DE3133053C2

DE3133053C2 - Rotation angle sensor

Info

Publication number: DE3133053C2
Application number: DE19813133053
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Bloomfield Mich. Iwasaki
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-21
Publication date: 1984-06-28
Also published as: DE3133053A1; JPS57118111A; JPH0140928B2

Abstract

Es wird ein Drehwinkelfühler angegeben, der ein Gehäuse, einen drehbar an dem Gehäuse gelagerten bewegbaren Körper, einen an dem bewegbaren Körper befestigten Permanentmagneten, ein dem Permanentmagneten benachbartes weichmagnetisches Teil und eine auf das weichmagnetische Teil gewickelte elektrische Spule aufweist. Der bewegbare Körper folgt einem Drehwinkel bzw. einer Winkelversetzung eines äußeren Objekts, wodurch sich der Permanentmagnet in bezug auf das weichmagnetische Teil bewegt, so daß an diesem eine Änderung hinsichtlich des äußeren Magnetflusses hervorgerufen wird. Diese Änderung des äußeren Flusses verursacht eine entsprechende Änderung eines Zeit intervalls vom Anlegen einer Spannung an die elektrische Spule an bis zum Erreichen eines bestimmten Spulenstrom-Pegels. Die Änderung des Zeitintervalls wird zur Ermittlung des von dem äußeren Objekt hervorgerufenen Drehwinkels gemessen. Das weichmagnetische Teil wird vorzugsweise aus einem amorphen weichmagnetischen Material gebildet. Es werden verschiedene Ausführungsbeispiele des Drehwinkelfühlers beschrieben.A rotation angle sensor is specified which has a housing, a movable body rotatably mounted on the housing, a permanent magnet fastened to the movable body, a soft magnetic part adjacent to the permanent magnet and an electrical coil wound on the soft magnetic part. The movable body follows an angle of rotation or an angular displacement of an external object, whereby the permanent magnet moves with respect to the soft magnetic part, so that a change in the external magnetic flux is caused thereon. This change in the external flux causes a corresponding change in a time interval from the application of a voltage to the electrical coil until a certain coil current level is reached. The change in the time interval is measured to determine the angle of rotation caused by the external object. The soft magnetic part is preferably formed from an amorphous soft magnetic material. Various exemplary embodiments of the rotation angle sensor are described.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelmeßfühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a rotation angle sensor according to the preamble of claim 1.

Aus der FR-OS 23 79 892 ist ein derartiger Drehwinkelmeßfühler bekannt, an dessen die jeweilige Drehbewegung aufnehmender Drehachse ein segmentförmig ausgestalteter Permanentmagnet angebracht ist, der sich in einer Ebene oberhalb einer Aufnehmereinrichtung bewegt. Diese Aufnehmereinrichtung weist zwei langgestreckte zylindrische Röhren aus einem Material erhöhter magnetischer Permeabilität auf, durch die jeweils eine einfache langgestreckte Leitung hindurchgelührt ist. Das vom Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld durchsetzt die beiden Röhren in von der jeweiligen Drehachsen-Drehwinkelstellung abhängiger unterschiedlicher Stärke, woraus mittels einer nicht näher erörterten Auswerteschaltung ein Drehstellungssignal abgeleitet wird. Allerdings bereitet die Herstellung des bekannten Drehwinkelmeßfühlers aufgrund der geforderten speziellen Permanentmagnet-Konfiguration sowie der erforderlichen exakt symmetrischen Ausrichtung der beiden zylindrischen Röhren relativ großen Aufwand. Darüber hinaus läßt sich mit diesem Meßfühler nicht ohne weiteres ein zuverlässiges Ausgangssignal ausreichender Amplitude erzielen, da die Meßempfindlichkeit relativ gering und die magnetische Charakteristik ungleichmäßig ist. Die maximal erzielbare Mcßgenamgkeit ist daher relativ gering.From FR-OS 23 79 892 such a rotation angle sensor is known, on whose axis of rotation absorbing the respective rotational movement, a segment-shaped configured permanent magnet is attached, which is in a plane above a pickup device emotional. This pickup device has two elongated cylindrical tubes from one Material of increased magnetic permeability, through each of which a simple elongated line is passed through. The magnetic field generated by the permanent magnet penetrates the two tubes in different strengths depending on the respective axis of rotation angle position, from which means a rotational position signal is derived from an evaluation circuit not discussed in more detail. However, prepares the production of the known angle of rotation sensor due to the required special permanent magnet configuration as well as the required exactly symmetrical alignment of the two cylindrical tubes relatively large effort. In addition, this probe does not readily provide a reliable one Achieve output signal of sufficient amplitude, since the measurement sensitivity is relatively low and the magnetic Characteristic is uneven. The maximum achievable accuracy is therefore relatively low.

Weiterhin ist aus der DE-OS 28 55 635 ein Meßfühler bekannt, der allerdings nicht zur Erzeugung eines dem jeweiligen Drehwinkel proportionalen Ausgangssignais dient, sondern lediglich ein zwischen zwei Werten umspringendes Signal liefert. Die beiden Werte des Ausgangssignals sind hierbei einzelnen Winkelsegmenten einer kontinuierlich umlaufenden, periodische Aussparungen aufweisenden Welle zugeordnet. Der Meßfühler wirkt somit als Winkelsegmentgeber, der mit einem fest angeordneten Hall-Generator und einem ebenfalls !feststehenden Dauermagneten arbeitet, die an einem Magnetjoch angeordnet sind. Zur Erzeugung eines dem jeweiligen Drehwinkel proportionalen Ausgangssignals is·, der bekannte Winkelsegmentgeber nicht geeignet.Furthermore, from DE-OS 28 55 635 a sensor is known, which, however, is not used to generate a dem The output signal is proportional to the respective angle of rotation, but only one between two values provides a jumping signal. The two values of the output signal are individual angular segments assigned to a continuously revolving, periodic recesses having shaft. The probe thus acts as an angle segment encoder with a fixed Hall generator and a also! works fixed permanent magnets, which are arranged on a magnetic yoke. To the generation an output signal is proportional to the respective angle of rotation, the known angle segment encoder not suitable.

Darüber hinaus offenbart die US-PS 37 77 273 einen Drehwinkelmeßfuhler, der mit zwei gehäusefest angebrachten Permanentmagneten arbeitet. Das von den beiden Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld durchsetzt ein asymmetrisch ausgestaltetes Drehteil, das an der im Gehäuse gelagerten Drehwelle angebracht ist und sich mit geringem Abstand über zwei magnetfeldempfindlichen Elementen bewegt. Entsprechend der jeweiligen Drehstellung des asymmetrisch ausgestalteten Teils werden die beiden magnetfeldempfindlichen Elemente mit unterschiedlichen Magnetflußdichten durchsetzt. Zur Signalauswertung sind die beiden magnetempfindlichen Elemente miteinander in Reihe zwischen eine Gleichspannungsquelle und Massepotential geschaltet, wobei die am Verbindungspunkt zwischen den beiden magnetfeldempfindlichen Elementen auftretende Gleichspannung ein Maß tür den jeweiligen Drehwinkel darstellt. Allerdings ist die Linearität und Genauigkeit des Ausgangssignals des bekannten Drehwinkelmeßfühlers nicht völlig zufriedenstellend. In addition, US-PS 37 77 273 discloses a Drehwinkelmeßfuhler, which is attached to the housing with two Permanent magnet works. The magnetic field generated by the two permanent magnets traverses an asymmetrically designed rotating part that is attached to the rotating shaft mounted in the housing is and moves with a small distance over two magnetic field sensitive elements. Corresponding the respective rotational position of the asymmetrically designed part, the two magnetic field sensitive Elements interspersed with different magnetic flux densities. For signal evaluation are the two magnetically sensitive elements in series between a DC voltage source and ground potential switched, the one at the connection point between the two magnetic field sensitive elements occurring DC voltage represents a measure for the respective angle of rotation. However, it is The linearity and accuracy of the output signal of the known angle of rotation sensor are not entirely satisfactory.

Ferner zeigt die JP-OS 51-1 37 442 einen Drehstellungsdetektor für einen flachen kollektorlosen Motor, an dessen Welle zwei magnetische Scheiben und ein Mehrpol-Permanentmagnet über eine gemeinsame Hülse befestigt sind. Zusätzlich ist eine Treiberspule vorgesehen, die aus sechs plattenförmigen Einzelspulen besteht. Über die Ansteuerung der einzelnen Elemente und die Auswertung der entstehenden Ausgangssignale sind dieser Druckschrift keine näheren Einzelheiten entnehmbar.Furthermore, JP-OS 51-1 37 442 shows a rotational position detector for a flat brushless motor, on its shaft two magnetic disks and a multi-pole permanent magnet over a common one Sleeve are attached. In addition, a driver coil is provided, which consists of six plate-shaped individual coils consists. Via the control of the individual elements and the evaluation of the resulting output signals no further details can be found in this publication.

Weiterhin offenbart die JP-PS 53-77 656 einen Drehwinkeldetektor, der mit zwei exzentrisch angeordneten Spulen arbeitet. Die Impedanzen der beiden Spulen verändern sich entsprechend der Drehlage eines in nahem Abstand an der Spuleninnenseite vorbeigeführten, an der Drehachse angebrachten Drehteils. Allerdings bereitet die Einjustierung der Exzentrizität der beiden Spulen aufgrund der geforderten hohen Genauigkeit erheblichen Aufwand, während die erzielbare Linearität nicht sehr gut ist. Die Verwendung eines Permanentmagneten ist dort nicht vorgesehen.Furthermore, JP-PS 53-77 656 discloses a rotation angle detector with two eccentrically arranged Coils works. The impedances of the two coils change according to the rotational position of an in at a close distance on the inside of the reel and attached to the axis of rotation. However prepares the adjustment of the eccentricity of the two coils due to the required high Accuracy requires considerable effort, while the achievable linearity is not very good. Using a Permanent magnets are not provided there.

