DE202006007689U1

DE202006007689U1 - torque sensor

Info

Publication number: DE202006007689U1
Application number: DE200620007689
Authority: DE
Original assignee: Dr Staiger Mohilo and Co GmbH
Current assignee: Kistler Holding AG
Priority date: 2006-05-13
Filing date: 2006-05-13
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2016-05-14

Abstract

Drehmomentsensor mit wenigstens einem Sensorelement zur Erfassung von Messgrößen, gekennzeichnet durch eine digitale Schnittstelle zur Eingabe und/oder Ausgabe von Daten.torque sensor with at least one sensor element for detecting measured variables through a digital interface for inputting and / or outputting Dates.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentsensor.The The invention relates to a torque sensor.

Drehmomentsensoren der in Rede stehenden Art werden in zahlreichen Applikationen der Automobilindustrie, Luftfahrt oder des Maschinenbaus eingesetzt. Ein besonders wichtiges Einsatzgebiet derartiger Drehmomentsensoren sind Motorenprüfstände. Dort werden mittels der Drehmomentsensoren Leistungsdaten von Motoren ermittelt. Hierzu weist ein Drehmomentsensor typischerweise eine Anordnung von Dehnungsmessstreifen auf, welche zur Erfassung des Drehmoments einer Motorkomponente wie einer Welle dienen. Weiterhin kann der Drehmomentsensor einen Drehzahlgeber zur Erfassung der Drehzahl der Motorkomponente aufweisen.torque sensors The type in question are in numerous applications of Automotive, aerospace or mechanical engineering. A particularly important field of application of such torque sensors are engine test stands. There be by means of the torque sensors performance data of engines determined. For this purpose, a torque sensor typically has an arrangement of strain gauges, which for detecting the torque serve a motor component such as a shaft. Furthermore, the torque sensor a speed sensor for detecting the speed of the engine component exhibit.

Bei herkömmlichen Drehmomentsensoren werden die in diesem generierten Messgrößen als analoge Spannungssignale an externe Einheiten ausgegeben. Nachteilig bei einem derartigen Übertragungsverfahren ist, dass zum Auslesen dieser Signale externe Elektronikbeschaltungen vorgesehen werden müssen um eine Anpassung der Spannungssignale an die jeweilige externe Einheit zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass das als Spannungsgröße ausgegebene drehmomentäquivalente Ausgangssignal bei der Übertragung über lange Zuleitungen durch elektromagnetische oder leitungsgebundene Störgrößen ungünstig beeinflusst wird.at usual Torque sensors are the measured variables generated in this as analog Voltage signals output to external units. A disadvantage of such a transmission method is that for reading these signals external electronics circuits must be provided to adapt the voltage signals to the respective external To ensure unity. Another disadvantage is that the output as voltage torque equivalent Output signal during transmission over a long time Supply lines are adversely affected by electromagnetic or conducted disturbances.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Drehmomentsensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen Messgrößen mit hohen Datenüber tragungsraten fehlersicher auslesbar sind und welcher zudem schnell und einfach konfigurierbar ist.Of the Invention, the object is based on a torque sensor of to provide the type mentioned above, the measured variables with high data transmission rates fail-safe readable and which also quick and easy is configurable.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.to solution This object, the features of claim 1 are provided. advantageous embodiments and appropriate training The invention are described in the subclaims.

Der erfindungsgemäße Drehmomentsensor weist wenigstens ein Sensorelement zur Erfassung von Messgrößen auf. Weiterhin ist eine digitale Schnittstelle zur Eingabe und/oder Ausgabe von Daten vorgesehen.Of the inventive torque sensor has at least one sensor element for detecting measured variables. Furthermore, a digital interface for input and / or output provided by data.

Mit der digitalen Schnittstelle wird eine universelle Ankopplung des Drehmomentsensors an externe Einheiten zur Verfügung gestellt, die ohne separate Elektronikbeschaltungen einerseits ein Auslesen der im Drehmomentsensor generierten Messgrößen ermöglicht und andererseits ein Ein- und Auslesen von Parameterdaten ermöglicht.With The digital interface becomes a universal connection of the Torque sensors provided to external units that without separate Electronic circuits on the one hand, a read in the torque sensor allows generated measured variables and on the other hand allows a reading in and out of parameter data.

