DE2050127A1 - Schaltungsanordnung zur Positionserfassung eines beweglichen Objektes - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Positionserfassung eines beweglichen Objektes

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Positionserfassung eines beweglichen Objektes, bei der ein Verstärker an einen Hallgenerator angeschlossen und die Zuordnung zwischen dem Hallgenerator und einem Steuermagneten so getroffen ist, daß die Hallspannung mindestens einen Nulldurchgang aufweist.

Bei einer solchen Schaltungsanordnung spricht der Verstärker an, sobald die Hallspannung nach ihrem Nulldurchgang den Ansprechwert des Verstärkers erreicht. Desgleichen fällt der Verstärker zurück, wenn die Hallspannung vor dem Nulldurchgang den Ansprechwert des Verstärkers unterschreitet. Mit dem Ansprechwert des Verstärkers in Zusammenhang mit der Nullpunktsteilheit der Hallspannung kann die Steuergenauigkeit eingestellt werden.

Die Nullpunktsteilheit der Hallspannung hängt von dem Abstand ab, mit dem ein Steuermagnet und ein Hallgenerator relativ zueinander bewegt werden. Da bei den einzelnen Bewegungsvorgängen eines beweglichen Objektes der Abstand zwischen dem Hallgenerator und dem Steuermagneten praktisch nicht konstant gehalten werden kann, weist die Hallspannung jeweils eine andere Nullpunktsteilheit auf, so daß der Verstärker in unterschiedlichen Abständen zum Nulldurchgang anspricht oder abfällt. Der Nulldurchgang selbst ist unabhängig von dem Abstand zwischen dem Steuermagneten und dem Hallgenerator und liegt somit in Bezug auf die Bewegungsstrecke immer an der gleichen Stelle.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der eine Steuerung im Nulldurchgang der Hallspannung möglich ist..

Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß an den Ausgang des Verstärkers die Steuereingänge zweier in Reihe geschalteter und über je einen Kollektorwiderstand an die beiden Pole einer GIeichspannungsquelle angeschlossener sowie mit ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit einer Mittelanzapfung der Gleichspannungsquelle verbundener komplementärer Vortransistoren angeschlossen sind, daß mit dem Kollektor des ersten Vortransistors ein aus einer Zenerdiode und einem Widerstand bestehender Steuerkreis eines mit seiner Basis nach der Zenerdiode an den Steuerkreis und mit seiner Laststrecke über einen ersten Lastwiderstand an die Gleichspannungsquelle angeschlossenen ersten Endtransistors verbunden ist, daß ferner am Kollektor des ersten Endtransistors der Steuerkreis eines zweiten Endtransistors angeschlossen ist, der mit seiner Laststrecke über einen zweiten Lastwiderstand an die Gleichspannungsquelle sowie mit seiner Basis über einen Querwiderstand mit dem Kollektor des zweiten Vortransistors verbunden ist und an dessen Kollektor Ausgangssignale abgegriffen sind. Nach einer v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Schaltungsanordnung auch an ein Gleichspannungsnetz ohne Mittelanzapfung angeschlossen werden, wenn zwei gleiche in Reihe liegende Zenerdioden zu der Schaltungsanordnung parallelgeschaltet sind, deren geraeinsamer Verbindungspunkt mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Vortransistoren verbunden ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiols wird der Gegenstand nach der Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Über einen ersten Vorwiderstand R1 sind zwei hintereinandergeschaltete Zenerdioden Z1 und Z2 an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Zener-

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dioden bildet den Mittelpunkt M der Gleichspannungsquelle. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Zenerdiode Z1 und des ersten Vorwiderstandes R1 und dem Mittelpunkt M ist über einen zweiten Vorwiderstand R2 der Steuerkreis eines Hallgenerators H angeschlossen. Zur Kompensation von TemperatürSchwankungen ist zu den Steuerelektroden des Hallgenerators eine Diode D1 in Durchlaßrichtung parallelgeschaltet. Die Hallelektroden des Hallgenerators sind jeweils über einen Steuerwiderstand R3 bzw. R4 mit dem Steuereingang eines Verstärkers V verbunden, der ebenfalls an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. Durch ein mit zwei Widerständen R5 und R6 in Reihe an die Gleichspannungsquelle angeschlossenes Potentiometer P1 kann die Nullspannung und durch einen zwischen dem Steuereingang und -ausgang des Verstärkers angeschlossenen, verstellbaren Widerstand P2 die Verstärkung des Verstärkers eingestellt werden.