Schließlich ist in »Harry Norton: Handbook of Transducers for Electronic Measuring Systems«, Prentice-HaIl (1969), Seiten 186 bis 189, auf Seite 188 ein Drehstellungsmeßfühler beschrieben, an dessen Drehwelle ein magnetischer Anker angebracht ist, der mit zwei Spulen in Wirkverbindung steht und deren Induktivität entsprechend seiner jeweiligen Drehstellung steuert. Zur Auswertung sind die beiden Spulen in Brückenschaltung miteinander verbunden. Auch hier ist die Verwendung eines Permanentmagneten nicht vor-Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehwinkelmeßfühler gemäß dem OberbegrilT des Patentanspruchs 1 mit einfachem Aufbau zu schaffen, der sich durch hohe Genauigkeit und gute Linearität auszeichnet und somit eine zuverlässige Drehwinkeiermittlung ermöglicht.Finally, in "Harry Norton: Handbook of Transducers for Electronic Measuring Systems," Prentice-HaIl (1969), pages 186 to 189, on page 188 describes a rotary position sensor on its rotary shaft a magnetic armature is attached, which is in operative connection with two coils and their inductance controls according to its respective rotary position. The two coils are connected in a bridge circuit for evaluation connected with each other. Here, too, the use of a permanent magnet is not an option The invention is based on the object of providing a rotation angle sensor according to the preamble of the To create claim 1 with a simple structure, which is characterized by high accuracy and good linearity and thus enables a reliable determination of the angle of rotation.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is achieved with the measures specified in the characterizing part of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß weist somit die Aufnehmereinrichtung einen aus amorphem weichmagnetischem Material bestehenden Kern sowie eine Spule auf, die um diesen Kern gewickelt ist. Das äußerst schnelle und exakte Ansprechverhalten des amorphen weichmagnetischen Kernmaterials ermöglicht die Anwendung einer Impulsspeisung der Spule, wobei spulenausgangsseitig eine Impulsbreitenveränderung auftritt, die in direkter Abhängigkeit von dem zu ermittelnden Drehwinkel steht und über die Auswerteschaltung in sehr einfacher ι Weise in ein dem Drehwinkel exakt entsprechendes Ausgangssignal umsetzbar ist. Damit ist bei einfachem Aufbau eine genaue und sehr lineare Drehwinkelermittlung sichergestellt.According to the invention, the pickup device thus has one made of amorphous, magnetically soft material existing core and a coil that is wound around this core. The extremely fast and precise one Responsiveness of the amorphous soft magnetic core material enables the use of a Pulse feeding of the coil, with a pulse width change occurring on the coil output side, which is more direct It depends on the angle of rotation to be determined and is very simple via the evaluation circuit ι way can be converted into an output signal that corresponds exactly to the angle of rotation. That is with simple Structure ensures an exact and very linear determination of the angle of rotation.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous further developments of the invention are the subject of the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing explained in more detail. It shows

Fig. la eine Längsschnittansicht eines Drehwinkeli meßfühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,Fig. La is a longitudinal sectional view of a Drehwinkeli measuring sensor according to a first embodiment,

F i g. 1 b eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie Ib bis Ib in F ig. la,F i g. 1 b a view of a section along the line Ib to Ib in FIG. la,

F i g. 2a ein Schaltbild einer an den in den F i g. laF i g. 2a is a circuit diagram of one of the in FIGS. la

und Ib gezeigten Drehwinkelmeßfühler anzuschließeni den elektrischen Signalverarbeitungsschaltung, die eine analoge Ausgangsspannung abgibt, deren Pegel einer erfaßten Winkelverstellung entspricht,and Ib to connect the angle of rotation sensor shown i the electrical signal processing circuit, which emits an analog output voltage, the level of which is a corresponds to the detected angular displacement,

F i g. 2b eine Darstellung der Signalkurvenform des Eingangs- und des Ausgangssignals der in Fig. 2a ι gezeigten elektrischen Signalverarbeitungsschaltung,F i g. FIG. 2b shows an illustration of the signal waveforms of the input and output signals in FIG. 2a ι shown electrical signal processing circuit,

F i g. 3a ein Schaltbild einer an den in den Fig. la und Ib gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektrischen Schaltung, die Ausgangsimpulse mit einer auf entsprechende Eingangsimpulse bezogenen zeiti liehen Verzögerung abgibt, die einer Winkelverstellung entspricht,F i g. 3a is a circuit diagram of one of the in Fig. La and Ib angle sensor to be connected to the electrical circuit, the output pulses with a based on corresponding input pulses temporal delay gives off that of an angle adjustment is equivalent to,

F i g. 3b Signalkurvenformen des Eingangs- und des Ausgangssignals der in F i g. 3a gezeigten Schaltung,F i g. 3b signal waveforms of the input and output signals of the FIG. 3a circuit shown,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Zählerschaltungsi aufbaus, der ein digitales Codesignal abgibt, das eine Zeitdifferenz bzw. Verzögerungszeit td zwischen einem Eingangsimpuls und einem Ausgangsimpuls der in der F i g. 3a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung darstellt,F i g. 4 is a block diagram of a counter circuit structure that emits a digital code signal that has a time difference or delay time td between a Input pulse and an output pulse which is shown in FIG. Electrical processing circuit shown in 3a represents

ι F i g. 5 ein Blockschaltbild einer an den in den Fig. la und Ib gezeigten Drehwinkelmeßfühler anzuschließenden elektronischen Verarbeitungseinheit mit einem Einzelbaustein-Mikrocomputer, der eine Zeitverzögerung berechnet, nach der in Bezug auf eine an die elektrische Spule in dem Fühler angelegte Impulsspannung ein Spulenstrom-Impuls anzusteigen beginnt,ι F i g. 5 is a block diagram of one of the in Fig. La and Ib shown rotation angle sensor to be connected to an electronic processing unit Single component microcomputer that calculates a time delay after which in relation to an electrical Coil in the sensor applied pulse voltage a coil current pulse begins to rise,

F i g. 6a eine perspektivische Ansicht, die Relativlagen veranschaulicht, welche ein Permanentmagnet 15 in bezug auf ein in den Fig. la und Ib gezeigtes weichmagnetisches Teil 21 einnimmt,F i g. 6a is a perspective view showing the relative positions illustrates which a permanent magnet 15 with respect to a soft magnetic shown in Figs. La and Ib Part 21 occupies,

F i g. 6 b eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in F i g. 6a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in FiE. 2a gezeigten elektri-F i g. 6b is a graphical representation of data obtained using the methods shown in FIG. 6a shown arrangement in connection with the in FiE. 2a shown electrical

sehen Verarbeitungsschallung durch Messen einer Spannung V₀ als Funktion eines Drehwinkels Θ erzielt werden,see processing noise achieved by measuring a voltage V ₀ as a function of an angle of rotation Θ,

Fig. 6c eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in der F i g. 6a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in der Fig. 3a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messen einer Verzögerungszeit ld zwischen Eingangs- und Ausgangsimpulsen als Funktion des Drehwinkels ©erzielt werden,FIG. 6c is a graphical representation of data obtained using the methods shown in FIG. 6a can be achieved in conjunction with the electrical processing circuit shown in Fig. 3a by measuring a delay time ld between input and output pulses as a function of the angle of rotation,

F i g. 7a eine Längsschnittansicht eines Drehwinkelmeßfühlers gemäß einem weiteren Ausrührungsbeispiel. F i g. 7a shows a longitudinal sectional view of a rotation angle sensor according to a further exemplary embodiment.

Fig. 7b eine Ansicht eines Schniits längs der Linie VIIb bis VlIb in der F i g. 7a,Figure 7b is a view of a section along the line VIIb to VlIb in FIG. 7a,

Fig. 7c eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie VlIc bis VIIc in Fig. 7b,7c is a view of a section along the line VlIc to VIIc in Fig. 7b,

Fig. 8a ein Schaltbild einer an den in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelmeßfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung, die eine analoge Ausgangsspannung abgibt, deren Pegel einer ermittelten Winkelverstellung entspricht,Fig. 8a is a circuit diagram of one of the in Fig. 7a to 7c shown rotation angle sensor to be connected to the electrical processing circuit, which is an analog Emits output voltage, the level of which corresponds to a determined angular adjustment,

Fig. 8b ein Blockschaltbild einer an den in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelmeßfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung, die ein digitales Codesignal abgibt, das einer ermittelten Winkelverstellung entspricht,Fig. 8b is a block diagram of one of the in the Fig. 7a to 7c shown rotation angle sensor to be connected to the electrical processing circuit, the emits a digital code signal that corresponds to a determined angular adjustment,

Fig. 8c ein Blockschaltbild einer an den in den F i g. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelmeßfühler anzuschließenden elektronischen logischen Verarbeitungseinheit, die ein digitales Codesignal abgibt, das einer ermittelten Winkelverstellung entspricht,Fig. 8c is a block diagram of one of the in the F i g. 7a to 7c shown rotation angle sensor to be connected to electronic logic processing unit, which outputs a digital code signal that one corresponds to the determined angular adjustment,

Fig. 9a eine perspektivische Ansicht, die Relativlagen veranschaulicht, die ein Permanentmagnet 15 in bezug auf in den F i g. 7a bis 7c gezeigte weichmagnetische Teile 21 und 35 einnimmt,9a is a perspective view showing the relative positions Fig. 3 illustrates that a permanent magnet 15 with respect to Figs. 7a to 7c shown soft magnetic Occupies parts 21 and 35,

Fig. 9b eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in Fig. 9a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in F i g. 8a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messung einer Spannung VQaIs Funktion eines Drehwinkels Θ erzielt werden,FIG. 9b is a graphical representation of data obtained using the arrangement shown in FIG. 9a in connection with the in F i g. 8a shown electrical processing circuit by measuring a Voltage VQaIs function of an angle of rotation Θ can be achieved,

Fig. 9c eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in der F i g. 9a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in der Fig. 8b gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messen einer Verzögerungszeit inzwischen Eingangs-und Ausgangsimpulsen als Funktion des Drehwinkels Θ erzielt werden.FIG. 9c is a graphical representation of data obtained using the methods shown in FIG. 9a shown arrangement in connection with the electrical processing circuit shown in Fig. 8b by measuring a delay time meanwhile input and output pulses can be achieved as a function of the angle of rotation Θ.

Fig. 10a eine Längsschnittansicht eines Drehwinkelmeßfühiers gemäß einem abgeänderten Ausführungsbeispiel, und10a is a longitudinal sectional view of a rotation angle measuring device according to a modified embodiment, and

F i g. 10b eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie Xb bis Xb in der F i g. 10a.F i g. 10b is a view of a section along the line Xb to Xb in FIG. 10a.