Durch das Einlesen von Parameterdaten kann der Drehmomentsensor flexibel konfiguriert werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass auf diese Weise der Drehmomentsensor konfiguriert und justiert werden kann, ohne dass das Gehäuse des Drehmomentsensors hierfür geöffnet werden muss. Insbesondere kann dadurch die Betriebsart des Drehmomentsensors einfach und schnell vorgegeben werden.By the reading of parameter data, the torque sensor flexible be configured. It is particularly advantageous that on this Way the torque sensor can be configured and adjusted, without the case the torque sensor for this open must become. In particular, this can be the mode of operation of the torque sensor be easily and quickly specified.

Weiterhin können durch Auslesen von Parameterdaten aus dem Drehmomentsensor Kontrollfunktionen ausgeübt werden, die zu einer Erhöhung der Betriebssicherheit des Drehmomentsensors beitragen.Farther can by reading out parameter data from the torque sensor control functions exercised that will increase the Operational reliability of the torque sensor contribute.

Schließlich kann durch Einlesen entsprechender Daten über die digitale Schnittstelle in den Drehmomentsensor dieser getestet werden, wobei die Testergebnisse unmittelbar wieder über die digitale Schnittstelle selbst ausgegeben werden können.Finally, can by reading in appropriate data via the digital interface be tested in the torque sensor of this, taking the test results immediately over again the digital interface itself can be output.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die digitale Schnittstelle als CANopen-Schnittstelle ausgebildet. Der Drehmomentsensor kann somit als Teilnehmer in einem CANopen-Netzwerk integriert werden.In a particularly advantageous embodiment of the invention the digital interface is designed as a CANopen interface. The torque sensor can thus as a participant in a CANopen network to get integrated.

Das CANopen-Netzwerk bildet ein serielles Bussystem für industrielle Applikationen, bei welchem durch geeignete Sicherheitsmaßnahmen wie der Bildung von CRC-Prüfsummen der übertragenen Datenbits eine hohe Fehlersicherheit bei der Datenübertragung erhalten wird.The CANopen network forms a serial bus system for industrial Applications in which by appropriate security measures like the formation of CRC checksums the transmitted data bits a high level of error security in the data transmission is obtained.

An das CANopen-Netzwerk kann eine Vielzahl von Teilnehmern angeschlossen werden, so dass mit diesen auch komplexe industrielle Applikationen realisierbar sind. Insbesondere kann bei Motorenprüfständen und dergleichen eine Mehrzahl von Drehmomentsensoren mit CANopen-Schnittstellen an das CANopen-Netzwerk angeschlossen werden, wobei die Messgrößen aller Drehmomentsensoren in unterschiedlichen Auswertestationen als weiteren Teilnehmern des CANopen-Netzwerks ausgewertet werden können.At The CANopen network can be connected to a large number of users so that with these also complex industrial applications are feasible. In particular, in engine test stands and Like a plurality of torque sensors with CANopen interfaces the CANopen network are connected, with the measured variables of all Torque sensors in different evaluation stations as other participants of the CANopen network can be evaluated.

Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass über die CANopen-Schnittstelle ein Datentransfer mit hohen Datenübertragungsraten möglich ist. Besonders vorteilhaft ist, dass die Datenübertragungsraten applikationsspezifisch variiert werden können. Weiterhin ist vorteilhaft hierbei, dass durch eine Betriebsartvorgabe die Datenübertragung in unterschiedlichen Modi erfolgen kann.One The main advantage is that via the CANopen interface a data transfer with high data transfer rates is possible. It is particularly advantageous that the data transmission rates are application-specific can be varied. Furthermore, it is advantageous in this case that by a mode default the data transmission can be done in different modes.

