DE2823547A1

DE2823547A1 - Einrichtung zur erfassung der momentanen stellung und einstellung von positionierbaren drehenden oder translatorisch bewegten elementen

Info

Publication number: DE2823547A1
Application number: DE19782823547
Authority: DE
Inventors: Harry Boehm; Hans-Joachim Kiesling; Juergen Pischel; Walter Starke
Original assignee: KLUESSENDORF HEINRICH H
Current assignee: Heinrich H Kluessendorf & Co Kg 1000 Berlin GmbH
Priority date: 1978-05-27
Filing date: 1978-05-27
Publication date: 1979-11-29
Also published as: DE2823547C2

Description

Einrichtung zur Erfassung der momentanen Stellung
und Einstellung von positionierbaren drehenden der transiaterisch bewegten Elementen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur r£assun der momentanen Stellung und Einstellung von positionierbaren drehenden oder translatorisch bewegten Elementen.
Es ist oftmals erwünscht, daß Geräte mit Stellgliedern, die betriebsmäßig veränderbare, genau vorgegebene Positionen einnehmen sollen, die jedoch, da diese Elemente in das Gerät eingebaut sind, von außen nicht erkennbar und bedienbar sind, eine besondere Einstell- und Abfrayevorrichtung besitzen, die es gestattet, die jeweils eingenommene Betriebsposition eines oder mehrerer derartiger Stellqlieder abzulesen bzw. einzustellen.
Bei bekannten Geräten wird die Erkennung der Einstellung durch elektromechanische Abgriffe am Einstellglied durch Schleifkontakte, elektrische Schalter u.ä. vorgenommen. Da diese Elemente dem Verschleiß unterliegen und somit störungsanfällig sind, beschäftigt sich die Erfindung mit einer berührungslosen Erkennung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei geringem Platzbedarf eine verschleißfreie Positionserkennung ermöglicht und die besonders betriebssicher, also nicht anfällig gegen Störungen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch mit dem Element verbundene Permanentmagnete, die in Bewegungsrichtung in nach einem Codierungssystem vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind, und eine Gruppe von Hallgeneratoren, die innerhalb des Bewegungsspielraumes der Permanentmagnete im Induktionsbereich derselben angeordnet sowie mit einer elektronischen Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind.
In Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Druck- und Einstellwerk von Fahrscheinentwertern die Einrichtung so ausgebildet, daß über den Umfang eines Typenrades in codierter Aufeinanderfolge sich radial erstreckende, mit dem gleichen Pol nach außen weisende Pcrmanentmagnete verteilt sind und eine Gruppe von Hallgeneratoren feststehend mit geringem Abstand circumferential neben dem Typenrad angeordnet ist.
Da die Erfassung der jeweiligen Winkelstellung des Typenrades völlig berührungslos erfolgt und die dicht neben dem Typenrad gelagerten feststehenden Hallgeneratoren nur einen geringen Platzbedarf haben, ergeben sich für den so eingerichteten Falirscheinentwerter die gewünschten Kleinabmessungen, die ihn besonders geeignet für den Einsatz von Fahrzeugen machen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ergibt sich aus der trägheitslosen Stellungsanzeige, so daß auch eine sehr schnell erfolgende Verstellung der Typenräder sofort erkenn- und ablesbar ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung ist ferner völlig unempfindlich gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit.
Die Erfindung läßt sich in entsprechender Weise auch zur Erfassung und Positionierung translatorisch bewegter Elemente einsetzen, da über die mit dem translatorisch bewegten Element verbundenen Permanentmagnete in gleicher Weise codierte, stellungsabhängige Induktionen erfolgen können.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Stellungsanzeige und Positionierung eines Typenrades näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung, Fig. 2 einen diametralen Schnitt durch das Klinkenrad dieser Einrichtung und Fig. 3 einen Funktionsplan für die Stellungserkennung eines Typenrades.