In der Zeichnung sind durchgehend in allen Darstellungen identische oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the drawing, identical or corresponding parts are throughout all representations denoted by the same reference numerals.

In den F ig. la und Ib ist ein allgemein mit 1 bezeichnetes erstes Ausfuhrungsbeispiel des Drehwinkelmeßfühlers gezeigt, der ein Gehäuse 2 mit einem becherförmigen bzw. Becherteil 3 und einem Deckelteil 4 aufweist, die beide aus einem unmagnetischen Material wie einem Kunstharz hergestellt sind und mittels einer geeigneten Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Der Becherleil 3 und der Deckelteil 4 sind miteinander über einen zwischengesetzten Dichtungsring 6 verbunden, der das Eindringen von Wasser, Staub oder anderen Fremdstoffen ins Innere des Gehäuses 2 über die Verbindungsstellen verhindert. Der Deckelteil 4 hat einen mittigen Vorsprung 7, der aus dem Teil nach außen ragt und eine mittige gestufte Öffnung 8 hat, die sich der Länge nach durch den Vorsprung erstreckt. Der Mittelvorsprung 7 nimmt in der Mittelöffnung 8 eine Eingangswelle 10 eines bewegbaren Körpers 9 auf und stützt das innere Ende der Eingangswelle 10 ab. Der bewegbare Körper 9 weist eine Eingangswelle 10 und ein Aufnahmeteil 12 zur Aufnahme eines Permanentmagneten 15 auf. Das Permanentmagnet-Aufnahmeteil 12 ist mit Hilfe einer Schraube 11 an dem inneren Ende der Eingangswelle 10 befestigt. Die Eingangswelle 10 und das Pcrrnanerstrrsagnet-Aufnahmetei! 12 bestehen aus unmagnetischem Material. Die Eingangswelle 10 hat einen äußeren abgestuften Umfangsabschnitt 13, der gegen einen inneren Stufenabschnitt des Mittelvorsprungs 7 stößt. Auf diese Weise wird durch den gegenseitigen Anstoß der gestuften Abschnitte eine axialeIn fig. la and Ib is a generally designated 1 The first exemplary embodiment of the rotation angle sensor is shown, which has a housing 2 with a cup-shaped or cup part 3 and a cover part 4, both of which are made of a non-magnetic material such as a synthetic resin and connected to one another by means of a suitable fastening device are. The cup part 3 and the cover part 4 are connected to one another via an interposed sealing ring 6 connected, which prevents the ingress of water, dust or other foreign matter into the interior of the housing 2 prevented via the connection points. The cover part 4 has a central projection 7, which from the part after protrudes outside and has a central stepped opening 8 which extends lengthwise through the projection. Of the Central projection 7 receives an input shaft 10 of a movable body 9 in the central opening 8 and supports the inner end of the input shaft 10. The movable body 9 has an input shaft 10 and a receiving part 12 for receiving a permanent magnet 15. The permanent magnet receiving part 12 is fastened to the inner end of the input shaft 10 by means of a screw 11. The input shaft 10 and the public magnet reception center! 12 exist made of non-magnetic material. The input shaft 10 has an outer stepped peripheral portion 13, which abuts against an inner step portion of the central projection 7. In this way is through mutual An axial abutment of the stepped sections

2n Bewegung des bewegbaren Körpers 9 in dem Gehäuse 2 in bezug auf den Deckelteil 4 nach innen zu verhindert. Eine axiale Auswärtsbewegung des bewegbaren Körpers 9 wird durch das Aufnahmeteil 12 verhindert. An dem Außenumfang der Eingangswelle 10 ist ein kreisförmiger Dichtungsring 14 angebracht, der das Eindringen von Wasser oder Staub in das Gehäuse 2 verhindert. Das Permanentmagnet-Aufnahmeteil 12 des bewegbaren Körpers 9 dient dazu, den Permanentmagneten 15 festzuhalten. An der Innenwand des Becher-2n movement of the movable body 9 in the housing 2 with respect to the cover part 4 inwardly prevented. Axial outward movement of the movable body 9 is prevented by the receiving part 12. On the outer circumference of the input shaft 10, a circular sealing ring 14 is attached to the penetration of water or dust in the housing 2 is prevented. The permanent magnet receiving part 12 of the movable body 9 serves to hold the permanent magnet 15 in place. On the inside wall of the cup

teils 3 ist mit Hilfe jeweiliger Schrauben 18 bzw. 19 ein Paar Anschlußplatten 16 und 17 angebracht, die beide aus elektrisch leitendem unmagnetischem Material bestehen. Die Anschlußplatten halten zwischen sich einen Spulenkörper 20 aus unmagnetischem Material fest. Der Spulenkörper 20 hat eine mittige Durchgangsöffnung für die feste Aufnahme eines langgestreckten weichmagnetischen Teil 21 und einen Isolator 22, der die Spulenkörper-Einheit gegen die Anschlußplatten 16 und 17 elektrisch isoliert. Um den Spulenkörper 20 ist eine elektrische Spule 23 gewickelt, deren entgegengesetzte Windungsenden elektrisch an die jeweiligen Anschlußplatten 16 bzw. 17 angeschlossen sind und die zusammen mit dem Kern 21 die Aufnehmereinrichtung bildet. Von den Anschlußplatten wegführende. Zuleitungsdrähte 25 und 26 führen durch einen in eine Höhlung 26 in dem Becherteil 3 eingebetteten Dichtungsstopfen 27 hindurch und ragen derart durch eine Öffnung in dem Gehäuse 2 nach außen, daß das Innere des Gehäuses wasserdicht gehalten ist. Ein mit Hilfe von Schrauben 28 und 29 fest an der Innenwand des Becherteils 3 angebrachter Halteteil 30 hält den Dichtungsstopfen 27 sowie auch die Zuleitungsdähte 25 und 26 in einer festen Lage.part 3 is attached by means of respective screws 18 and 19, a pair of connection plates 16 and 17, the both are made of electrically conductive, non-magnetic material. The connection plates hold between a bobbin 20 made of non-magnetic material. The bobbin 20 has a central through opening for the fixed reception of an elongated soft magnetic part 21 and an insulator 22, which electrically isolates the bobbin unit from the connection plates 16 and 17. To the Bobbin 20 is wound an electrical coil 23, whose opposite winding ends are electrically connected the respective connection plates 16 and 17 are connected and together with the core 21 the pickup device forms. Leading away from the connection plates. Lead wires 25 and 26 lead through a sealing plug 27 embedded in a cavity 26 in the cup part 3 and protrude in this way through an opening in the housing 2 to the outside, that the interior of the housing is kept waterproof. A with the help of screws 28 and 29 firmly on the inner wall The holding part 30 attached to the cup part 3 holds the sealing plug 27 as well as the lead wires 25 and 26 in a fixed position.

Wie es in den Fi g. la und 1 b in Einzelheiten gezeigt ist, ist der Permanentmagnet 15 so angeordnet, daß eine seine entgegengesetzten Pole verbindende gerade Linie die Drehachse des bewegbaren Körpers 9 schneidet, während das die Spule 23 tragende weichmagnetische Teil 21 so angeordnet ist, daß eine durch die Spule hindurchführende Achse die Drehachse des bewegbaren Körpers 9 schneidet. Wenn dabei eine an einem (nicht gezeigten) Objekt auftretende, zu erfassende Winkelverstellung auf die Eingangswelle 10 des bewegbaren Körpers 9 übertragen wird, erhält dieser eine entsprechende Winkelverstellung, wodurch der Permanentmagnet 15 in Bezug auf das weichmagnetische Teil in einem der Winkelverstellung entsprechenden Ausmaß bewegt wird. Die neue Winkellage, die nun derAs shown in Figs. la and 1 b is shown in detail, the permanent magnet 15 is arranged so that a the straight line connecting its opposite poles intersects the axis of rotation of the movable body 9, while the soft magnetic member 21 carrying the coil 23 is arranged so that one through the coil axis passing through the axis of rotation of the movable body 9 intersects. If there is one on one (not shown) object occurring, to be detected angular displacement on the input shaft 10 of the movable Body 9 is transmitted, this receives a corresponding angular adjustment, whereby the permanent magnet 15 with respect to the soft magnetic part in an amount corresponding to the angular adjustment is moved. The new angular position that is now the

Permanentmagnet 15 als Ergebnis seiner Winkelverstellung einnimmt, wird dann mittels einer Auswerteschaltung in Form einer elektrischen Verarbeitungsschaltung oder einer elektronischen logischen Verarbeitungseinheit erfaßt und auf die nachstehend beschriebene Weise verarbeitet.Permanent magnet 15 assumes as a result of its angular adjustment, is then by means of an evaluation circuit in the form of an electrical processing circuit or an electronic logic processing unit and processed in the manner described below.

Die Fig. 2a ist ein schematisches Schaltbild, das den Aufbau einer elektrischen Verarbeitungsschallung 100 gemäß einer ersten Ausluhrungsform veranschaulicht. Die Schaltung 100 hat einen Anschluß 101, der mit einer (nicht gezeigten) stabilisierten Stromversorgungsquelle verbunden ist und an den von der Quelle eine Gleichspannung mit konstantem Pegel (von beispielsweise + 5 V) angelegt wird. Es ist ein Eingangsanschluß 102 vorgesehen. Durch Anlegen von Spannungsimpulsen mit einer Frequenz zwischen 5 und 25 kHz an den F.ingangsanschluß 102 wird bewirkt, daß ein NPN-Transistor 103 während des positiven Pegels der Impulsspannung durchgeschaltet ist, während er bei Massepegel der Impulsspannung gesperrt ist. Ein PNP-Transistor 104 ist während des Durchschaltens des Transistors 103 durchgeschaltet und während des Sperrens des Transistors 103 gesperrt. Auf diese Weise wird während des positiven Pegels der Eingangsimpulsspannung die Versorgungsspannung Koran einen Anschluß der Spule 23 angelegt, während bei Massepegel der Eingangsimpulsspannung an die Spule keine Spannung angelegt wird. An einem Widerstand 105 entsteht eine zu einem über die Spule 23 fließenden Strom proportionale Spannung, die an eine Integratorschaltung aus einem Widerstand 106 und einem Kondensator 107 angelegt wird. Die Integratorschaltung gibt eine integrierte Ausgangsspannung ab, die an einem Ausgangsanschluß 108 erscheint.Fig. 2a is a schematic diagram showing the Construction of an electrical processing sound system 100 illustrated according to a first Ausluhrungsform. The circuit 100 has a terminal 101 which is connected to a (not shown) stabilized power supply source is connected and to which from the source a DC voltage is applied at a constant level (of for example + 5 V). It is an input port 102 intended. By applying voltage pulses with a frequency between 5 and 25 kHz to the F. input connection 102 is caused to open an NPN transistor 103 during the positive level of the pulse voltage is switched through, while it is blocked at the ground level of the pulse voltage. A PNP transistor 104 is turned on while the transistor 103 is turned on and while the transistor is turned off 103 blocked. In this way, the supply voltage Koran becomes one terminal of the coil 23 during the positive level of the input pulse voltage while at the ground level of the input pulse voltage, no voltage is applied to the coil. A voltage proportional to a current flowing through the coil 23 arises at a resistor 105, which is applied to an integrator circuit composed of a resistor 106 and a capacitor 107. The integrator circuit provides an integrated output voltage which appears at an output terminal 108.