In einem ersten Betriebsmodus werden Daten zwischen dem Drehmomentsensor und weiteren Teilnehmern als Service-Daten-Objekte übertragen. Derartige Service-Daten-Objekte bilden Datenpakete, die von einem Teilnehmer des CANopen-Netzwerks ausgesendet und von einem weiteren Teilnehmer quittiert werden. Dieser Betriebsmodus eignet sich dazu, einerseits Messgrößen des Drehmomentsensors an externe Einheiten auszulesen. Andererseits können von anderen Teilnehmern aus Parameter des Drehmomentsensors ausgelesen verändert oder weiter verarbeitet werden. Dadurch kann der Betrieb des Drehmomentsensors kontrolliert, überwacht oder auch gezielt verändert werden.In a first mode of operation, data is transferred between the torque sensor and other subscribers as service data objects. Such service data objects form data packets te, which are sent by a participant of the CANopen network and acknowledged by another participant. This operating mode is suitable for reading measured variables from the torque sensor to external units. On the other hand, parameters of the torque sensor can be changed out or further processed by other subscribers. As a result, the operation of the torque sensor can be controlled, monitored or also selectively changed.

In einem zweiten Betriebsmodus werden Daten als Prozess-Daten-Objekte über das CANopen-Netzwerk übertragen. In diesem Fall werden Messgrößen vom Drehmomentsensor auf das CANopen-Netzwerk ausgegeben und können dort von mehreren Teilnehmern empfangen werden, wobei in diesem Fall keine Quittierung der ausgesendeten Daten erfolgt. Um die zu übertragenden Datenmessungen zu reduzieren, werden vorteilhaft nicht sämtliche vom Drehmomentsensor generierten Daten sondern nur die jeweils geänderten Daten ausgelesen. Dieser Betriebsmodus eignet sich insbesondere für Applikationen, bei welchen hohe Datenübertragungsraten gefordert werden. Beispiele für derartige hochdynamische Messapplikationen sind Schraubvorgänge, die Bestimmung von Rastmomenten von Elektromotoren oder Messungen zur Bestimmung des Zündverhaltens von Verbrennungsmotoren.In In a second mode of operation, data is transmitted as process data objects via the CANopen network transfer. In this case, measured quantities of Torque sensor is output to the CANopen network and can there be received by several subscribers, in which case no acknowledgment of the transmitted data takes place. To transfer those Advantageously, not all data are reduced data generated by the torque sensor but only the respectively changed Data read out. This operating mode is particularly suitable for applications at which high data transfer rates be required. examples for Such highly dynamic measuring applications are screwing, the Determination of cogging torques of electric motors or measurements for Determination of the ignition behavior of internal combustion engines.

Die Erfindung wird im Nachtstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in the night with reference to the drawings. It demonstrate:

1: Ausführungsbeispiel eines Drehmomentsensors mit einer CANopen-Schnittstelle. 1 : Embodiment of a torque sensor with a CANopen interface.

2: CANopen-Netzwerk mit mehreren Drehmomentsensoren gemäß 1. 2 : CANopen network with several torque sensors according to 1 ,

1 zeigt schematisch den Aufbau eines Drehmomentsensors 1. Der Drehmomentsensor 1 kann beispielsweise zu Prüfzwecken bei Verbrennungsmotoren oder Elektromotoren eingesetzt werden. Die unterschiedlichen Komponenten des Drehmomentsensors 1 sind in einem Rotor 2 und einen Stator 3 integriert, wobei der Rotor 2 bezüglich des Stators 3 drehbar ist. 1 schematically shows the structure of a torque sensor 1 , The torque sensor 1 can be used, for example, for testing purposes in internal combustion engines or electric motors. The different components of the torque sensor 1 are in a rotor 2 and a stator 3 integrated, with the rotor 2 with respect to the stator 3 is rotatable.

Am Stator 3 ist ein Spannungsanschluss 4 zur Einspeisung einer Betriebsspannung vorgesehen. Die interne Spannungsversorgung des Komponenten des Drehmomentsensors 1 ist durch einen DC/DC-Wandler 5 galvanisch von der externen Betriebsspannung getrennt. Zwischen dem Rotor 2 und Stator 3 er folgt über ein nicht gesondert dargestelltes Spulensystem eine induktive Übertragung von Daten, wobei diese induktive Übertragungsstrecke zur bidirektionalen Datenübertragung zwischen Rotor 2 und Stator 3 mit den Pfeilen 6a, b in 1 dargestellt ist. Weiterhin erfolgt über diese induktive Kopplung wie mit dem weiteren Pfeil 7 gekennzeichnet die Energieübertragung vom Stator 3 zum Rotor 2.At the stator 3 is a voltage connection 4 provided for feeding an operating voltage. The internal power supply of the components of the torque sensor 1 is through a DC / DC converter 5 galvanically isolated from the external operating voltage. Between the rotor 2 and stator 3 It follows via a coil system not shown separately, an inductive transmission of data, this inductive transmission path for bidirectional data transmission between the rotor 2 and stator 3 with the arrows 6a , b in 1 is shown. Furthermore, via this inductive coupling as with the other arrow 7 characterized the energy transfer from the stator 3 to the rotor 2 ,

