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Die Erfindung bezieht sich auf ein Anzeigegerät, insbe-
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sondere für den Kurs eines Fahrzeuges, enthaltend ein drehbar gelagertes
Magnetsystem, bestehend aus wenigstens einem wenigstens 1800 überdeckenden, als
Ringsegment ausgebildeten Permanentmagneten, vorzugsweise zwei je nahezu 180° überdeckende,
unterschiedlich polarisierte Permanentmagnete, welche(r) zusammen mit einem mit
dem Permanentmagneten drehbar gelagerten und mit diesem einen Luftspalt bildenden
Rückschluß ein in dem Luftspalt radial oder axial gerichtetes Magnetfeld erzeugt
sowie ein Spulensystem, bestehend aus wenigstens zwei um zumindest näherungsweise
900 gegeneinander versetzt angeordnete Spulenpaare, wobei wobei sich die Spulen
eines Paares diametral gegenüberliegen, wobei das Spulensystem in den vom Magnetsystem
gebildeten Luftspalt derart hineinragt, daß bei Ansteuerung der Spulen ein dem Permanentmagnetfeld
gleich- oder entgegengerichtetes elektromagentisches Feld erzeugt wird una wobei
die Ansteuerung der beiden Spulenpaare derart erfolgt, daß das Magnetsystem im Bereich
von 360 Winkelgraden in jede beliebige Position einstellbar ist nach Patent ,.,..,.
(Patentanmeldung P 29 24 617.1). Ein derartiges Anzeigegerät wird insbesondere bei
der Kursanzeige eines Fahrzeuges verwendet und erhält die Kursinformation beispielsweise
von einer Navigationsanlage, wobei diese Kursinformation meist in einer digitalen
Form vorliegt.
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Diese digitale Ansteuerung besteht darin, daß mittels Rechteckgeneratoren,
deren Tastverhältnis in Abhängigkeit vom Sinus- bzw. Cosinuswert oder nach einer
anderen stetigen i1tion mit einer Periodizität 2 # des einzustellenden Winkels gesteuert
wird, Ströme erzeugt werden, welche in den Spulen des Anzeigegerätes Felder induzieren.
Hierbei wird neben einer hohen Winkelauflösung eine hohe Linearität zwischen Eingangswinkel
und angezeigtem Winkel, also eine lineare Übertragungskennlinie, gefordert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Kostenaufwand
ein Anzeigegerät der genannten Art zu schaffen, welches eine möglichst hohe Linearität
der Übertragungskennlinie aufweist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der bzw.
die Permanentmagnete derart gestaltet sind, daß die wirksame Induktion pro Segment
des in eine Vielzahl von Segmenten mit in Umfangsrichtung gleicher Ausdehnung unterteilt
gedachten Permanentmagneten unterschiedlich ist und die radiale Verteilung der wirksamen
Induktion pro Segment über dem Permanentmagneten der Ansteuerfunktion entspricht.
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Das erfindungsgemäße Anzeigegerät zeichnet sich vor allem durch einen
kompakten und kostengünstigen Aufbau aus, wobei aufgrund der Anpassung des Permanentmagnetsystems
an die Ansteuerfunktion die Genauigkeit in entscheidender Weise verbessert werden
konnte.
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Diese Genauigkeit wird dann erreicht, wenn die Gleichung B . b . d
= k . f (α) erfüllt ist, wobei 3 die permanentmagnetische Induktion, b die
Breite und d die Dicke der Permanentmagnete, k eine Konstante und f (α) die
Ansteuerfunktion darstellt.
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Dies bedeutet, daß die Anpassung der Induktion der Permanentmagnete
an die Ansteuerfunktion, z.B. dadurch zu realisieren ist, daß die Magnete in Umfangsrichtung
gesehen eine unterschiedliche Induktion B aufweisen, d.h. unterschiedlich stark
magnetisiert sind, wobei die Form der Magnete konstant ist. Eine weitere und zu
bevorzugende Möglichkeit der Anpassung besteht darin, bei konstanter Induktion die
Magnetform der Ansteuerfunktion entsprechend zu
gestalten, also
z.B. Magnetdicke d und/oder vorzugsweise -breite b so zu verändern, daß die obengenannte
Gleichung erfüllt wird. Ferner ist auch eine Verknüpfung der beiden genannten Möglichkeiten
denkbar.