Die Fig. 2b zeigt die Kurvenformen der Eingangsund der Ausgangsspannung der in F i g. 2a gezeigten Schaltung. Eine Zeitdauer tdvom Anstieg der Eingangsspannung IN zu Beginn des positiven Pegels bis zum Anstieg der Spannung an dem Widerstand 105 über einen vorgegebenen Pegel sowie die aus der Spannung α an dem Widerstand 105 integrierte Spannung Vx entsprechen der Winkelverstellung des Permanentmagneten 15.FIG. 2b shows the waveforms of the input and output voltage of the in FIG. 2a circuit shown. A period of time td from the rise of the input voltage IN at the beginning of the positive level to the rise of the voltage at the resistor 105 above a predetermined level and the voltage Vx integrated from the voltage α at the resistor 105 correspond to the angular adjustment of the permanent magnet 15.

Fig. 3a ist ein schematisches Schaltbild, das den Aufbau einer elektrischen Verarbeitungsschaltung 120 gemäß einer weiteren Ausbildungsform zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird bei Massepegel einer Eingangsspannung IN ein NPN-Transistor 103 gesperrt, wodurch ein PNP-Transistor 104 gesperrt wird. Daher wird keine Spannung an die Spule 23 angelegt. Andererseits wird während des positiven Pegels der Eingangsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet, wodurch der Transistor 104 durchgeschaltet wird. Der Spulenstrom fließt zu einem Paar von N-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren FETi und FETl, die die Stromstärke konstant halten. Die Stärke des durch den Feldeffekttransistor FETl fließenden Stroms wird mittels eines veränderbaren Widerstands 122 bestimmt. Eine an dem mit den Feldeffekttransistoren FETl und FETZ verbundenen Spulenanschluß auftretende Spannung wird an ein Paar von in Kaskade geschalteten invertierenden Verstärkern INI und INI angelegt, die eine verstärkte und geformte Spanungskurvenform liefern. 3a is a schematic circuit diagram showing the construction of an electrical processing circuit 120 according to another embodiment. In this embodiment, at the ground level of an input voltage IN, an NPN transistor 103 is blocked, as a result of which a PNP transistor 104 is blocked. Therefore, no voltage is applied to the coil 23. On the other hand, the transistor 103 is turned on during the positive level of the input voltage IN , whereby the transistor 104 is turned on. The coil current flows to a pair of N-channel junction field effect transistors FETi and FETl, which keep the current intensity constant. The strength of the current flowing through the field effect transistor FET1 is determined by means of a variable resistor 122. A voltage appearing at the coil terminal connected to the field effect transistors FET1 and FETZ is applied to a pair of cascaded inverting amplifiers INI and INI which provide an amplified and shaped voltage waveform.

Die Fig. 3b zeigt die Kurvenformen der Eingangsund der Ausgangsspannung der in F i g. 3a gezeigten Schaltung. Wie aus der Fig. 3b deutlich ersichtlich ist, hat das Ausgangssignal OUT der Schallung 120 die Form eines Spannungsimpulses, der in Bezug auf einen Eingangsimpuls //Vund ein Zeitintervall /i/verzögert ist, das der von dem Permanentmagneten 15 eingenom.Tienen Winkelstellung entspricht. Das Zeitintervall bzw. die Verzögerungszeit td wird mittels einer in F i g. 4 gezeigten Zählerschaltung 140 verarbeitet, die ein die eingegebene Zeitintervall-lnt'ormation darstellendes digitales Codesignal abgibt. In der Zählerschaltung 140 wird von der Anstiegsflanke eines Eingangsspannungsimpulses Wein Flip-Flop Fl gesetzt, so daß dessen Q-Ausgangssignal hohen Pegel »1« annimmt, der ein UND-Glied A\ durchschaltet, so daß von einem Taktimpulsgenerator 141 gelieferte Impulse an einen Zählimpulseingang CK eines Zählers 142 angelegt werden. Ein Ausgangsimpuls OUT und das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops Fl werden an ein UND-Glied Al angelegt. Mit der Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses OUT wird das UND-Glied Al auf den Zustand hohen Pegels »1« geschaltet, so daß mit dem Anstieg des UND-Glied-Ausgangssignals das Flip-Flop Fl rückgesetzt wird, wodurch dessen Q-Ausgangssignal den Zustand niedrigen Pegels »O« annimmt. Auf diese Weise wird das UND-Glied Al gesperrt und damit der Zähler 142 nicht weiter mit Taktimpulsen gespeist. Wenn das Ausgangssignal des UND-Glieds Al auf den Zustand »1« wechselt, wird ein Zählstands-Codeausgangssignal des Zählers 142 in einen Zwischenspeicher 143 eingespeichert. Das Rücksetzen des Flip-Flops Π und das Einspeichern des Zählstand-Codeausgangssignals in den Zwischenspeicher 143 bewirkt, daß ein UND-Glied A3 ein Taklimpuls-Ausgangssignal abgibt, durch das der Zähler 142 gelöscht wird. Das Codeausgangssignal des Zwischenspeichers 143 stellt die Anzahl der Taktimpulse während des Zeitintervalls td und dementsprechend das Zeitintervall td und dementsprechend das Zeitintervall frfdar.FIG. 3b shows the waveforms of the input and output voltage of the in FIG. 3a circuit shown. As can be clearly seen from FIG. 3b, the output signal OUT of the sound system 120 has the form of a voltage pulse which is delayed with respect to an input pulse // V and a time interval / i / which corresponds to the angular position assumed by the permanent magnet 15 . The time interval or the delay time td is determined by means of an in FIG. 4 processed counter circuit 140, which outputs a digital code signal representing the inputted time interval information. In the counter circuit 140, the rising edge of an input voltage pulse sets flip-flop Fl, so that its Q output signal assumes a high level "1", which switches through an AND gate A \ , so that pulses supplied by a clock pulse generator 141 are sent to a count pulse input CK of a counter 142 are applied. An output pulse OUT, and the Q output of the flip-flop Fl are applied to an AND gate Al. With the rising edge of the output pulse OUT AND gate Al high on the status level "1" is switched so that the flip-flop Fl is reset with the rising of the AND gate output signal, whereby its Q output low state level "O" assumes. In this way, the AND element A1 is blocked and thus the counter 142 is no longer fed with clock pulses. When the output signal of the AND gate Al is changed to the state "1", a count of code output of the counter is stored in an intermediate memory 143 142nd Resetting the flip-flop Π and storing the count code output signal in the buffer memory 143 causes an AND element A3 to emit a clock pulse output signal by which the counter 142 is cleared. The code output signal of the buffer store 143 represents the number of clock pulses during the time interval td and, accordingly, the time interval td and, accordingly, the time interval frf.

Eine in F i g. 5 gezeigte elektronische logische Verarbeitungseinheit 160 hat einen Einzelbaustein-Mikrocomputer (integrierte Halbleitereinheit mit hohem Integrationsgrad LSI) 161, einen Verstärker 162, einen N-Kanal-Sperrschicht-FeldeflekttransistoriETVderals eine Konstantstromquelle wirkt, einen Widerstand 163, einen Kondensator 164, einen Verstärker 165 und einen Taktimpulsgenerator 166. Der Widerstand 163 und der Kondensator 164 bilden eine Filterschaltung, die Spannungen mit Frequenzen oberhalb der Eingangs- und Ausgangsimpuls-Frequenz unterdrückt. Der Mikrocomputer 161 arbeitet auf den Taktimpulsen beruhend und gibt Impulse mit einer konstanten Frequenz in dem Frequenzbereich zwischen 5 kHz und 30 kHz ab., die dem Verstärker 162 zugeführt werden. Ferner überwacht der Mikrocomputer 161 (über den Verstärker 165) die an dem Verbindungspunkt zwischen dem N-Kanal-Feldeffekttransistor FETl und einem Windungsende der. Spule 23 entstehende Spannung und zählt die Anzahl der Taktimpulse, die während eines Zeitintervalls td von dem Anstieg des Ausgangsimpulses des Mikrocomputers bis zu dem Anstieg der Ausgangsspannung des Verstärkers 165 auftreten; auf diese Weis« bildet der Mikrocomputer ein Zählstand-Codeausgangssignal, das den Datenwert des Zeitintervalls id darstellt. Gemäß den vorangehenden Ausführungen wird der in den Fig. la und Ib gezeigte Drehwinkelfühler !1 mit verschiedenartigen elektrischen Verarbeitungsschaltungen oder elektronischen logischen Verarbeitungs-Schaltungsanordnungen verbunden, um ein elektrisches Signal zu liefern, das eine von dem Permanentmagneten 15 in dem Fühler 1 eingenommene Winkelstellung darstellt.One shown in FIG. The electronic logic processing unit 160 shown in FIG Clock pulse generator 166. Resistor 163 and capacitor 164 form a filter circuit that suppresses voltages with frequencies above the input and output pulse frequency. The microcomputer 161 operates on the basis of the clock pulses and outputs pulses with a constant frequency in the frequency range between 5 kHz and 30 kHz, which are fed to the amplifier 162. Furthermore, the microcomputer 161 monitors (via the amplifier 165) the at the connection point between the N-channel field effect transistor FET1 and one end of the winding. Coil 23 developing voltage and counts the number of clock pulses which occur during a time interval td from the rise of the output pulse of the microcomputer to the rise of the output voltage of the amplifier 165; in this way, the microcomputer forms a count code output representing the data value of the time interval id. According to the foregoing, the angle of rotation sensor 1 shown in FIGS.

