DE20312808U1 - Magnetischer Multipolencoder - Google Patents
Magnetischer Multipolencoder Download PDFInfo
- Publication number
- DE20312808U1 DE20312808U1 DE20312808U DE20312808U DE20312808U1 DE 20312808 U1 DE20312808 U1 DE 20312808U1 DE 20312808 U DE20312808 U DE 20312808U DE 20312808 U DE20312808 U DE 20312808U DE 20312808 U1 DE20312808 U1 DE 20312808U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic
- alternating polarity
- marking section
- unmagnetized
- magnetic multipole
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/12—Mechanical 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 using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical 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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical 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 using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
- G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
- G01D2205/80—Manufacturing details of magnetic targets for magnetic encoders
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Magnetischer Multipolencoder, insbesondere zur Winkellagenmessung einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens eine Magnetspur mit einer streifenförmigen Magnetisierung mit abwechselnder Polung und wenigstens einem Markierungsabschnitt zur Definition einer Referenzlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsabschnitt einen mittleren Bereich umfasst, der nicht oder nur schwach magnetsiert ist sowie zwei mit gleicher Polung magnetisierte Streifen, die sich beiderseits an den mittleren Bereich anschließen.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft einen magnetischen Multipolencoder, der wenigstens eine Magnetspur mit einer streifenförmigen Magnetisierung mit abwechselnder Polung und wenigstens einem Markierungsabschnitt zur Definition einer Referenzlage umfasst.
- Stand der Technik
- Es ist bekannt, zur Erfassung der Drehzahl oder der Winkellage rotierender Maschinenteile sogenannte Multipolencoder einzusetzen, so zum Beispiel zur Ermittelung der jeweils aktuellen Winkellage der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Die dabei gewonnenen Signale werden in der Regel zur Motorsteuerung, insbesondere zur Erzeugung von Einspritz- oder Zündimpulsen herangezogen.
- Solche Multipolencoder umfassen in der Regel einen im wesentlichen kreisringförmigen Trägerkörper, beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff, der wenigstens an seinem äußeren Umfangsrand mit wenigstens einer magnetischen Spur versehen ist. In die magnetische Spur ist eine streifenförmige Magnetisierung eingeprägt, bei der sich Nord- und Südpole mit kleinen Teilungsabständen abwechseln. Die magnetische Spur kann beispielsweise aus einem thermoplastischen, mit magnetisiertem Ferrit durchsetztem Material bestehen.
- Zur Winkellage- oder Drehzahlmessung einer Welle wird der magnetische Encoder üblicherweise auf dieser Welle befestigt. Es sind aber auch Anwendungen bekannt, bei welchen der Encoder an einem Gehäuse befestigt ist, das um eine feststehende Welle rotiert. Bei Rotation der Welle bzw. des Gehäuses entsteht somit ein sich in Abhängigkeit von den Teilungsabständen der Magnetpole periodisch veränderndes Magnetfeld, das mittels eines magnetischen Sensors, erfasst werden kann. Der Sensor, beispielsweise ein Hall-Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor, auch MR- oder GMR(=Giant-MR)-Sensor genannt, wandelt das sich zeitlich verändernde Magnetfeld in ein periodisches elektrisches Signal um, das, wie bereits oben beschrieben, zur Motorsteuerung eingesetzt werden kann.
- Es ist weiterhin bekannt, dass zur Erfassung des Drehwinkels auf dem magnetischen Multipolencoder eine Markierung erfolgen muss, um wenigstens eine Position zu bestimmen, die einer Referenzlage entspricht, beispielsweise dem oberen Totpunkt (OT-Punkt) eines Zylinders einer Brennkraftmaschine. Diese Markierung erfolgt in der Regel durch einen Magnetpol, der in Bezug zur Abstandsteilung der anderen Magnetpole wesentlich breiter ist. Nachteilig an einer solchen Anordnung ist, dass ein solcher verbreiterter Magnetpol die durch die benachbarten Pole erzeugten Magnetfelder stark beeinflusst, insbesondere diese im angrenzenden Bereich verdrängt, was sich negativ auf den Einzelteilungsfehler auswirkt.
- Darstellung der Erfindung
- Aufgabe der Erfindung ist, einen magnetischen Multipolencoder der eingangs genannten Art so weiter zu entwickeln, dass der durch den Markierungsabschnitt erzeugte Einzelteilungsfehler minimiert wird.
- Diese Aufgabe wird gelöst mit einem magnetischen Multipolencoder mit allen Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in dem Unteranspruch beschrieben.
- Erfindungsgemäß wird bei einem magnetischen Multipolencoder, der wenigstens eine Magnetspur mit einer streifenförmigen Magnetisierung mit abwechselnder Polung und wenigstens einem Markierungsabschnitt aufweist, zur Definition einer Referenzlage der Markierungsabschnitt so ausgebildet, dass er einen mittleren Bereich umfasst, der nicht oder nur schwach magnetisiert ist sowie zwei mit gleicher Polung magnetisierte Streifen, die sich beiderseits an den mittleren Bereich anschließen. Die den Markierungsabschnitt beiderseits begrenzenden Magnetpole haben dabei in etwa die gleiche Streifenbreite wie die übrigen Streifen des regelmäßigen Streifenmusters des Encoders. Geringfügige Abweichungen der Streifenbreite können aus der Optimierung der Magnetfeldverteilung im Hinblick auf kleinstmögliche Einzelteilungsfehler resultieren.