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Die Ansteuerung kann mittels jeder beliebigen Ansteuerfunktion erfolgen,
wobei um Anzeigesprünge zu vermeiden eine innerhalb des Bereichs von 2 # bzw. 360
Winkelgraden stetige Funktion gewählt werden sollte. Ein besonders einfacher Aufbau
der Spulen und des Magnetsystems ergibt sich bei der Verwendung einer sin-cos -
Ansteuerung. Ein weiterer Vorteil dieser Ansteuerung ist außerdem dadurch gegeben,
daß die Spulenform keinen Einfluß auf die Übertragungskennlinie des Anzeigegerätes
nimmt.
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Ferner ermöglichen auch andere Ansteuerfunktionen, wie z.B.
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eine Dreiecks funktion, bei entsprechender Gestaltung der Permanentmagnete
eine lineare Übertragungskennlinie.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausfuhrungsbeispiel en erläutert. Es zeigen Fig. 1 - eine schematische Darstellung
eines Anzeigegerätes im Längsschnitt Fig. 2 - eine Draufsicht des Anzeigegerätes
im Schnitt A-B Fig. 3 - die Ansteuerung der Spulen mittels Sin-Cos-Funktion Fig.
4 - eine weitere Ausführungsform eines Anzeigegerätes im Längsschnitt.
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Das Anzeigegerät gemäß Fig. 1 enthält ein mit einer Welle 1 drehbares
Magnetsystem 2, welches zwei RückschlußscheiDen
3, 4 aufweist, wobei
ein ringförmiger Luftspalt 5 gebildet wird. Auf den Stirnflächen der Rückschlußscheiben
3, 4, befinden sich axial gegenüberliegend jeweils zwei Permanentmagnete 6, 7 und
8, 9, 9, welche als Ringsegmente mit ca. 180° Segmentwinkel aufgebaut und in axialer
Richtung magnetisiert sind. Die auf einer Rückschlußscheibe befindlichen Magnete
6, 7 und 8, 9 sind in entgegengesetzter Richtung magnetisiert; dgl. die sich gegenüberliegenden
Magnete 6, 8 bzw. 7, 9.
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Im Luftspalt 5 bilden sich somit zwischen den Magneten 6, 8 und 7,
9 axial gerichtete Magnetfelder mit entgegengesetzter Feldrichtung aus. Gemäß weiteren
Ausführungsformen sind nur die.Magnete 6 und 8 oder 7 und 9 vorgesehen, welche-
sich dann jeweils über einen Winkel z 180°erstrecken.
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In den Luftspalt 5 ragen in radialer Richtung Spulen 10-13 hinein,
welche mittels eines Spulenträgers 14 am Gehäuse 15 befestigt sind. Dieses Gehäuse
wird mittels eines durchsichtigen Deckels 16 abgeschlossen. Auf dem Boden des Gehäuses
15 und am Deckel 16 sind geeignete Lagerungen 17, 18 vorgesehen, in welchen sich
die mit dem Magnetsystem 2 verbundene Welle 1 abstützt Mit dem Magnetsystem 2 ist
ferner ein Zeiger 19 verbunden, welchem auf der Stirnseite des Deckels 16 insbesondere
eine Kursrose mit Winkelunterteilung in Grad oder Stricheinheiten zugeordnet ist.
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Anhand der Fig. 2 soll eine mögliche Art der Magnet form und der Spulenanordnung
beschrieben werden. Die Magnete d, 9 sind mit einer variablen Breite b versehen
auf der Rückschlußscheibe 3 angeordnet 9 welche wiederum auf der Welle 1 befestigt
ist. Die dargestellte Magnetform ermöglicht eine lineare Übertragungskennlinie bei
Ansteuerung mittels einer Sinus-Cosinus-Funktion. Die Spulenpaare 10, 11 bzw. 12,
13
sind jeweils in Reihe geschaltet, wobei die beiden Spulen jeden
Paares sich diametral gegenüberliegen. Die Spulen jeden Paares sind weiterhin so
gewickelt, daß die Stromrichtung J1, J2 und somit auch das erzeugte elektromagnetische
Feld gegensinnig verläuft. Mittels des Spulentragers 14 sind die Spulen 10, 11,
12, 13 am Gehäuse 15 befestigt. Es wäre in dieser Anordnung auch eine Magnetform
denkbar, bei der anstelle der Breite b die Dicke oder auch die Induktion variabel
ist.