Als nächstes wird die Funktionsweise des mit einer der elektrischen Verarbeitungsschaltungen 100, 120 und 140 oder der elektronischen logischen Verarbeitungseinheit 160 zur Abgabe von die Winkelstellungsinformation darstellenden entsprechenden elektrischen Signalen verbundenen Drehwinkelmeßfühlers 1 beschrieben. Zunächst wird die Winkelstellung, die der bewegbare Körper 9 des Drehwinkelmeßfühlers annimmt, in eine Winkelstellung umgesetzt, die der Permanentmagnet 15 einnimmt. Dann wird die von dem Permanentmagneten 15 eingenommene Winkelstellung in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt. Der Umsetzvorgang wird nun anhand von Versuchsdaten beschrieben, die in den Fig. 6b und 6c dargestellt sind. Zur Erzielung dieser Versuchsergebnisse wurden ein ortsfestes weichmagnetisches Teil 21 und ein zu dem Teil 21 paralleler Permanentmagnet 15 so angeordnet, wie es in der F i g. 6a gezeigt ist. Eine die Mitte des weichmagnetischen Teil 21 und des Permanentmagneten 15 senkrecht zu deren Längsebene durchdringende Achse wurde als Linie X-X gewählt. Gemäß der Darstellung schneiden die Längsachse >"-)" des Permanentmagneten 15 und die LängsachseNext, the operation of the rotation angle sensor 1 connected to one of the electrical processing circuits 100, 120 and 140 or the electronic logic processing unit 160 for outputting corresponding electrical signals representing the angular position information will be described. First, the angular position assumed by the movable body 9 of the rotation angle measurement sensor is converted into an angular position assumed by the permanent magnet 15. The angular position assumed by the permanent magnet 15 is then converted into a corresponding electrical signal. The relocating process will now be described with reference to experimental data shown in FIGS. 6b and 6c. To achieve these test results, a stationary soft magnetic part 21 and a permanent magnet 15 parallel to part 21 were arranged as shown in FIG. 6a is shown. An axis penetrating the center of the soft magnetic part 21 and the permanent magnet 15 perpendicular to their longitudinal plane was chosen as line XX . According to the illustration, the longitudinal axis>"-)" of the permanent magnet 15 and the longitudinal axis intersect

Table 1

Y- Y des weichmagnetischen Teils 21 die Linie X-X. Bei dem in Fig. 6a gezeigten Aufbau sind die Polungen des Permanentmagneten 15 und der Spule 23 gleich. Unter diesen Versuchsbedingungen wurden Werte für V_e und tdals Funktion eines Drehwinkels θ des Permanentmagneten 15 um die A'-A'-Linie ermittelt. In der nachstehenden Tabelle 1 sind als Fälle Nr. 1 und Nr. 2 die Zusammenhänge zwischen den Parametern wie der Form, der Gestaltung, der Dimensionen abis/und der Art des Materials des weichmagnetischen Teils und den experimentell erzielten Ergebnissen angeführt. Y-Y of the soft magnetic part 21 is the line XX. In the structure shown in Fig. 6a, the polarities of the permanent magnet 15 and the coil 23 are the same. Under these test conditions, values for V _e and td were found as a function of a rotation angle θ of the permanent magnet 15 about the A'-A 'line. In Table 1 below, as cases No. 1 and No. 2, the relationships between the parameters such as the shape, the design, the dimensions abis / and the type of material of the soft magnetic part and the experimentally obtained results are shown.

In der Tabelle 1 ist als Spannungspolungsart »N-N« der Anschluß der Spule 23 nach Fig. 6a an die elektrische Schaltung 100 oder 120 in der Weise bezeichnet, daß das obere Ende des weichmagnetischen Teils N-Polarität erhält. Gleichermaßen gibt »5-M< an, daß die Spule 23 mit der elektrischen Schaltung 100 oder 120 auf die Weise verbunden ist, daß das obere Ende des weichmagnetischen Teils S-Polarität erhält. Bei diesem Auf- bau gemäß Fig. 6a gilt die Polungsart /V-ZVfUr Drehwinkel θ von 0° bis 90° und von 270° bis 360° und die Betriebsart S-N für Drehwinkel θ von 90° bis 270°.In Table 1, the connection of the coil 23 according to FIG. 6a to the electrical circuit 100 or 120 is designated as the voltage polarity type "NN" in such a way that the upper end of the soft magnetic part is given N polarity. Likewise, "5-M" indicates that the coil 23 is connected to the electrical circuit 100 or 120 in such a way that the upper end of the soft magnetic part is given S polarity. In this structure according to FIG. 6a, the polarity type / V-ZVU for angles of rotation θ from 0 ° to 90 ° and from 270 ° to 360 ° and the operating mode SN for angles of rotation θ from 90 ° to 270 °.

Fall Weichmagnetisches Teil 21
Nr.Case soft magnetic part 21
No.

Material
Atom Gew.-%material
Atom wt%

Spule 23 Permanentmagnet Coil 23 permanent magnet

Dicke a b Blall- Windungs- c d e I" mm mm mm anzahl anzahl mm mm mm mmThickness a b Blall turn c d e I " mm mm mm number number mm mm mm mm

Abstand Meßvorrichtung Span- Daten und Eingangs- nungs-Impulsfrequenz polungDistance between measuring device, span data and input pulse frequency polarity

1 Fe₄ONi₄₀MOMB₆ 0,058 30 1,8 5 amorph1 Fe ₄ ONi ₄₀ MOMB ₆ 0.058 30 1.8 5 amorphous

2 Fe₄ONi₄₀MOi₄B₆ 0,058 30 1,8 5 amorph2 Fe ₄ ONi ₄₀ MOi ₄ B ₆ 0.058 30 1.8 5 amorphous

Wie aus den Daten gemäß Fig. 6b ersichtlich ist, ist eine erzielte Spannung V_H streng proportional zu der Winkelstellung Θ des Permanentmagneten 15 in den Bereichen des Drehwinkels Θ von 100° bis 170° und von 190° bis 260°. Ferner ist aus den Daten für den Fall Nr. 2 (F i g. 6c) ersichtlich, daß eine erzielte Verzögerungszeit id in den Bereichen des Drehwinkels Θ von 30° bis 70° und von 100° bis 140° sehr genau proportional ist. Bei dem in den F i g. la und Ib gezeigten Drehwinkelmeßfühler 1 wird der Betriebsbereich des Permanentmagneten 15 so festgelegt, daß der Fühler in den vorstehend genannten Bereichen arbeitet, in welchen die Spannung V₉ oder die Verzögerungszeit ir/jeweils entsprechende Werte hat, die sich genau proportional zu einem ermittelte.! Drehwinkcl θ ändern.As can be seen from the data according to FIG. 6b, a voltage V _{H achieved is} strictly proportional to the angular position Θ of the permanent magnet 15 in the ranges of the angle of rotation Θ from 100 ° to 170 ° and from 190 ° to 260 °. Furthermore, it can be seen from the data for case no. 2 (FIG. 6c) that an achieved delay time id is very precisely proportional in the ranges of the angle of rotation Θ from 30 ° to 70 ° and from 100 ° to 140 °. In the case of the FIG. 1a and 1b, the operating range of the permanent magnet 15 is determined in such a way that the sensor works in the above-mentioned ranges in which the voltage V ₉ or the delay time ir / has respective values that are exactly proportional to a determined. Change the angle of rotation θ.

Bei einem weiteren, in den F i g. 7a bis 7c gezeigten Ausführungsbeispiel des Drehwinkelmeßfühlers 1 ist ein Gehäuse 2 aus einem Becherteil 3 und einem Deckelteil 4 gebildet, die beide aus Kunstharz hergestellt sind und durch Ultraschall-Schweißen miteinander verbunden sind. Der bewegbare Körper umfaßt die drehbar mittels des Deckelteils 4 gelagerte Eingangswelle 10 und das innerhalb des Gehäuses angeordnete zylindrische Aulnahmeteil 12 für den Permanentmagneten 15. Zur Begrenzung der Axiaibewegung des bewegbaren Körpers 9 in Bezug auf den Dekkelteil 4 ist an der Eingangszeile 10 ein Anschlagring angebracht. Das zylindrische Aufnahmctcil 12 ist so angeordnet, daß es gegenüber dem Drehmittelpunkt des bewegbaren Körpers 9 versetzt ist. Das Aufnahmctcil 12 hat eine Öffnung für das Einführen des Permanentmagneten 15, der nach dem Einsetzen in die Auf-In another, shown in FIGS. 7a to 7c shown embodiment of the angle of rotation sensor 1, a housing 2 is formed from a cup part 3 and a cover part 4, which are both made of synthetic resin and are connected to one another by ultrasonic welding. The movable body comprises the rotatably mounted by means of the lid portion 4 input shaft 10 and disposed within the housing cylindrical Aulnahmeteil 12 15 for the permanent magnet to limit the Axiaibewegung of the movable body 9 with respect to the lid member 4 is mounted on the input line 10, a stop ring. The cylindrical receptacle 12 is arranged so that it is offset from the center of rotation of the movable body 9. The receptacle 12 has an opening for the insertion of the permanent magnet 15, which after insertion into the mounting