Danach sind in das Typenrad 1, silber den Umfang desselben verteilt, die Permanentmagnete 2 eingebettet, und zwar sind diese Permanentmagnete 2 gruppenweise in verschiedenen Winkelabständen angeordnet. Diese besondere Positionierung beinhaltet codierte Signale der Hallgeneratorgruppe 3, die, je nachdem, ob ein einzelner Permanentmaynet 2 oder zwei bzw. drei aufeinanderfolgende Magnete 2 an derselben vorbeiwandern, verschieden intensiv induziert werden, wobei selbstverständlich eine weitere Codeeinheit durch das Ausbleiben einer derartigen Induktion gegeben ist.
Die möglichen erkennbaren Typenradpositionen sind von folgenden Funktionen abhängig: 1. Intensität des magnetischen Feldes der Permanentmagnete 2, 2. Abstand der Permanentmagnete 2 zueinander, 3. Mindestabstand der Permanentmagnete 2 voneinander, wodurch die Anwendbarkeit dieser Konstruktion auf Typenräder 1, deren Durchmesser eine bestimmte Größe überschreitet, beschränkt ist, 4. Mindestabstand zwischen benachbarten Typenrädern 1 zur Vermeidung von Steuerfehlern, 5. Anzahl der Permanentmagnete 2 und Etallgeneratoren innerhalb einer bestimmten Hallgeneratorgruppe 3, 6. spezielle Codierung und 7. Ansprechschwelle der Hallgeneratoren.
Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet folgendermaßen: Das Typenrad 1 wird durch die magnetisch betätigte Klinke 4 in bestimmten Positionen arretiert. Über die Hallyeneratorengruppe 3 wird die Lage der Permanentmagnete 2 in dieser Position erfaßt und über den in einer hier ebenfalls nicht dargestellten, an sich bekannten Datenverarbeitungsschaltung, in der die Codierung des Typenrades eingespeichert ist, festgestellt, welche Position das Typenrad eingenommen hat. Gleichzeitig erfolgt die Anzeige dieser Stellung.
Wird das Typenrad 1 gedreht, so wird über diese Positionserkennung eine Arretierklinke 4 gesteuert, die-das Typenrad 1 in der geforderten Position festhält.
Die Verarbeitung der auszuwertenden Elallgeneratorensignale erfolgt nach dem Absolutverfahren, bei dem jede Stellung des Typenrades eindeutig über vier Fiallgeneratoren erkennbar ist.
Gem. Fig.3 wird die Ausgangsspannung der Hallgeneratoren mit Trxggerverstärkern in die Signalpegel für TTL-Schaltkreise umgesetzt. Befindet sich vor der Stirnfläche des Hallgenerators ein magnetischer Nordpol, so schaltet der Ausgang des Triggerverstärlcers auf OV.
In Verbindung mit einer hysteresebehafteten Schaltstufe wird das Ausgangssignal stabilisiert und z.B. im BCD-Code an die Auswertlogik weitergegeben.
Diese Auswertlogik entscheidet nun, ob das von den Hallgeneratoren gemeldete Signal mit dem geforderten übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, dreht das Typenrad so lange, bis ein Gleichstand zwischen Meldung und gefordertem Signal erreicht ist. Dabei erfolgt die Steuerung in der Weise, daß das Elallgerleratoren-Signal über einen Differenzverstärker verstärkt urid mit zwei Schwellen ausgewählt wird.
Dieses ausgewählte Signal wird anschließend digital verknüpft.
Der die Arretierklinke 4 betätigende Magnet 5 wird über eine Leistungsstufe angesteuert.

Claims

Ansprüche: 1. Einrichtung zur Erfassung der momentanen Stellung und Einstellung von positionierbaren drehenden oder translatorisch beweg-ten Elementen, g e k e n n z e i c h -n e t durch rnit dem Element (1) verbundene Permanentmagnete (2), die in Bewegungsrichtung in nach einem Codierungssystem vorgegebenen Abständen voneinander angeordnet sind, und eine Gruppe von Hallyeneratoren (3), die innerhalb des Bewegungsspielraumes der Peranctmagnete (2) im Induktionsbereich derselben angeordnet sowie mit einer elektronischen Signalverarbeitungsschaltung verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß über den Umfang eines Typenrades (1) in codierter Aufeinanderfolge sich radial erstreckende, mit dem gleichen Pol nach außen weisende Permanentmagnete (2) verteilt sind und eine Gruppe von Hallgeneratoren (2) feststehend mit geringem Abstand circumferential neben dem Typenrad (1) angeordnet ist.