2) in n Gruppen angeordnet sind, wobei die lichtempfindlichen Elemente (7) innerhalb einer Gruppe nebeneinander angeordnet und den n-fachen Abstand benachbarter Bahnen voneinander aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl größer oder gleich 2 ist.
  10. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleiteinrichtung (28) eine Abdeckung (27), die auf der den lichtempfindlichen Elementen (7) gegenüberliegenden Seite der Scheibe (2) angeordnet ist und parallel zu dieser verläuft, in Durchbrüchen mittels zapfenförmiger, auf die lichtempfindlichen Elemente (7) ausgerichteten Vorsprünge (30) durchdringt.
  11. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Gruppe (G1, G2) von lichtempfindlichen Elementen (7) mit Licht aus einer separaten Lichtquelle (8) beaufschlagbar ist, wobei die unterschiedlichen Gruppen (G1, G2) zugeordneten Lichtquellen (8) phasenverschoben betreibbar sind und die Signale der zugeordneten lichtempfindliche Elemente (7) phasenverschoben auswertbar sind.
  12. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) eine Dicke von 0, 3 bis 3mm, insbesondere von 0, 5 bis 1,5 mm aufweist.
  13. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) durch ihre Drehbewegung von einem an einer Seite anliegenden Reinigungselement reinigbar ist.
  14. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Lichtquelle (8) Licht in unterschiedlichen Lichtspektren emittierbar und von den lichtempfindlichen Elementen (7) Licht überwiegend in den jeweiligen Spektren detektierbar ist.
  15. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (2) auf vorstehenden Gleitelementen (24), insbesondere ringförmigen oder sockelförmigen Erhebungen, gleitet.
  16. Drehwinkelsensor (1) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitelemente (24) auf der Lochblende (23) aufgebracht sind.
DE202005011190U 2004-07-26 2005-07-13 Drehwinkelsensor Expired - Lifetime DE202005011190U1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202005011190U DE202005011190U1 (de) 2004-07-26 2005-07-13 Drehwinkelsensor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004036201 2004-07-26
DE102004036201.7 2004-07-26
DE202005011190U DE202005011190U1 (de) 2004-07-26 2005-07-13 Drehwinkelsensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202005011190U1 true DE202005011190U1 (de) 2005-10-27

Family

ID=35267798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202005011190U Expired - Lifetime DE202005011190U1 (de) 2004-07-26 2005-07-13 Drehwinkelsensor

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202005011190U1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041747A1 (de) * 2014-09-18 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur stillstandsüberwachung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016041747A1 (de) * 2014-09-18 2016-03-24 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur stillstandsüberwachung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2730715C2 (de) Einrichtung zur Längenmessung
DE69634537T2 (de) Absolutkodierer
DE102012202138A1 (de) Drei-Kanal-Encoder, welcher eine einzelne optische Spur benutzt
EP1407231B1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP0660263A1 (de) Mehrstelliges Rollenzählwerk für ein Volumenmessgerät
EP0493385B1 (de) Hochauflösender encoder
EP1003012B3 (de) Optische Positionsmesseinrichtung
EP2063230B1 (de) Optische Positionsmesseinrichtung
DE112011104918T5 (de) Optischer Geber
EP1457762B1 (de) Vorrichtung zur Messung der Position, des Weges oder des Drehwinkels eines Objektes
EP1995566A2 (de) Maßstab für eine Positionsmesseinrichtung und Positionsmesseinrichtung
AT410485B (de) Positionsmesseinrichtung
DE19626654A1 (de) Multiturn-Drehgeber
EP1770372B1 (de) Positionsmesseinrichtung
DE202005011190U1 (de) Drehwinkelsensor
EP0348816B1 (de) Digitaler Lagesignalgeber
EP1770375B1 (de) Positionsmesseinrichtung mit zwei Massverkörperungen deren Codespuren sich gegenseitig überlappen
EP2878930B1 (de) Positionsmesseinrichtung
EP1050742A2 (de) Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung
DE102018212788A1 (de) Optische Positionsmessvorrichtung
DE102004010403A1 (de) Reversierender Linearantrieb mit Mitteln zur Erfassung einer Ankerposition
DE4423877A1 (de) Längen- oder Winkelmeßeinrichtung
DE3334400C1 (de) Lichtelektrische Positionsmeßeinrichtung
WO2009115179A2 (de) Messeinrichtung und anordnung zur erfassung von lageänderungen
DE4111873A1 (de) Standortbestimmungs-vorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification

Effective date: 20051201

R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years

Effective date: 20080813

R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years

Effective date: 20111130

R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years

Effective date: 20130813

R071 Expiry of right
R082 Change of representative

Representative=s name: BAUER WAGNER PELLENGAHR SROKA PATENT- & RECHTS, DE