10001000 3030th 55 44th 55 Schaltung
5 kHzcircuit
5 kHz 100100 N-NN-N
S-NS-N Fig.Fig. 6b6b 800800 44th 55 44th 55 Schaltung
5 kHzcircuit
5 kHz 120120 N-NN-N
S-NS-N Fig.Fig. 6c6c

nähme 12 mit irgendeinem geeigneten Stopfmaterial 31 festgekeilt wird. Der Permanentmagnet 15 ist so angeordnet, daß eine seine entgegengesetzten Pole ver-4ü bindende direkte Linie zu der Drehachse des bewegbaren Körpers 9 parallel ist. Der Becherteil 3 hat ein in das Gehäuse 2 ragendes Paar zylindrischer Aufnahmen 32 und 33 zur jeweiligen Aufnahme eines weichmagnetischen Teils 21 bzw. 35. Die zylindrischen Aufnahmen 32 und 33 sind gegenüber dem Drehmittelpunkt des bewegbaren Körpers 9 um einen Abstand versetzt, der gleich der Versetzung der Aufnahme 12 aus dem Drehmittelpunkt ist, und voneinander in der Drehrichtung des bewegbaren Körpers 9 in Abstand angeordnet. Dietake 12 is wedged with any suitable stuffing material 31. The permanent magnet 15 is arranged so that a direct line connecting its opposite poles is parallel to the axis of rotation of the movable body 9. The cup part 3 has a pair of cylindrical receptacles 32 and 33 protruding into the housing 2 for receiving a soft magnetic part 21 and 35, respectively. The cylindrical receptacles 32 and 33 are offset from the center of rotation of the movable body 9 by a distance equal to the offset of the receptacle 12 is from the center of rotation, and spaced from each other in the direction of rotation of the movable body 9. the

so zylindrischen Aufnahmen 32 und 33 nehmen die weichmagnetischen Teile 21 bzw. 35 auf, um die jeweils Spulen 23 bzw. 34 gewickelt sind, und sind mit Füllmaterial 36 bzw. 37 zugestopft, das zur Festlegung der Teile 21 bzw. 35 in festen Stellungen dient. Das jeweilige weichmagnetische Teil 21 bzw. 35 ist in der zugehörigen Aufnahme so angeordnet, daß die durch die Spule 23 bzw. 34 führende Achse zu der Drehachse des bewegbaren Körpers 9 parallel ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Drehwinkelfühlers 1 bewirkt ein Bewegen desSuch cylindrical receptacles 32 and 33 take on the soft magnetic parts 21 and 35, around which coils 23 and 34 are respectively wound, and are stuffed with filler material 36 and 37, which is used to fix the parts 21 and 35 in fixed positions . The respective soft magnetic part 21 or 35 is arranged in the associated receptacle in such a way that the axis leading through the coil 23 or 34 is parallel to the axis of rotation of the movable body 9. In this embodiment of the rotation angle sensor 1 causes a movement of the

bo bewegbaren Körpers 9 in eine vorgegebene Winkelstellung ein Schwenken des Permanentmagneten 15 zwischen dem Paar weichmagnetischer Teile 21 und 35 in der Weise, daß der Permanetmagnet 15 dem einen weichmagnetischen Teil näherkommt, während er sichbo movable body 9 in a predetermined angular position a pivoting of the permanent magnet 15 between the pair of soft magnetic parts 21 and 35 in such a way that the permanent magnet 15 comes closer to the one soft magnetic part while he is

b5 von dem anderen weichmagnetischen Teil weiter entfernt. Die Bewegung des Permanentmagneten 15 in Bezug auf das Paar weichmagnetischer Teile wird mit einer der in den Fig. 8a bzw. 8b gezeigten elektrischenb5 further away from the other soft magnetic part. The movement of the permanent magnet 15 with respect to the pair of soft magnetic parts is with one of the electrical ones shown in FIGS. 8a or 8b

v'erarbeitungsschaltungen 180 oder 200 oder einer in Jer Fig. 8c gezeigten elektronischen logischen Verirbeitungseinheit 220 erfaßt.processing circuits 180 or 200 or an in Electronic logic processing unit shown in Fig. 8c 220 detected.

Die in der Fig. 8a gezeigte elektrische Verarbeitungsschaltung 180 gibt eine Analogspannung V₀ ab, die der Winkelstellung des Permanentmagneten 15 in dem in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelfühler 1 entspricht. In der Schaltung 180 ist ein NPN-Transistor 103 während der Dauer positiven Pegels einer Eingangsimpulsspannung Wdurchgeschaltet und während der Dauer des Massepegels der Eingangsimpulsspannung gesperrt. Die Kollektorspannung des Transistors 103 wird zwei invertierenden Verstärkern /Λ3 und IN4 zugeführt, die ein verstärktes und geformtes Ausgangssignal ergeben, das an die Basis eines NPN-Transistors 121 angelegt wird. Auf diese Weise ist bei positivem Pegel der Eingangsimpulsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet, während der Transistor 121 gesperrt ist, wodurch ein PNP-Transistor 104 gesperrt ist. Durch Anlegen einer Eingangsimpulsspannung IN mit Massepegel wird der Transistor 103 gesperrt, wodurch die Transistoren 121 und 104 durchgeschaltet werden. D. h., die Schaltung 180 arbeitet auf die gleiche Weise wie die Schaltung 120 nach Fig. 3a so, daß eine Impulsspannung an die Spule 23 angelegt wird. Als Folge hiervon tritt an einem Widerstand 105 eine Impulsspannung auf, die mit einer Verzögerungszeit td\ nach dem Abfallen der Eingangsimpulsspannung IN anzusteigen beginnt; die Verzögerungszeit entspricht einem Abstand X\=f(B) des Permanentmagenten 15 von dem weichmagnetischen Teil 21. Mit der andren Spule 34 ist ein PNP-Transistor 181 verbunden. Dieser Transistor 181 wird durchgeschaltet, wenn durch den positiven Pegel der Eingangsimpulsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet wird, dadurch das Ausgangssignal eines invertierenden Verstärkers INS positiven Pegel annimmt und mit diesem ein NPN-Transistor 182 durchgeschaltet wird. Während der Dauer des Massepegels der Eingangsimpulsspannung /7Vist der Transistor 181 gesperrt. Demzufolge wird an die zweite Spule 34 eine konstante Spannung während der Zeitdauer angelegt, während der an die erste Spule 23 keine Spannung angelegt wird. Umgekehrt wird an die zweite Spule 34 keine Spannung angelegt, wenn die konstante Spannung an die erste Spule 23 angelegt wird. D. h., in Abhängigkeit von dem Zustand der angelegten Eingangsimpulsspannung IN wechselt die Eingabe der konstanten Spannung zwischen der ersten Spule 23 und der zweiten Spule 34 . Die zweite Spule 34 ist an einen Widerstand 183 angeschlossen, an dem eine Spannung erscheint, die mit einer Verzögerungszeit Id₂ nach dem Anstieg der Eingangsimpulsspannung IN anzsteigen beginnt und einem Abstand X₂ = f[9) des Permanentmagneten 15 von dem weichmagnetischen Teil 35 entspricht. Eine an dem Widerstand 105 auftretende Spannung Vxi wird an einen Anschluß eines Kondensators 184 angelegt, an dessen anderen Anschluß eine an dem Widerstand 183 auftretende Spannung V_x2 angelegt wird. Die Abstände des Permanentmagneten 15 von dem ersten bzw. dem zweiten weichmagnetischen Teil 21 bzw. 35 sind mit X\ bzw. X₂ dargestellt, wobei ΛΊ + X₂ - .K (Konstant) gilt, und wobei V_xX zu ΑΊ proportional ist und V& zu X₂ proportional ist. Demzufolge entspricht die Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators 184 der Größe (#1 - X₂). Der Kondensator 184 und ein Widerstand 185 bilden eine Integratorschaltung, so daß daher die in dem Kondensator 184 gespeicherte Spannung der Größe (*i - JIf₂) entspricht. Da X: = K - X\ ist und ΑΊ -X: = 2X\ - K. ist, entspricht die in dem Kondensator 184 gespeicherte Spannung der Größe 2X]. Auf diese Weise wird eine Analogspannung erzielt, die gleich dem Doppelten der ■> Winkelversetzung ΑΊ des Permanentmagneten in bezug auf das erste weichmagnetische Teil 21 ist, das als Bezugspunkt gewählt wird. Die gegenpoligen Anschlüsse des Kondensators 184 sind mit jeweils einem Eingang eines Rechenverstärkers 186 verbun-Ki den, der als Differenzverstärker wirkt. Daher entspricht eine Ausgangsspannung V_H des Verstärkers 186 der Größe 2X₁. The electrical processing circuit 180 shown in FIG. 8a emits an analog voltage V ₀ which corresponds to the angular position of the permanent magnet 15 in the angle of rotation sensor 1 shown in FIGS. 7a to 7c. In the circuit 180, an NPN transistor 103 is switched on for the duration of the positive level of an input pulse voltage W and is blocked during the duration of the ground level of the input pulse voltage. The collector voltage of transistor 103 is fed to two inverting amplifiers / Λ3 and IN4 , which produce an amplified and shaped output signal that is applied to the base of an NPN transistor 121. In this way, when the input pulse voltage IN is at a positive level, the transistor 103 is switched on, while the transistor 121 is blocked, as a result of which a PNP transistor 104 is blocked. By applying an input pulse voltage IN with ground level, the transistor 103 is blocked, whereby the transistors 121 and 104 are switched on. That is, the circuit 180 operates in the same manner as the circuit 120 of FIG. 3a so that a pulse voltage is applied to the coil 23. As a result of this, a pulse voltage occurs at a resistor 105, which begins to rise with a delay time td \ after the input pulse voltage IN has dropped; the delay time corresponds to a distance X \ = f (B) of the permanent agent 15 from the soft magnetic part 21. A PNP transistor 181 is connected to the other coil 34. This transistor 181 is turned on when the positive level of the input pulse voltage IN turns on the transistor 103, as a result of which the output signal of an inverting amplifier INS assumes a positive level and an NPN transistor 182 is turned on with it. The transistor 181 is blocked for the duration of the ground level of the input pulse voltage / 7V. Accordingly, a constant voltage is applied to the second coil 34 during the period during which no voltage is applied to the first coil 23. Conversely, no voltage is applied to the second coil 34 when the constant voltage is applied to the first coil 23. That is, depending on the state of the applied input pulse voltage IN , the input of the constant voltage alternates between the first coil 23 and the second coil 34. The second coil 34 is connected to a resistor 183 at which a voltage appears which begins to rise with a delay time Id ₂ after the increase in the input pulse voltage IN and corresponds to a distance X ₂ = f [9) of the permanent magnet 15 from the soft magnetic part 35 . A appearing at the resistor 105 voltage Vxi is supplied to a terminal of a capacitor 184, to the other terminal of the resistor 183 occurring at voltage V is applied _x2. The distances of the permanent magnet 15 of the first and second soft magnetic member 21 and 35 are shown with X \ and X ₂ wherein X ₂ + ΛΊ - .K (constant) is established, and wherein V is proportional to _xX ΑΊ and V & is proportional to X _2. As a result, the potential difference between the two terminals of the capacitor 184 is equal to (# 1- X ₂ ). The capacitor 184 and a resistor 185 form an integrator circuit, so that therefore the voltage stored in the capacitor 184 is equal to (* i - JIf _2). Since X: = K - X \ and ΑΊ -X: = 2X \ - K., the voltage stored in the capacitor 184 corresponds to the magnitude 2X]. In this way, an analog voltage is achieved which is equal to twice the angular displacement ΑΊ of the permanent magnet with respect to the first soft magnetic part 21, which is selected as a reference point. The opposite polarity connections of the capacitor 184 are each connected to an input of an arithmetic amplifier 186, which acts as a differential amplifier. Therefore, an output voltage V _{H of} the amplifier 186 is 2X ₁ .

