DE2823547C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung bzw. Einstellung der momentanen Lage eines in definier­ ter Stellung auf einer vorbestimmten Bahn bewegten Elements gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Einrichtungen sind z. B. aus der DE-AS 11 38 240 ganz allgemein bekannt.

Es ist oftmals erwünscht, daß Geräte mit Stellgliedern, die betriebsmäßig veränderbare, genau vorgegebene Posi­ tionen einnehmen sollen, die jedoch, da diese Elemente in das Gerät eingebaut sind, von außen nicht erkennbar und bedienbar sein dürfen, eine besondere Einstell- und Abfragevorrichtung besitzen. Letztere Vorrichtung soll es ermöglichen, die jeweils eingenommene Betriebsposi­ tion eines oder mehrerer derartiger Stellglieder ab­ lesen bzw. einstellen zu können, und zwar auch im Ruhe­ stand unabhängig von einer eventuell zuvor erfolgten Einstellbewegung.

Bei bekannten Geräten wird die statische Erkennung der Einstellung durch elektromechanische Abgriffe am Einstellglied über Schleifkontakte, elektrische Schalter u. ä. vorgenommen. Die berührungslose An­ ordnung zur Erfassung und Einstellung der momentanen Lage eines bewegbaren Elements, nämlich eines Ein­ stellrades für einen Meßwertumformer der eingangs ge­ nannten Art nach der DE-AS 11 38 240 ermöglicht es nur, über die Lageänderung und deren Erfassung eine Aussage zu treffen.

Durch diesen bekannten Meßwertumformer wird eine mecha­ nische Größe über eine Frequenz in eine elektrische Größe umgewandelt. Diese ist an einem einzigen relativ an magnetischen Dipolen vorbeibewegten Halbleiter­ widerstand, wie einem Hallgenerator, abnehmbar. Dieser bekannte Meßwertumformer stellt eine vorteilhafte Einrichtung dar, weil der Halbleiterwiderstand in einer Ebene angeordnet ist, die durch die magnetische Achse eines jeweils an dem Halbleiterwiderstand vorbeibe­ wegten magnetischen Dipols und durch eine Senkrechte zur relativen Bewegungsrichtung gegeben ist. Zweck dieser Maßnahme ist es, in dem Hallplättchen bei­ spielsweise bei gleicher Polung der Dauermagnete mit Annäherung an einen solchen eine anwachsende Spannung in der einen Richtung zu erzeugen, die nach Durchlaufen eines Maximums durch Null in der Symmetriestellung hindurch­ geht und bei Entfernen von dem Dauermagneten eine Spannung mit einem Maximum in der anderen Richtung erzeugt. Damit kann aus der Impulsfolge auf die Richtung der Bewegung und auf den jeweils erfolgten Drehwinkel ge­ schlossen werden.

Bei dem bekannten Meßwertumformer ist nur ein Hallelement oder dergleichen Halbleiterelement vorgesehen, das beim Vorbeibewegen der Dipole stets gleiche Ausgangssignale liefert, so daß aus diesem Ausgangssignal allein nicht auf die Stellung des die untereinander jeweils im gleichen Abstand angeordneten magnetischen Dipole tragenden Elementes geschlossen werden kann. Hierfür ist eine zusätzliche Zähleinrichtung erforderlich, die die Anzahl der von dem Hallelement abgegebenen Signal­ impulse in Zählwerte umwandelt, aus denen dann die jeweilige Stellung des die Dipole tragenden Elementes ermittelt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei geringem Platzbedarf eine verschleißfreie und be­ triebssichere Positionserkennung auch bei Stillstand ermög­ licht.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Damit wird es möglich, die jeweilige Position des Ele­ mentes nur aufgrund der in dieser Position von den Hallelementen erzeugten Signale festzustellen, ohne Bezugnahme auf die vorhergehenden Stellungen des Elementes. Es ist somit kein zusätzlicher Zähler er­ forderlich, dessen Versagen zu einer Fehlbestimmung der Position führen kann. Auch ein Ausfall der Ver­ sorgungsspannung kann nicht zu falschen Ergebnissen führen. Um diese Art der Positionsermittlung zu reali­ sieren, sind die Permanentmagnete auf dem Element nicht in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet, son­ dern diese Abstände werden nach einer bestimmten Kodie­ rung vorgegeben. Weiterhin werden mehrere Hallelemente verwendet, und zwar in einer solchen Anzahl und Anord­ nung, daß ihnen in jeder Stellung des Elementes Per­ manentmagnete in einer die jeweilige Stellung ausschließ­ lich kennzeichnenden Kodierung gegenüberstehen. Somit dienen auch bei Stillstand des Elementes die Ausgangs­ signale der Hallgeneratoren allein zur Bestimmung der jeweiligen Position des Elementes. Eine Bezugnahme auf vorhergehende Positionen ist nicht erforderlich.

In Ausgestaltung der Erfindung wird insbesondere bei einem Druck- und Einstellwerk von Fahrscheinentwertern die Einrichtung wie vorstehend beschrieben ausgebildet. Über den Umfang eines Typenrades sind die sich radial erstreckenden, mit gleicher Polung nach außen weisende Permanentmagnete ungleich verteilt und eine Gruppe von Hallgeneratoren ist feststehend mit geringem Abstand am Umfang des Typenrades angeordnet.