Mit seinem Steuerausgang StA ist der Verstärker V mit dem aus zwei Steuerwiderständen R7 und R9 bestehenden Steuerkreis eines ersten Vortransistors 51 und dem ebenfalls aus zwei Steuerwiderständen R8 und-R10 bestehenden Steuerkreis eines zweiten Vortransistors T2 verbunden. Die beiden Vortransistoren sind zueinander komplementär und jeweils mit einem Kollektorwiderstand R11 bzw. R12 zwischen einem Pol der Gleichspannungsquelle und dem Verbindungspunkt M der Zenerdioden angeschlossen. Mit dem Kollektor des ersten Vortransistors T1 ist ein aus zwei Widerständen R13 und RH sowie einer zwischen diesen beiden Widerständen angeschlossenen Zenerdiode Z3 bestehender Steuerkreis eines ersten Endtransistors T3 verbunden. Die Basis dieses Endtransistors ist an die Anode der Zenerdiode Z3 und seine Laststrecke über einen ersten Lastwiderstand R15 an die beiden Pole der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Mit dem Kollektor des ersten Endtransistors T3 ist wiederur;»ein aus den Widerständen R16 und R18 bestehender Steuerkreis eines zweiten Endtransistors T4 verbunden, wobei die Basis dieses Endtransistors außer mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt der beiden Widerstände noch über eiiion Quervddc-^-stard R17 mit dem Kollektor des zweiten

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Vortransistors Τ2 verbunden ist. Die Laststecke des zweiten Endtransistors TA ist über einen zweiten Lastwiderstand R19 ebenfalls zwischen den beiden Polen der Gleichspannungsquelle angeschlossen. Am Kollektor dieses zweiten Endtransistors T4 werden die Ausgangssignale abgegriffen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: Dem Hällgenerator H ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter, mit einem beweglichen Objekt verbundener Steuermagnet so zugeordnet, daß bei einer relativen Bewegung des Steuermagneten und des Hallgenerators zueinander die im Hallgenerator erzeugte Hallspannung mindestens einen Nulldurchgang aufweist. Wird nun beispielsweise der Steuermagnet an dem Hallgenerator H vorbeibewegt, steht an den Hallelektroden je nach der örtlichen Stellung des Steuermagneten eine positive oder negative Hallspannung an, die den Verstärker entsprechend steuert. Ist die Hallspannung positiv, ist auch das Steuersignal des Verstärkers positiv und der erste Vortransistor T1 wird durchgesteuert. Dadurch wird der Steuerkreis des ersten Endtransistors T3 an den gemeinsamen Verbindungspunkt der Zenerdiode Z1 und Z2 gelegt. Da die Zenerspannung der Zenerdiode Z3 der zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Zenerdiode Z1 und Z2 und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle anstehenden Spannung entspricht, fällt die gesamte Spannung an der Zenerdiode Z3 ab und der erste Endtransistor T3 bleibt gesperrt. Der am Kollektor des ersten Endtransistors T3 angeschlossene Steuerkreis des zweiten Endtransistors T4 erhält über den ersten Lastwiderstand R15 Spannung und der zweite Endtransistor T4 wird somit durchgesteuert. Am Kollektor dieses Endtransistors erscheint damit Minuspotential, d.h. es steht kein Ausgangssignal an.

Wird der Verstärker V durch eine negative Hallspannung angesteuert, so erscheint an seinem Ausgang ein negatives Steuersignal. Durch ein solches negatives Steuersignal wird der zweite Vortransistor T2, der zu dem ersten Vortransistor T1 komplementär ausgeführt ist, durchgesteuert. Der erste Vortranaiotor Ή

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ist dagegen gesperrt, so daß über seinen Kollektorwiderstand R11 der Steuerkreis des ersten Endtransistors T3 an der vollen Spannung der Gleichspannungsquelle liegt. Da an der im Steuerkreis des ersten Endtransistors angeordneten Zenerdiode Z3 nur die halbe Spannung abfällt, wird nunmehr dieser Endtransistor durchgesteuert und dadurch der Steuerkreis des zweiten Endtranaistors T4 überbrückt, so daß der zweite Endtransi3tor sperren würde. Dieses Sperren wird jedoch durch den Anschluß seiner Basis über den Querwiderstand R17 an den Kollektor des zweiten Vortransistors T2 verhindert. Dieser Vortransistor ist, wie erwähnt, durchgesteuert und damit liegt sein Kollektor auf dem Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes der Zenerdiode Z1 und Z2. Über den Querwiderstand R17 gelangt das gegenüber dem Minuspol . der Gleichspannungsquelle positive Potential des gemeinsamen Verbindungspunktes M der Zenerdioden Z1 und Z2 an die Basis des zweiten Endtransistors T4 und steuert diesen durch, so daß sein Kollektor wiederum Minuspotential führt und kein Ausgangssignal ansteht. Somit steht weder bei positiver noch bei negativer Hallspannung am Ausgang der Schaltungsanordnung ein Ausgangssignal an.