In dem Rotor 2 ist ein Mikroprozessor 8 mit einem Speicher 9 integriert. Mittels des Mikroprozessors 8 können unterschiedliche Sensorelemente des Drehmomentsensors 1 angesteuert werden beziehungsweise Messgrößen der Sensorelemente in den Mikroprozessor 8 eingelesen und gegebenenfalls verarbeitet werden.In the rotor 2 is a microprocessor 8th with a memory 9 integrated. By means of the microprocessor 8th can different sensor elements of the torque sensor 1 be controlled or measured variables of the sensor elements in the microprocessor 8th be read in and processed if necessary.

Als erstens Sensorelement, welches zur Drehmomentmessung dient, ist wenigstens ein Dehnungsmessstreifen 10 vorgesehen, der in einer nicht gesondert dargestellten Brückenschaltung integriert ist. Durch die Torsion des Rotors 2 erfolgt eine Dehnung des Dehnungsmessstreifens 10. Diese Dehnung wird in ein elektrisches Signal umgesetzt, welches mittels der Brückenschaltung erfasst und in einem nachgeordneten Verstärker 11 verstärkt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers 11 ist auf einen Analog-Digital-Wandler 12 geführt, der die analogen Messgrößen in digitale Signale umsetzt, welche dann über die induktive Übertragungsstrecke in den Stator 3 eingelesen werden.As a first sensor element, which is used for torque measurement, is at least one strain gauge 10 provided, which is integrated in a bridge circuit not shown separately. By the torsion of the rotor 2 an elongation of the strain gauge takes place 10 , This strain is converted into an electrical signal which is detected by means of the bridge circuit and in a downstream amplifier 11 is reinforced. The output signal of the amplifier 11 is on an analog-to-digital converter 12 led, which converts the analog measured variables into digital signals, which then via the inductive transmission path in the stator 3 be read.

Über den Mikroprozessor 8 können Einstellwerte für die Beschaltung des Dehnungsmessstreifens 10, wie zum Beispiel der Offset und der Verstärkungsfaktor für den Verstärker 11 vorgegeben werden.About the microprocessor 8th can set values for the wiring of the strain gauge 10 such as the offset and gain for the amplifier 11 be specified.

Als weiteres Sensorelement ist ein Temperatursensor 13 zur Bestimmung der Rotortemperatur vorgesehen. Die vom Temperatursensor 13 generierten Messgrößen werden in den Mikroprozessor 8 eingelesen und von dort nach einer gegebenenfalls durchführenden Vorverarbeitung über die induktive Übertragungsstrecke ausgelesen. Die Rotortemperatur lässt Rückschlüsse über den Verschleiß der Lager des Drehmomentsensors 1 zu und bildet somit eine wesentliche Kenngröße für die Funktion des Drehmomentsensors 1.Another sensor element is a temperature sensor 13 intended for determining the rotor temperature. The temperature sensor 13 generated measurands are in the microprocessor 8th read in and read from there for an optionally performing preprocessing on the inductive transmission path. The rotor temperature allows conclusions about the wear of the bearings of the torque sensor 1 and thus forms an essential parameter for the function of the torque sensor 1 ,

Als weiteres Sensorelement ist ein Drehgeber vorgesehen. Der Drehgeber weist eine nicht gesondert dargestellte, auf dem Rotor 2 angebrachte Impulsscheibe mit einer oder mehreren Spuren auf. Diese werden von einer Lichtschranke 14 abgetastet, die als weiterer Bestandteil des Sensorelements am Stator 3 angeordnet ist. Mit dem Drehgeber kann wahlweise die Drehzahl oder der aktuelle Drehwinkel des Rotors 2 bestimmt werden. Für den Fall, dass die Impulsscheibe mehrere Spuren aufweist kann zudem die Drehrichtung bestimmt werden.As a further sensor element, a rotary encoder is provided. The encoder has a not shown separately, on the rotor 2 attached impulse disc with one or more tracks. These are from a photocell 14 sampled as another component of the sensor element on the stator 3 is arranged. The rotary encoder can be used to select either the speed or the current angle of rotation of the rotor 2 be determined. In the event that the pulse disc has multiple tracks also the direction of rotation can be determined.