Bei der in der Fig. 8b gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung 200 geben zwei Schaltungen 120, π deren Einzelheiten in der F i g. 3a gezeigt sind, jeweils Impulse ab, die in bezug auf die Anstiegsflanke von angelegten Eingangsimpulsen um Ver/.ögerungszcitcn td\ bzw. tat verzögert sind und die jeweiligen Zählerschaltungen 140 zugeführt werden, deren Einzelheiten _>(! in der Fig. 4 gezeigt sind. Entsprechend den Eingangsimpulsen bilden die Zählerschaltungen 140 Codesignale 521 bzw. 535, die jeweils die Größen von id\ bzw. tdj darstellen. Die Codesignale werden einer Subtraktionsschaltung 201 zugeführt. Die Subtraktions-'s schaltung bzw. der Subtrahierer 201 verwendet die Codesignale 521 und 535 für einen Subtraktionsvorgang (Id] - Id₂) und gibt ein digitales Codeausgangssignal Sx = SIl - S35 ab, das die Größe (Id] - Id₂) bzw. 2X\ darstellt.In the case of the electrical processing circuit 200 shown in FIG. 8b, two circuits 120, π, the details of which are shown in FIG. 3a, in each case from pulses which are delayed by delay times td \ or tat with respect to the rising edge of applied input pulses and are supplied to the respective counter circuits 140, the details of which are shown in FIG Corresponding to the input pulses, the counter circuits 140 form code signals 521 and 535, which respectively represent the sizes of id \ and tdj . The code signals are fed to a subtraction circuit 201. The subtraction circuit or subtracter 201 uses the code signals 521 and 535 for a subtraction process (Id] - Id ₂ ) and emits a digital code output signal Sx = SIl - S35, which represents the size (Id] - Id ₂ ) or 2X \ .

i<> Bei der in Fig. 8c gezeigten elektronischen logischen Verarbeitungseinheit 220 führt ein Einzelbaustein-Mikrocomputer 221 einer mit der elektrischen Spule 23 verbundenen Schaltung 120 einen Eingangsbzw. Anfangsimpuls zu und beginnt mit der Anstiegsr> flanke dieses Impulses eine Zeitzählung, um einen id\- Zählungs-Datenwert 521 zu erzeugen und zu speichern. Danach gibt der Mikrocomputer einen weiteren Anfangsimpuls an eine mit der elektrischen Spule 34 verbundene Schaltung 120 ab und beginnt mit der Anstiegsflanke dieses Impulses eine Zeitzählung zur Erzeugung eines r^-Zählungs-Datenwerts S35. Dann führt der Mikrocomputer eine Subtraktion td] - Id₂ aus und gibt ein sich ergebendes Codesignal Sx = 521 - 535 ab. Dieser Betriebsablauf wird wiederholt, solange ein Meßbefehl-Steuersignal vorliegt.i <> In the electronic logic processing unit 220 shown in FIG. Initial pulse and begins a time count on the rising edge of this pulse in order to generate and store id \ count data value 521. Thereafter, the microcomputer emits another initial pulse to a circuit 120 connected to the electrical coil 34 and, with the rising edge of this pulse, starts a time count to generate r ^ -count data value S35. Then the microcomputer performs subtraction td] - Id ₂ and outputs a resultant code signal Sx = 521-535. This operational sequence is repeated as long as a measurement command control signal is present.

Zur Bestimmung der Werte von Ve und tdate Funktion des Drehwinkels bzw. der Winkelstellung Θ des Permanentmagneten 15 wurden unter Verwendung der in F i g. 9a gezeigten Anordnung die folgenden Voraus-M Setzungen angewandt:To determine the values of Ve and tdate function of the angle of rotation or the angular position Θ of the permanent magnet 15, using the methods shown in FIG. 9a, the following assumptions are applied:

Für die Messungen wurden die weichmagnetischen Teile 21 und 35 entlang eines einzigen Bogens parallel zueinander angeordnet, während ein Permanentmagnet 15 zwischen den weichmagnetischen Teilen parallel zu diesen angeordnet wurde; es wurde vorausgesetzt, daß die Mittelstellung des Permanentmagneten 15 zwischen den weichmagnetischen Teilen einem Drehwinkel θ = 0 um einen Drehmittelpunkt 0 entspricht. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt den Zusammenhang zwibo sehen den Parametern wie der Form, den Abmessungen α bis e, r.&o sowie den Materialarten der weichmagnetischen Teile und den sich ergebenden Versuchsdaten. Wie aus den Daten in den F i g. 9b und 9c für die Fälle Nr. 3 bzw. 4 in der Tabelle 2 ersichtlich ist, haben bei einem Winkel θΐη einem Bereich von-15°bis+15°die erzielte Spannung V^ und die erzielte Verzögerungszeit /«/jeweils Werte, die sehr genau zu dem Drehwinkel θ proportional sind. Die Ö-Cg-Kennlinie und die θ-td- For the measurements, the soft magnetic parts 21 and 35 were arranged parallel to one another along a single arc, while a permanent magnet 15 was arranged between the soft magnetic parts parallel to them; It was assumed that the central position of the permanent magnet 15 between the soft magnetic parts corresponds to an angle of rotation θ = 0 around a center of rotation 0. Table 2 below shows the relationship between the parameters such as the shape, the dimensions α to e, r. & O and the types of material of the soft magnetic parts and the resulting test data. As can be seen from the data in FIGS. 9b and 9c for cases no. 3 and 4 in Table 2, respectively, at an angle θΐη in a range from -15 ° to + 15 °, the achieved voltage V ^ and the achieved delay time / «/ each have values that are very precisely proportional to the angle of rotation θ. The Ö-Cg characteristic and the θ-td-

Kennlinie werden durch die Stärke des von dem Permanentmagneten 15 an die weichmagnetischen Teile 21 und 35 abgegebenen Magnetfelds bestimmt. Diese Kennlinien können in geeigneter Weise durch VerTabelle 2The characteristic curve is determined by the strength of the magnet 15 attached to the soft magnetic parts 21 and 35 emitted magnetic field determined. These characteristics can be appropriately mapped using VerTable 2

ändern der Werte θ₀ oder roder aber durch Ändern der Stärke des von dem Permanentmagneten 15 gelieferten Magnetfelds verändert werden.change the values θ ₀ or roder but can be changed by changing the strength of the magnetic field supplied by the permanent magnet 15.

Fall Weichmagnetische Teile 21 und 35Case of soft magnetic parts 21 and 35

Materialmaterial

Dicke aThickness a

Spulen 23 Permanent- Bogen Meßvorrichtung Span- DatenCoils 23 permanent sheet measuring device chip data

und 34 magnet 15 und Eingangs- nungs-and 34 magnet 15 and input

Blatt- Windungs- c d e & r Impulsfrequenz polungBlade turn c d e & r pulse frequency polarity

3 Fe₄₀Ni₄OMOuB₆ 0,058 30 1,8 5 1000 amorph3 Fe ₄₀ Ni ₄ OMOuB ₆ 0.058 30 1.8 5 1000 amorphous

4 Fe₄₀Ni₄₀Mo₁₄B₆ 0,058 30 1,8 5 1000 amorph4 Fe ₄₀ Ni ₄₀ Mo ₁₄ B ₆ 0.058 30 1.8 5 1000 amorphous

30 5 5 60 35 Schaltung 180 AWV Fig. 9b 5 kHz30 5 5 60 35 circuit 180 AWV Fig. 9b 5 kHz

30 5 5 60 35 Schaltung ISO AWV Fig. 9c 5 kHz30 5 5 60 35 circuit ISO AWV Fig. 9c 5 kHz

Der in den F i g. 10a und 10b gezeigte Meßfühleraufbau stellt eine Abwandlung des in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelmeßfühlers 1 dar, wobei eines der weichmagneiischen Teile weggelassen wurde und ein Anschluß an die Schaltung 100 nach F i g. 2a, die Schaltung 120 nach Fig. 3a und die Schaltung 140 nach F i g. 4 vorgesehen ist. 2^r>The in the F i g. 10a and 10b represents a modification of the rotation angle sensor 1 shown in FIGS. 7a to 7c, one of the soft magnetic parts having been omitted and a connection to the circuit 100 according to FIG. 2a, the circuit 120 of FIG. 3a and the circuit 140 of FIG. 4 is provided. 2 ^r >

Bei den vorangehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen ist jedes der weichmagnetisciien Teile 21 und 35 aus mehreren geschichteten Blättern aus amorphem magnetischem Material gebildet, das hohe Permeabilität, hohe Elasti- )'· zität und hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung hat.In the various exemplary embodiments and modifications described above, each of the soft magnetic parts 21 and 35 from several layered sheets formed from amorphous magnetic material, which has high permeability, high elastici-) '· city and high resistance to deformation.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, daß der Drehwinkelmeßfühler keine mechanischen Schleifkontakt-Teile hat. J^r> Der Drehwinkelmeßfühler spricht auf eine Winkelverstellung des bewegbaren Körpers in der Weise an, daß er die Winkelverstellung in eine Zeitdifferenz icl zwischen einem an die elektrische Spule angelegten Eingangsimpuls und einem Spulenerregungs-Stromimpuls umsetzt; die ZeildilTcrenz /i/kann elektrisch zur Bildung eines Winkelstellungs-Meßsignals in der Form einer Analogspannung oder eines Zeitzählungs-Codesignals verarbeitet werden. Daher ist der Fühlcraufbau aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber *'■ mechanischen Schwingungen und Abrieb besonders vorteilhaft.From the above description of the exemplary embodiments it can be seen that the rotation angle sensor has no mechanical sliding contact parts. J ^r > The angle of rotation sensor responds to an angular adjustment of the movable body in such a way that it converts the angular adjustment into a time difference icl between an input pulse applied to the electrical coil and a coil excitation current pulse; the ZeildilTcrenz / i / can be processed electrically to form an angular position measurement signal in the form of an analog voltage or a time counting code signal. Therefore, the Fühlcraufbau is particularly advantageous because of its high resistance to * '■ mechanical vibrations and abrasion.