Da die Erfassung der jeweiligen Winkelstellung des Typen­ rades völlig berührungslos erfolgt und die dicht neben dem Typenrad gelagerten feststehenden Hallgeneratoren nur einen geringen Platzbedarf haben, ergeben sich für den so eingerichteten Fahrscheinentwerter die ge­ wünschten Kleinabmessungen, die ihn besonders geeignet für den Einsatz in Fahrzeugen wie Autobussen, Straßen­ bahnen oder dergleichen machen. Ein weiterer Vorteil liegt in der trägheitslosen Stellungsanzeige, so daß auch eine sehr schnell erfolgende Verstellung der Typenräder sofort erkenn- und ablesbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht der Anordnung in stark vereinfachter Form,

Fig. 2 einen diametralen Schnitt durch das Klinkenrad nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Funktionsschaltplan für die Stellungserkennung eines Typenrades.

Wie dargestellt sind in das Typenrad 1, über den Umfang desselben verteilt, Permanentmagnete 2 eingebettet, und zwar sind diese Permanentmagnete 2 gruppenweise in ver­ schiedenen Winkelabständen angeordnet. Diese be­ sondere Positionierung ist Ursache für die Erzeugung kodierter Signale in einer Gruppe von Hallgeneratoren 3, die, je nachdem, ob ein einzelner Permanentmagnet 2 oder zwei bzw. drei aufeinanderfolgende Permanentmagnete 2 sich an bzw. gegenüber den Hallgeneratoren 3 befinden, verschieden intensiv induziert werden. Eine weitere Kodeeinheit kennzeichnet das Ausbleiben einer derartigen Induktion.

Die möglichen, von der Gruppe der Hallgeneratoren 3 erkennbaren Typenradpositionen sind von folgenden Bedingungen abhängig:

• 1. Der Intensität des magnetisches Feldes der Permanent­ magnete 2,
• 2. dem Abstand der Permanentmagnete 2 zueinander,
• 3. dem Mindestabstand der Permanentmagnete 2 vonein­ ander, d. h. vom Auflösungsvermögen der Hallgenera­ torengruppe,
• 4. dem Mindestabstand zwischen zwei benachbarten Typenrädern 1 von denen eine Mehrzahl auf einer Achse angeordnet sein kann (Vermeidung von Steuer­ fehlern),
• 5. der Anzahl der Permanentmagnete 2 und Hallgenera­ toren innerhalb einer Hallgeneratorgruppe 3,
• 6. der speziellen Kodierung und schließlich
• 7. der Ansprechschwelle der Hallgeneratoren.

Die dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen:

Das Typenrad 1 wird durch einen Elektromagneten 5 betätigt, der die Klinke 4 in einer bestimmten Position arretiert. Über die Gruppe der Hallgeneratoren 3 wird die Lage der Permanentmagnete 2 in dieser Position erfaßt und über den in einer nicht dargestellten, an sich bekannten Datenverarbeitungsschaltung, in der die Kodierung des Typenrades eingespeichert ist, festgestellt, welche Position das Typenrad eingenommen hat. Gleichzeitig er­ folgt die Anzeige dieser Stellung.

Bei Drehung des Typenrades 1 wird über die Positionser­ kennung die Klinke 4 entsprechend gesteuert, so daß das Typen­ rad 1 in der dann geforderten Position festgehalten wird.

Die Verarbeitung der auszuzwertenden Hallgeneratorensig­ nale erfolgt nach einem Verfahren, bei dem jede Stellung des Typenrades eindeutig über vier Hallgeneratoren 3 erkennbar ist.

Gemäß Fig. 3 wird die Ausgangsspannung der Hallgeneratoren mittels Triggerverstärkern in die Signalpegel für TTL-Schalt­ kreise umgesetzt. Befindet sich vor der Stirnfläche des Hallgenerators ein magnetischer Nordpol, so schaltet der Ausgang des Triggerverstärkers auf Null Volt.

In Verbindung mit einer hysteresebehafteten Schaltstufe wird das Ausgangssignal stabilisiert und z. B. im BCD-Kode an eine Auswertlogik weitergegeben.

Diese Auswertlogik entscheidet, ob das von den Hall­ generatoren gemeldete Signal mit dem geforderten übereinstimmt. Ist dies nicht der Fall, dreht das Typen­ rad so lange, bis ein Gleichstand zwischen Meldung und gefordertem Signal erreicht ist. Dabei erfolgt die Steuerung in der Weise, daß das Hallgeneratoren-Signal über einen Differenzverstärker verstärkt und mit zwei Schwellen ausgewählt wird.

Dieses ausgewählte Signal wird anschließend digital verknüpft. Der die Klinke 4 betätigende Magnet 5 wird über eine Leistungsstufe angesteuert.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Erfassung bzw. Einstellung der momentan­ en Lage eines in definierten Stellungen positionier­ baren, auf einer vorbestimmten Bahn bewegten, mit Permanentmagneten versehenen Elements, bei der in­ nerhalb des durch die Bewegungsbahn der Permanent­ magnete gebildeten Feldbereiches wenigstens ein mit einer Signalverarbeitungsschaltung verbundener Hallgenerator angeordnet ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Permanent­ magnete (2) in verschiedenen, einem Code entsprechenden Abständen angeordnet und ihnen mehrere Hallgeneratoren (3) zugeordnet sind, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung aus den Signalen der mehreren Hallgeneratoren (3) ein dem Code entsprechendes Signal bildet und dieses mit einem Sollwert vergleicht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element en Typenrad (1) ist, über dessen Umfang die Perma­ nentmagnete (2) verteilt sind, und daß die Hallgeneratoren (3) als Gruppe feststehend neben dem Typen­ rad (1) in geringem Abstand vom Umfang angeordnet ist.