Beim Nulldurchgang der Hallspannung erscheint am Ausgang des Verstärkers kein Steuersignal, so daß beide Vortransistoren T1 und T2 im gesperrten Zustand sind. Der erste Endtransistors T3 erhält, wie bereits beschrieben, eine Steuerspannung über den Kollektorwiderstand R11 des ersten Vortransistors T1 und wird durchgesteuert bzw. bleibt durchgesteuert, so daß er den Steuerkreis des zweiten Endtransistors T4 an Minuspotential legt. Da der zweite Vortransistor T2 ebenfalls gesperrt ist, liegt auch über den Querwiderstand R17 und den Kollektorwiderstand R12 des zweiten Vortransistors T2 Minuspotential an der Basis des zweiten Endtransistors T4. Damit ist dieser Endtransistor während des Hulldurchganges der Hallspannung gesperrt, so daß an seinem Kollektor während der Sperrzeit Pluspotential anliegt, das als Ausgangssignal zur weiteren Steuerung dient.

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Zur Erhöhung der Genaugkeit der Schaltungsanordnung ist zu den Steuerelektroden des Hallgenerators H eine Diode D1 in Durchlaßrichtung parallelgeschaltet. Durch diese Diode wird dem Hallgenerator eine Steuerspannung eingeprägt und es werden dadurch Temperaturschwankungen kompensiert. Mit Hilfe eines Potentiometers P1, das zwischen zwei in Reihe an der Gleichspannungsquelle liegenden Widerständen R5 und R6 angeschlossen und mit seinem Abgriff mit dem Verstärker verbunden ist, kann am Verstärker eine Nullspannungskorrektur vorgenommen werden. Mit e,inem zwischen dem Steuereingang und -ausgang des Verstärkers angeschlossenen, verstellbaren Widerstand P2 kann die Verstärkung und damit die Breite des Ausgangssignals eingestellt werden.

2 Patentansprüche
1 Figur

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Claims (2)

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   Patentansprüche

   My Schaltungsanordnung zur Positionserfassung eines beweglichen Objektes, bei der ein Verstärker an einen Hallgenerator angeschlossen und die Zuordnung zwischen dem Hallgenerator und einem Steuermagneten so getroffen ist, daß die Hallspannung mindestens einen Nulldurchgang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Steuerausgang (StA) des Verstärkers (V) die Steuerkreise (R7, R9 bzw. R8, R10) zweier in Reihe geschalteter und über je einen Kollektorwiderstand (R11 bzw. R12) an die beiden Pole einer G-Ieichspannungsquelle angeschlossener sowie mit ihrem gemeinsamen Verbindungspunkt mit einer ™ Mittelanzapfung (M) der GIeichspannungsquelle verbundener, komplementärer Vortransistoren (T1 und T2) angeschlossen sind, daß mit dem Kollektor des ersten Vortransistors (T1) ein aus einer Zenerdiode (Z3) und einem Widerstand bestehender Steuerkreis eines mit seiner Basis nach der Zenerdiode (Z3) an den Steuerkreis und mit seiner Laststrecke über einen ersten Lastwiderstand (R15) an die G-Ieichspannungsquelle angeschlossenen ersten Endtransistors (T3) verbunden ist, daß ferner am Kollektor des ersten Endtransistors (T3) der Steuerkreis (R16 und R18) eines zweiten Endtransistors (ü?4) angeschlossen ist, der mit seiner Laststrecke über einen zweiten Lastwiderstand (R19) an die Gleichspanniingsquelle J sowie mit seiner Basis über einen Querwiderstand (R17) mit dem Kollektor des zweiten Vortransistors (T2) verbunden ist und an dessen Kollektor Ausgangssignale abgegriffen sind.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche, in Reihe liegende Zenerdioden (Z1 und Z2) zu der Schaltungsanordnung parallelgeschaltet sind, deren gemeinsamer Verbindungspunkt (M) mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der beiden Vortran3istoren (11 und T2) verbunden und die Parallelschaltung über einen Vorwiderstand (R1) an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

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