- Dadurch, dass die Streifenbreite der im Markierungsabschnitt randseitig angeordneten Pole der der übrigen Pole in etwa entspricht und dass der mittlere Bereich nicht oder nur gering magnetisiert ist, entspricht auch die Magnetfeldstärke der randseitig angeordneten Pole der der Nachbarpole, so dass es zu keiner Verdrängung der Magnetfelder der an den Markierungsabschnitt angrenzenden Nachbar-Pole kommen kann. Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile werden mit der erfindungsgemäßen Lösung überwunden.
- Die den Markierungsabschnitt beiderseits begrenzenden Magnet-Pole besitzen die gleiche Polung. Ein „Hineinwandern" der Magnetisierung in den nicht magnetisierten Bereich wird aufgrund der gegenseitigen Abstoßung der gleichen Magnetpole weitgehend vermieden.
- Ein erfindungsgemäßer magnetischer Multipolencoder eignet sich insbesondere zur Winkellagenmessung, insbesondere im Automobilbereich, beispielsweise zur Winkellagenmessung bei einer Kurbelwelle zur Steuerung von Zünd- oder Einspritzimpulsen des Motors. Prinzipiell kann er jedoch überall dort eingesetzt werden, wo mit Hilfe einer Magnetspur mit abwechselnder Polung Abläufe erfasst und/oder gesteuert werden sollen, wobei wenigstens eine Referenzlage ausgezeichnet sein muss. Hierbei sind auch je nach Anwendungsfall lineare Anordnungen einer Magnetspur oder sonstige Geometrien möglich. Es liegt auf der Hand, dass die erfindungsgemäße Ausbildung des Markierungsabschnitts auch bei den bekannten ringförmigen Multipolencodern unabhängig davon ist, ob diese eine oder mehrere Magnetspuren aufweisen oder ob die Magnetspuren axial oder radial am ringförmigen Träger angeordnet sind.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert:
- Es zeigen
-
1 : in schematischer Darstellung in Draufsicht einen erfindungsgemäßen Multipolencoder mit Streifenmagnetisierung; -
2 : den prinzipiellen Signalverlauf bei verschiedenen Sensoranordnungen aufgenommen an einem erfindungsgemäßen Multipolencoder im Markierungsabschnitt; -
3 : die an einem erfindungsgemäßen Multipolencoder gemessenen Sensorsignale analog zu den theoretischen Kurven aus2 - Man erkennt in
1 einen ringförmigen Multipolencoder1 mit einer Streifenmagnetisierung mit abwechselnder Polung, bei welchem der Markierungsabschnitt2 zur Definition einer Referenzlage zur Winkellagenmessung gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Der Magnetisierungsabschnitt2 wird beiderseits von zwei streifenförmigen Magnetpolen3 ,4 gleicher Polung, hier Nord-Pol, begrenzt. Zwischen den beiden Magnetpolen3 ,4 befindet sich ein mittlerer nicht magnetisierter Bereich5 . -
2 zeigt den schematischen Verlauf des Sensorsignals im Bereich eines erfindungsgemäß ausgestalteten Markierungsabschnitts eines Multipolencoders, aufgenommen mit einem b) Hall-Sensor und einem c) MR-Sensor: Zur Erleichterung der Zuordnung des Signalverlaufs zur Anordnung der Magnetpole ist unter a) schematisch die Polanordnung eines erfindungsgemäßen Multipolencoders1 im Bereich des Markierungsabschnitts2 dargestellt. Man erkennt, dass der Hall-Sensor, der üblicherweise so angeordnet wird, dass er bei Durchlaufen einer senkrechten Magnetfeldkomponente ein Signal erzeugt, auch im Bereich des Markierungsabschnitts2 unerwünschte Signale S3 und S4 liefert. Diese werden durch die beiden den Markierungsabschnitt begrenzenden Pole3 ,4 erzeugt. Demgegenüber zeigt der MR-Sensor, der auf waagrechte Magnetfeldkomponenten reagiert, das gewünschte Verhalten: Nach Durchlaufen eines Signalmaximums SSN am linken Rand des Markierungsabschnitts2 beim Übergang vom Südpol zum linken randseitigen Nordpol3 des Markierungsabschnitts fällt das Signal ab, erreicht die Nullinie bei Durchlaufen des mittleren nicht magnetisierten Bereichs2 und fällt weiter ab zu einem weiteren (negativen) Signalmaximum SNS bei Erreichen des Übergangs vom rechten randseitigen Nordpol des Markierungsabschnitts zum sich daran anschließen den Südpol der regelmäßigen Streifenmagnetisierung. Hieraus resultiert, dass bei Verwendung eines MR-Sensors, im Bereich des Markierungsabschnitts die gewünschte „Signallücke" entsteht. Ein analoges Verhalten lässt sich auch mit einem Hall-Sensor erreichen, wenn dieser in „MR-Einbaulage", d. h. so dass die tangentiale Magnetfeldkomponente senkrecht auf ihn auftrifft. Dem Fachmann sind diese unterschiedlichen Messprinzipien verschiedener Magnetsensor-Typen bekannt, so dass es ihm ohne weiteres möglich ist, den erfindungsgemäßen Multipolencoder mit einem geeigneten Sensor einzusetzen. -
3 zeigt die zu den Kurvenverläufen aus2 analogen, an einem Prototypen eines erfindungsgemäßen Multipolencoders erhaltenen Messkurven. Man erkennt, dass der Verlauf der Messkurven prinzipiell dem der theoretischen Kurvenverläufe aus2 entspricht. Da es sich um einen noch nicht optimierten Prototypen eines Multipolencoders handelt, sind die Messkurven teilweise noch unsymmetrisch bzw. zeigen „Überschwinger". Dies lässt sich mit einem optimierten Encoder leicht bereinigen. Wie das digitalisierte MR-Signal in3 zeigt, lassen sich diese Unregelmäßigkeiten allein schon durch Heraufsetzen der Sensorschaltschwelle kompensieren. Das digitalisierte MR-Signal entspricht schon weitgehend dem gewünschten Signalverlauf.