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Anhand der Fig. 3 wird die Ansteuerung der Spulen mittels einer Sin-Cos-Funktion
erläutert. Diese Funktionen werden in Sinus- und Cosinus-Generatoren erzeugt, welchen
der jeweils einzustellende Winkelwert α in aigitaler Form zugeführt wird,
wobei das Tastverhältnis der zugeführten Impulse dem Sinus- bzw. Cosinuswert des
Winkelwertes α entspricht, d.h. die Mittelwerte der Ströme J1 bzw. J2 entsprechen
dem Sinus bzw. Cosinus des einzustellenden Winkels « . Soll ein Winkel C von z.B.
900 angezeigt werden, dann ist ersichtlich, daß der Strom J J1 in den Spulen 10
und 11 seinen Maximalwert Jmax erreicht hat, das Magnetsystem hat die in Fig. 2
gezeichnete Stellung. Wird ein Winkel α von 180° eingegeben, dann hat der
Betrag des Stroms J2, welcher durch die Spulen 12, 13 fließt, ein Maximum, das Magnetsystem
wird eine um 900 gedrehte Stellung einnehmen. Einzelne Zwischenstellungen werden
dadurch erreicht, daß Ströme J1 und J2 mit bestimmtem Größenverhältnis und bestimmtem
Vorzeichen auf die Spulenpaare wirken und somit ein resultierendes Moment auf das
Magnetsystem entsprechend den durch die Spulen fließenden Strömen bewirkt.
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Fig. 4 zeigt eine weitere Ausbildungsform eines Anzeigegerätes, wobei
hier die Spulen- und Magnetsystemanordnung im wesentlichen in radialer Richtung
erzeugbare Magnetfelder
ermöglicht. Diese Anordnung hat den Vorteil
eines kleinen Gerätedurchmessers. Das mit der Welle 20 drehbare Magnetsystem 21,
welches einen Rückschlußring 22 mit uförmigem Querschnitt aufweist, trägt auf den
Innenflächen des Rückschlußringes 22 jeweils zwei diametral angeordnete, entgegengesetzt
polarisierte Dauermagnethalbringe 23, 24 bzw. 25, 26, welche in radialer Richtung
polarisiert sind; die sich gegenüberliegenden Magnethalb-ringe 24, 25 bzw. 23, 26
sind entgegengesetzt polarisiert. Die Magnete 23, 24, 25, 26 besitzen ebenfalls
eine variable Breite oder Dicke bzw. sind in Umfangsrichtung unterschiedlich stark
magnetisiert, um einen Induktionsverlauf entsprechend der Ansteuerfunktion zu erhalten.
In den Luftspalt 27 ragt von unten ein Wicklungsträger 28 mit Wicklungen 29, 30
hinein, wobei die Wicklungen im wesentlichen in gleicher Art wie in Fig. 2 beschrieben
aufgebaut sind. Der Wicklungsträger 28 ist mit einem topfförmigen Gehäuse 31 verbunden,
welches mit einem durchsichtigen Deckel 32 abgeschlossen ist. Die Welle 20 ist mittels
geeigneter Lager 33, 34 befestigt. Zur Anzeige des Winkelwertes besitzt das Magnetsystem
einen Zeiger 35, welchem auf dem Gehäuse gegenüber eine Kursrose 36 mit Winkelunterteilung
in Grad- oder Stricheinheiten zugeordnet ist.
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Die Wicklungen 10 - 13, 29, 30 können auch als übereinanderliegende
Kreuzwicklungen ausgebildet sein, d.h. die in Reihe geschalteten Spulen 10, 11 bzw.
12, 13 sind in Kreuzwickeltechnik hergestellt und entsprechend der Magnetform dimensioniert.