Im Stator 3 ist weiterhin ein Mikroprozessorsystem 15 integriert, wobei in eine Rechnereinheit 16 dieses Mikroprozessorsystems 15 die von den Sensorelementen des Drehmomentsensors 1 generierten Messgrößen eingelesen werden. In dieser Rechnereinheit 16 erfolgt die Auswertung dieser Messgrößen. Insbesondere kann dort aus dem mittels des Dehnungsmessstreifens 10 bestimmten Drehmoment und aus der mittels des Drehgebers bestimmten Drehzahl die aktuelle mechanische Leistung berechnet werden. Weiterhin dient die Rechnereinheit 16 zur Steuerung der Komponenten des Drehmomentsensors 1.In the stator 3 is still a microprocessor system 15 integrated, being in a computer unit 16 this microprocessor system 15 that of the sensor elements of the torque sensor 1 Generier th measured variables are read. In this computer unit 16 the evaluation of these measurands takes place. In particular, from there by means of the strain gauge 10 determined torque and from the speed determined by the rotary encoder, the current mechanical power can be calculated. Furthermore, the computer unit is used 16 for controlling the components of the torque sensor 1 ,

Das Mikroprozessorsystem 15 umfasst weiterhin eine der Rechnereinheit 16 zugeordnete Speichereinheit 17, in welcher Parameterwerte und dergleichen nicht flüchtig abgespeichert werden können.The microprocessor system 15 further comprises one of the computer unit 16 associated memory unit 17 in which parameter values and the like can not be stored in a volatile manner.

Das Mikroprozessorsystem 15 umfasst als weitere Komponente eine digitale Schnittstelle, die im vorliegenden Fall als CANopen-Schnittstelle 18 ausgebildet ist. Diese CANopen-Schnittstelle 18 bildet die physikalische Schnittstelle zur Datenübertragung mit einem CAN-Bussystem. Die Funktionen der CANopen-Schnittstelle 18 werden über eine weitere Rechnereinheit 19, die ebenfalls Bestandteil des Mikroprozessorsystems 15 ist, gesteuert. Die bidirektionale Datenübertragung mit dem CAN-Bussystem ist mit dem Doppelpfeil 20 darge stellt. Schnittstellenspezifische Daten können in der Speichereinheit 17 nicht flüchtig gespeichert werden.The microprocessor system 15 includes as another component a digital interface, in the present case as a CANopen interface 18 is trained. This CANopen interface 18 forms the physical interface for data transmission with a CAN bus system. The functions of the CANopen interface 18 be over another computer unit 19 , which are also part of the microprocessor system 15 is controlled. The bidirectional data transmission with the CAN bus system is with the double arrow 20 Darge presents. Interface-specific data can be stored in the storage unit 17 not be stored volatile.

Das CAN (controller area network) Bussystem bildet ein asynchrones, serielles Bussystem, welches nach dem Multi-Master-Prinzip arbeitet. Dieses Bussystem arbeitet nach dem CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Acces/Collision Avoidance)-Verfahren. Bei diesem Bussystem werden keine Knoten adressiert, sondern der Inhalt einer zu übertragenden Nachricht wird mit einem eindeutigen Identifier gekennzeichnet. Der Identifier legt zugleich die Priorität der jeweiligen Nachricht fest. Die Teilnehmer des Bussystems stellen dabei fest, ob eine Nachricht, die über das Bussystem übertragen wird, für sie relevant ist. Zur Vermeidung von Kollisionen beim Buszugriff erfolgt eine bitweise Arbitrierung über dem Identifier. Der Busteilnehmer mit der höchsten Priorität hat das Recht Nachrichten zu versenden, während die Busteilnehmer mit den niedrigeren Prioritäten nur Nachrichten empfangen können. Zur Datensicherung wird für die übertragenen Nachrichten ein CRC-Prüfverfahren durchgeführt.The CAN (controller area network) bus system forms an asynchronous, serial bus system, which works according to the multi-master principle. This bus system works according to the CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Acces / Collision Avoidance) procedure. In this bus system no nodes addressed, but the content of a message to be transmitted is marked with a unique identifier. The identifier at the same time sets the priority of respective message. The subscribers of the bus system ask It determines whether a message is transmitted via the bus system is for it is relevant. To avoid collisions during bus access a bitwise arbitration via the identifier. The bus participant with the highest priority has the right To send messages while the bus subscribers with the lower priorities only receive messages can. For data backup is for the transferred ones News a CRC test procedure carried out.