Weiterhin sind die mit dem Drehwinkelmeßfühler verbundenen elektrischen Verarbeitungsschaltungen einfach aufgebaut, wobei insbesondere eine I lalbleiter- ^r>l einrichtung mit hohem Integrationsgrad (LSI) wie ein Einzelbaustein-Mikrocomputer anwendbar ist, der Drehwinkel-Meßimpi'lse abgibt und der eine einfache Einrichtung zum Umsetzen einer ZeitdilTerenz zwischen diesen Impulsen und Spulenerregungs-Stromim- ^v pulsen in eine geeignete digitale Codeform bildet.Further, the electrical processing circuitry associated with the Drehwinkelmeßfühler simply constructed, in particular, a I lalbleiter- ^{r> l} means with a high degree of integration (LSI), a single-chip microcomputer is applicable as the rotational angle Meßimpi'lse write and a simple means for converting a ZeitdilTerenz between these pulses and coil excitation Stromim- ^v pulses in a suitable digital code form forms.

Das bzw. die amorphen weichmagnetischen Kerne 21, 35 haben eine kleine Querschnittsflächc, die ein leichtes Erreichen seiner magnelischen Sättigung erlaubt, während die Windungszahl der elektrischen Spule(n) groß ^hl genug ist, die magnetische Sättigung der weichmagneiischen Kerne herbeizuführen, wenn eine verhältnismäßig niedrige Spannung an die Spule angelegt wird und dadurch ein schwacher Erregungsslrom über die Spule geleitel wird. Die Abmessung des Permanentmagneten ^h wird in Abhängigkeit von der Versetzung des Permanentmagenten in seinem vorbestimmten Bewegungsbereich so weit verr. lgert, daß der Permanentmagnet an dem amorphen weichmagnetischen Kern ein Magnetfeld ausreichender Stärke errichten kann.The or amorphous soft magnetic cores 21, 35 have a small Querschnittsflächc, allowing easy achievement of its magnetic metallic saturation, while the number of turns of the electrical coil (n) is large ^hl is enough to induce magnetic saturation of weichmagneiischen cores when a relatively low Voltage is applied to the coil and thereby a weak excitation current is conducted across the coil. The dimension of the permanent magnet ^h is so far verr depending on the displacement of the permanent magnet in its predetermined range of motion. It is believed that the permanent magnet can establish a magnetic field of sufficient strength on the amorphous soft magnetic core.

Ein Zeitintervall Γ vom Beginn des Anlegens einer Spannung an die um den amorphen weichmagnetischen Kern gewickelte Spule bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung des weichmagnetischen Kerns kann durch die folgende Näherungsgleichung ausgedrückt werden:A time interval Γ from the beginning of the application of a voltage to that around the amorphous soft magnetic Core wound coil until the magnetic saturation of the soft magnetic core is reached can be expressed by the following approximate equation:

7* =7 * =

N EN E.

wobei E die an die Spule angelegte Spannung ist, Wdie Windungszahl der Spule ist, 0,„ der maximale magnetische Fluß (Sättigungsfluß) ist und φ_χ der durch ein äußeres Magnetfeld verursachte Fluß ist.where E is the voltage applied to the coil, W is the number of turns of the coil, 0, "is the maximum magnetic flux (saturation flux) and φ _{χ is} the flux caused by an external magnetic field.

Aus der vorstehenden Gleichung ist leicht ersichtlich, daß durch ein Bewegen des Permanentmagneten eine Änderung des Flusses 0_A hervorgerufen wird, wodurch das Zeitintervall Tgeändert wird. Im einzelnen ergibt ein der Winkelverstellung des bewegbaren Körpers entsprechendes Bewegen des Permanentmagneten eine dementsprechende Änderung des äußeren Magnetflusses 0Λ an dem weichmagnetischen Kern, was eine demenlsprechende Änderung des Zeitintervalls Γνοη dem Anlegen einer Spannung an die Spule bis zu dem Erreichen eines vorgegebenen Spulenerregungsstrom-Pegels bewirkt.From the above equation it can be easily seen that a change in the flux _{O A is} caused by moving the permanent magnet, whereby the time interval T is changed. In detail, a movement of the permanent magnet corresponding to the angular adjustment of the movable body results in a corresponding change in the external magnetic flux 0Λ at the soft magnetic core, which causes a corresponding change in the time interval Γνοη the application of a voltage to the coil until a specified coil excitation current level is reached.

Das für den bzw. die Kerne verwendete amorphe weichmagnetische Material besteht aus Metall und hai hohe Permeabilität (μ_η,_αν> 10³) und hohe magnetische Sättigung. Ferner hat es eine geringere Koerzitivkrafi ( < 1,0 Oe), während es mechanisch fest ist und eine hohe Bruchfestigkeit hat. Andere Eigenschaften sine seine Elastizität und seine Formbeständigkeit. Diese Eigenschaften des amorphen Materials entsprecher den mechanischen und elektrischen Erfordernissen be dem erfmdungsgemäßen Drehwinkelmeßfühler. Dahei wird durch die Verwendung dieses Materials die elek frische Verarbeitung von Signalen erleichtert und die Genauigkeit hinsichtlich der Ermittlung der Größe de; Zeitintervalls /"verbessert. Femer erlaubt die Verwen dung des Materials ein verhältnismäßig einfaches Her stellungsverfahren, während das weichmagnetisch« Teil widerstandsfähiger gegenüber Vibrationen um Stoßen wird. Derartige weichmagnetische Materialier werden auch als metallische Gläser bezeichnet.The amorphous soft magnetic material used for the core ( _s _{) consists of metal and has high permeability (μ η} , αν> 10 ³ ) and high magnetic saturation. Furthermore, it has a lower coercive force (<1.0 Oe), while it is mechanically strong and has a high breaking strength. Other properties are its elasticity and dimensional stability. These properties of the amorphous material correspond to the mechanical and electrical requirements of the rotary angle sensor according to the invention. The use of this material facilitates the electronic processing of signals and improves the accuracy with regard to the determination of the size. Furthermore, the use of the material allows a relatively simple manufacturing process, while the soft magnetic part becomes more resistant to vibrations around impact. Such soft magnetic materials are also referred to as metallic glasses.

Hierzu 10 Blatt ZeichnungenFor this purpose 10 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Drehwinkelmeßsensor with a housing in which a movable body is rotatably mounted, its respective angular position of the angular position of an outer one, with regard to its rotational position Identifying object corresponds and which carries a permanent magnet whose magnetic field a The pickup device fixed to the housing passes through, the sine evaluation circuit for evaluation the output signals of the pickup device is connected downstream, characterized in that that the pickup device has a core (21) made of amorphous soft magnetic material has, around which a coil (23) is wound, which is supplied by a pulse voltage source with voltage pulses is fed, and that the evaluation circuit, the coil output side occurring from The pulse width change depending on the respective angle of rotation position in the angle of rotation converts the corresponding output signal.

2. Angle of rotation sensor according to claim 1, characterized in that both the magnification axis of the permanent magnet (15) as well as the longitudinal axis of the core (21) and the one on it wound coil (23) are oriented perpendicular to the axis of rotation of the movable body (9).

3. Rotation angle sensor according to claim 2, characterized in that the magnetization axis of the permanent magnet (15) and the longitudinal axis of the core (21) and the electric coil (23) the axis of rotation of the movable body (9) at different Cut places.

4. Rotation angle sensor according to claim 1, characterized in that the magnetization axis of the permanent magnet (15) and the longitudinal axis of the core (21) and the coil (23) wound thereon parallel to the axis of rotation of the movable Body (9) are oriented.

5. Rotation angle sensor according to claim 4, characterized in that the magnetization axis of the permanent magnet (15) and the longitudinal axis of the core (21) and the electrical coil (23) each have the same distance from the axis of rotation of the movable body (9).

6. Angle of rotation sensor according to claim 4 or 5, characterized in that a further core (35) made of amorphous soft magnetic material is provided is around which a further coil (34) is wound, the longitudinal axis of which is parallel to the axis of rotation of the movable body (9) at a distance between the axis of rotation of the movable body (9) and the distance corresponding to the magnetization axis of the permanent magnet (15) extends.

7. Angle of rotation sensor according to one of the preceding Claims, characterized in that the movable body (9) over a part of the Entrance shafts (10) forming the body (9) with the external object is connected and an integrally formed Aul'nahmctcil (12) / ur receptacle of the permanent magnet (15).

8. Angle of rotation sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the output has an integrating circuit (105 to 107) which converts the pulses occurring on the spulcnausgangsseiiig into a corresponding DC voltage.

9. Angle of rotation sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation circuit has a counter circuit (140) which determines the time interval between the rise ^r ) edge of the pulse fed into the coil and the rising edge of the corresponding pulse occurring on the coil output side.

10. Rotation angle sensor according to claim 9, characterized in that the counter circuit

ι » (140) has a clock generator (141) and counts the number of pulses occurring during the respective time interval.

11. Angle of rotation sensor according to claim 9 or 10, characterized in that between the counting

i> lerschaltung (140) and the coil output a pulse shaper (INI, IN2) is connected.

12. Angle of rotation sensor according to claim 6, characterized in that the two coils (23 or 34) are fed with two 180 ° phase-shifted pulse series and that the evaluation circuit has a differential amplifier (186) , at the two inputs of which occur at the two coil outputs Voltages are present.

2 ^r >

13. Angle of rotation sensor according to claim 12,

characterized in that an integrator circuit (105, 183, 184, 185) is connected between the two coil outputs.

14. Angle of rotation sensor according to claim 13,

) ii characterized in that the integrator circuit (105, 183,184,185) has a resistor (185) and a capacitor (184) connected in series with this, to the two terminals of which the inputs of the differential amplifier (186) are connected

η are.