Claims (2)
- Magnetischer Multipolencoder, insbesondere zur Winkellagenmessung einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs, der wenigstens eine Magnetspur mit einer streifenförmigen Magnetisierung mit abwechselnder Polung und wenigstens einem Markierungsabschnitt zur Definition einer Referenzlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Markierungsabschnitt einen mittleren Bereich umfasst, der nicht oder nur schwach magnetsiert ist sowie zwei mit gleicher Polung magnetisierte Streifen, die sich beiderseits an den mittleren Bereich anschließen.
- Magnetischer Multipolencoder nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der beiden sich an den mittleren Bereich des Markierungsabschnitt beiderseits angrenzenden Magnetpole zur Minimierung, des Einzelteilungsfehlers optimiert ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20312808U DE20312808U1 (de) | 2003-08-15 | 2003-08-15 | Magnetischer Multipolencoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE20312808U DE20312808U1 (de) | 2003-08-15 | 2003-08-15 | Magnetischer Multipolencoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE20312808U1 true DE20312808U1 (de) | 2004-04-15 |
Family
ID=32115693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE20312808U Expired - Lifetime DE20312808U1 (de) | 2003-08-15 | 2003-08-15 | Magnetischer Multipolencoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE20312808U1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8149989B2 (en) | 2004-12-21 | 2012-04-03 | Phoenix Conveyor Belt Systems Gmbh | Device for destruction-free inspection of a conveyor belt |
-
2003
- 2003-08-15 DE DE20312808U patent/DE20312808U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8149989B2 (en) | 2004-12-21 | 2012-04-03 | Phoenix Conveyor Belt Systems Gmbh | Device for destruction-free inspection of a conveyor belt |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2013586B1 (de) | Magnetischer drehwinkelgeber | |
DE102007013755B4 (de) | Indikatorelement für einen magnetischen Drehwinkelgeber | |
EP2122303B1 (de) | Anordnung und verfahren zur absolutbestimmung der linearposition oder der durch einen winkel ausgedrükten drehposition | |
EP3563116B1 (de) | Wegsensor | |
EP1873534B1 (de) | Vorrichtung zur berührungsfreien Erfassung der Drehzahl und/oder Position eines Geberteils mit einem Encoder | |
WO2007115857A2 (de) | Gebervorrichtung für eine elektrische maschine | |
EP2860496A2 (de) | Linearmotor | |
DE102004008527B4 (de) | Erfassungseinrichtungen für den Rotationswinkel | |
EP1324050A2 (de) | Anordnung zum Detektieren der Bewegung eines Encoders | |
DE102012109787A1 (de) | Lenkwinkelsensor für Kraftfahrzeuge | |
WO1998036160A1 (de) | Ventileinrichtung eines verbrennungsmotors | |
DE19758037A1 (de) | Codierer für Positionssensor und Meßfühler | |
DE10338120A1 (de) | Magnetischer Multipolencoder | |
EP3669194A1 (de) | Drehzahlsensoranordnung | |
WO2012016861A1 (de) | Sensoranordnung mit magnetischem index-encoder in einer lagerdichtung | |
WO2010063712A1 (de) | Magnetischer encoder | |
DE102011076284A1 (de) | Lagereinheit mit Winkelmesssystem | |
DE10360613A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Multipolencoders | |
DE102005061347A1 (de) | Anordnung zur Messung des absoluten Drehwinkels einer Welle | |
DE112018000654T5 (de) | Magnetkodierer und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE20312808U1 (de) | Magnetischer Multipolencoder | |
DE29817399U1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels | |
DE3909745A1 (de) | Positioniereinrichtung | |
DE10228663A1 (de) | Anordnung zum Bestimmen der Lage eines Körpers | |
DE102009038087A1 (de) | Kugelgewindetrieb |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 20040519 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060731 |
|
R157 | Lapse of ip right after 6 years |
Effective date: 20100302 |