Mit CAN-open wird generell ein Kommunikationsprotokoll des CAN-Bussystems bezeichnet. Die CANopen-Schnittstelle 18 des Drehmomentsensors 1 arbeitet gemäß diesem Protokoll.CAN-open generally refers to a communication protocol of the CAN bus system. The CANopen interface 18 of the torque sensor 1 works according to this protocol.

Dabei kann die CANopen-Schnittstelle 18 des Drehmomentsensors 1 generell in zwei unterschiedlichen Betriebsmodi betrieben werden. In einer ersten Betriebsart werden über die CANopen-Schnittstelle 18 Daten als Service-Daten-Objekte an das Bussystem ausgesendet, wobei diese von dem jeweils diese Daten empfangenden Teilnehmer des Bussystems quittiert werden.The CANopen interface can do this 18 of the torque sensor 1 generally operated in two different operating modes. In a first operating mode are via the CANopen interface 18 Data sent as a service data objects to the bus system, which are acknowledged by the respective data receiving participants of the bus system.

Alternativ können in einer zweiten Betriebsart die Daten über die CANopen-Schnittstelle 18 als Prozess-Daten-Objekte an die Teilnehmer des Bussystems ausgesandt werden, wobei in diesem Fall keine Quittierung erfolgt.Alternatively, in a second operating mode, the data can be transmitted via the CANopen interface 18 are sent as process data objects to the participants of the bus system, in which case no acknowledgment takes place.

Über die CANopen-Schnittstelle 18 oder generell die digitale Schnittstelle des Drehmomentsensors 1 können nicht nur die Messgrößen des Drehmomentsensors 1 ausgelesen werden, sondern generell Daten bidirektional übertragen werden. Insbesondere können dabei Parameterwerte in den Drehmomentsensor 1 eingelesen oder zu Kontrollzwecken aus diesem ausgelesen werden.Via the CANopen interface 18 or generally the digital interface of the torque sensor 1 not only the measured variables of the torque sensor 1 be read out, but generally data are transmitted bidirectionally. In particular, parameter values can be included in the torque sensor 1 read or read out for control purposes.

Als direkt von den Sensorelementen des Drehmomentsensors 1 ermittelte Messgrößen können über die CANopen-Schnittstelle 18 das Drehmoment, die Drehzahl oder der Drehwinkel sowie die Rotortemperatur ausgelesen werden. Weiterhin kann die in der Rechnereinheit 16 ermittelte mechanische Leistung ausgelesen werden.As directly from the sensor elements of the torque sensor 1 Measured variables can be determined via the CANopen interface 18 the torque, the speed or the angle of rotation and the rotor temperature are read out. Furthermore, in the computer unit 16 determined mechanical power to be read.

In der Speichereinheit 17 können als Sensordaten des Drehmomentsensors 1 die Firmenbezeichnung, die Produktart, die Seriennummer und der Sensortyp hinterlegt sein. Als weitere Parameterwerte können dort die jeweiligen Messbereiche, die gültigen Einsatzbereiche sowie Kalibrierdaten hinterlegt sein. Ebenso kann die im Drehmomentsensor 1 verwendete Softwareversion hinterlegt sein. Zu Kontrollzwecken können diese Sensor- beziehungsweise Parameterdaten über die CANopen-Schnittstelle 18 ausgelesen werden.In the storage unit 17 can be used as sensor data of the torque sensor 1 the company name, the product type, the serial number and the sensor type are stored. As additional parameter values, the respective measuring ranges, the valid areas of application and calibration data can be stored there. Likewise, in the torque sensor 1 used software version be deposited. For control purposes, these sensor or parameter data can be transmitted via the CANopen interface 18 be read out.

Weiterhin können durch Ein- und Auslesen von Parameterwerten über die CANopen-Schnittstelle 18 bestimmte Funktionalitäten des Drehmomentsensors 1 vorgegeben, verändert oder abgefragt werden.Furthermore, by reading in and reading out parameter values via the CANopen interface 18 certain functionalities of the torque sensor 1 predetermined, changed or queried.

Beispielswiese können bei der Messwerterfassung im Drehmomentsensor 1 Überwachungen von Grenzwerten der einzelnen Messgrößen durchgeführt werden, wobei bei Über- oder Unterschreiten von Grenzwerten im Drehmomentsensor 1 eine Alarmmeldung generierbar ist, die über die CANopen-Schnittstelle 18 ausgebbar ist. Generell kann die Vorgabe gültiger Minimal- oder Maximalwerte durch Einlesen von entsprechenden Parameterwerten über die CANopen-Schnittstelle 18 in den Drehmomentsensor 1 erfolgen.For example, in the case of the measured value acquisition in the torque sensor 1 Monitoring of limit values of the individual measured variables are carried out, and in case of exceeding or falling below of limit values in the torque sensor 1 An alarm message can be generated via the CANopen interface 18 is dispensable. In general, the specification of valid minimum or maximum values can be achieved by reading in corresponding parameter values via the CANopen interface 18 in the torque sensor 1 respectively.

Weiterhin kann durch Einlesen bestimmter Parameterwerte eine Betriebsartumschaltung des Drehmomentsensors 1 durchgeführt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Umschaltung von Messbereichen erfolgen oder die Übertragungsgeschwindigkeit der Datenübertragung über die CANopen-Schnittstelle 18 verändert werden.Furthermore, by reading in certain parameter values, a mode switchover of the torque sensor 1 be performed. at For example, can be done in this way, a switching of measuring ranges or the transmission speed of the data transmission via the CANopen interface 18 to be changed.

Weiterhin kann durch Einlesen entsprechender Parameterwerte über die CANopen-Schnittstelle 18 auch eine Funktionsüberprüfung des Drehmomentsensors 1 durchgeführt werden. Beispielsweise kann durch Einlesen von Parametern eine Verstimmung der Brückenschaltung für den Dehnungsmessstreifen 10 durchgeführt werden um so die Funktionsfähigkeit dieses Sensorelements prüfen zu können.Furthermore, by reading in corresponding parameter values via the CANopen interface 18 also a functional check of the torque sensor 1 be performed. For example, by reading in parameters a detuning of the bridge circuit for the strain gauge 10 be performed so as to be able to check the functionality of this sensor element.

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines CANopen-Netzwerks 21 in welchem mehrere Drehmomentsensoren 1 als Teilnehmer dieses Bussystems integriert sind. Über das CANopen-Netzwerk 21 gemäß 2 sind die einzelnen Komponenten eines Elektromotoren-Prüfstands miteinander verbunden. 2 zeigt vier an das CANopen-Netzwerk 21 angeschlossene Drehmomentsensoren 1, wobei bei typischen Anwendungsfällen auch eine höhere Anzahl von Drehmomentsensoren 1 angeschlossen sein kann. Als weitere Teilnehmer des CANopen-Netzwerks 21 sind ein Leistungsanalysator 22, ein Messwertempfänger 23 und eine elektronische Last 24 vorgesehen. Der Leistungsanalysator 22 und der Messwertempfänger 23 können jeweils von einem Personalcomputer oder dergleichen gebildet sein. Der Leistungsanalysator 22 bildet eine übergeordnete Auswerteeinheit zur Auswertung der Messgrößen der einzelnen Drehmomentsensoren 1. Mit dem Messwertempfänger 23 werden sämtliche von den Drehmomentsensoren 1 generierten Messgrößen gesammelt, aufbereitet und in geeigneter Form visualisiert. Die elektronische Last 24 dient zur Simulation einer ohmschen Last für die zu prüfenden Elektromotoren. 2 shows an embodiment of a CANopen network 21 in which several torque sensors 1 are integrated as participants of this bus system. Via the CANopen network 21 according to 2 The individual components of an electric motor test bench are connected to each other. 2 shows four to the CANopen network 21 connected torque sensors 1 , In typical applications, also a higher number of torque sensors 1 can be connected. As additional participants of the CANopen network 21 are a performance analyzer 22 , a measurement receiver 23 and an electronic load 24 intended. The performance analyzer 22 and the receiver 23 each may be formed by a personal computer or the like. The performance analyzer 22 forms a higher evaluation unit for evaluation of the measured variables of the individual torque sensors 1 , With the measured value receiver 23 all of the torque sensors 1 generated measured variables collected, processed and visualized in a suitable form. The electronic load 24 serves to simulate an ohmic load for the electric motors to be tested.

Zur Durchführung der Datenübertragung weisen die einzelnen Komponenten des CANopen-Netzwerks 21 jeweils eine CANopen-Schnittstelle 18 auf. In dem so ausgebildeten CANopen-Netzwerk 21 können die von den Drehmomentsensoren 1 generierten Messgrößen über die CANopen-Schnittstelle 18 ohne externe Anpassungsschaltungen in einer normierten Darstellung den weiteren angeschlossenen Einheiten direkt zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt werden.To carry out the data transfer, the individual components of the CANopen network 21 one CANopen interface each 18 on. In the CANopen network formed in this way 21 can be that of the torque sensors 1 Generated measured variables via the CANopen interface 18 Without external adaptation circuits in a standardized representation, the further connected units are made available directly for further processing.

11: Drehmomentsensortorque sensor
22: Rotorrotor
33: Statorstator
44: Spannungsanschlussvoltage connection
55: DC/DC-WandlerDC / DC converter
6a6a: Pfeilarrow
6b6b: Pfeilarrow
77: Pfeilarrow
88th: Mikroprozessormicroprocessor
99: SpeicherStorage
1010: DehnungsmessstreifenStrain gauges
1111: Verstärkeramplifier
1212: Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
1313: Temperatursensortemperature sensor
1414: Lichtschrankephotocell
1515: Mikroprozessorsystemmicroprocessor system
1616: Rechnereinheitcomputer unit
1717: Speichereinheitstorage unit
1818: CANopen-SchnittstelleCANopen Interface
1919: Rechnereinheitcomputer unit
2020: Doppelpfeildouble arrow
2121: CANopen-NetzwerkThe CANopen network
2222: LeistungsanalysatorPower Analyzer
2323: MesswertempfängerMeasurement receiver
2424: elektronische Lastelectronic load

Claims

Torque sensor with at least one sensor element for the acquisition of measured variables through a digital interface for inputting and / or outputting Dates.

Torque sensor according to claim 1, characterized in that this sensor element as a strain gauge ( 10 ) has for torque detection.

Torque sensor according to claim 2, characterized in that for detecting the measured quantities of the strain gauge ( 10 ) A bridge circuit is provided.

Torque sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that this sensor element as a speed sensor having.

Torque sensor according to claim 4, characterized that by means of the speed sensor as measured variables, the speed, the rotation angle and / or the direction of rotation of a rotating body can be determined.

Torque sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that this sensor element as a temperature sensor ( 13 ) having.

Torque sensor according to one of claims 1 to 6, characterized in that this a computer unit ( 16 ) for evaluating the measured variables generated in the sensor elements.

Torque sensor according to claim 7, characterized in that in the computer unit ( 16 ) from the measured quantities of the strain gauge ( 10 ) and the speed sensor calculation a mechanical power occurs.

Torque sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that over the digital interface metrics are readable.

Torque sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that over the digital interface parameter values can be read in and / or read out.

Torque sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the digital interface as CANopen interface ( 18 ) is trained.

Torque sensor according to claim 11, characterized in that this via the CANopen interface ( 18 ) to a CANopen network ( 21 ) connected.

Torque sensor according to one of claims 11 or 12, characterized in that this is a computer unit ( 19 ), by means of which the data transfer via the CANopen interface ( 18 ) is controlled.

Torque sensor according to claim 13, characterized in that the computer units ( 16 . 19 ) a storage unit ( 17 ) is assigned for the non-volatile storage of sensor and interface-specific data.

Torque sensor according to one of claims 12 to 14, characterized in that the CANopen network ( 21 ) is operated in a mode in which service data objects are sent out by a subscriber, which are acknowledged by another subscriber.

Torque sensor according to one of claims 12 to 14, characterized in that the CANopen network ( 21 ) is operated in an operating mode in which process data objects are transmitted unacknowledged by a subscriber.