DE3620884A1 - Vorrichtung zur erfassung von drehzahl und drehrichtung eines drehenden teils - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung von drehzahl und drehrichtung eines drehenden teils

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung eines drehenden Teils.
Bei sich bewegenden Teilen, beispielsweise bei drehenden Wellen oder sich entlang ihrer Längserstreckung bewegenden Elementen, z.B. Zahnstangen, kommt es darauf an, neben der Drehzahl auch die Drehrichtung zu erfassen.
Bei Vorrichtungen zur Drehzahlerfassung ist es bekannt, an dem sich bewegenden Teil eine Verzahnung an bzw. eine Reihe Bohrungen in ferromagnetischem Material vorzusehen und die Verzahnung bzw. die Reihe der Bohrungen an einem Sensor vorbeizuführen, der die ihn passierenden Zähne bzw. Bohrungen feststellt und bei jedem Zahn bzw. jeder Bohrung, der/die ihn passiert, einen Impuls an eine elektronische Zähl- und Rechnerschaltung abgibt, die ihrerseits anhand der empfangenen Impulse die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit der Bewegung erfaßt.
Bei bekannten Vorrichtungen zur Drehsinnerfassung ist eine Voraussetzung ein unsymmetrisches Zahn-Zahnlücke- Verhältnis bzw. ein unsymmetrisches Bohrungs- Bohrungslücke-Verhältnis.
Die Anbringung von Zähnen bzw. Bohrungen mit einem unsymmetrischen Zahn-Zahnlücke-Verhältnis bzw. einem unsymmetrischen Bohrungs-Bohrungslücke-Verhältnis ist aufwendig. Es ist einfacher, Zähne bzw. Bohrungen mit gleichem Teilverhältnis zu erstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der zum Zweck der Drehzahl- und Drehsinnerfassung Zähne bzw. Bohrungen mit gleichem Teilverhältnis einsetzbar sind.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten die Vorteile auf, daß für Drehzahl- und Drehrichtungserfassung mit gleichem Sensor gearbeitet werden kann, und daß gleiches Teilverhältnis bei den Zähnen bzw. Bohrungen verwendbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 teilweise im Schnitt einen Sensor in Form eines Feldplatten-Differential Fühlers,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 3 einen Stromlaufplan der Schaltung gemäß Fig. 2.
Ein zu der Vorrichtung gehörender Sensor 1 (Fig. 1) umfaßt in einem Gehäuse 13 eine Differential-Feldplatte 14, eine Leiterplatte 15 für die Montage, einen Dauermagneten 16, einen NTC-Widerstand 17, einen Steckverbinder 19 und Anschlußleitungen 18 zum Anschluß der Leiterplatte 15 sowie des NTC-Widerstands 17 an dem Steckverbinder 19. Der Innenraum, in dem sich die Differential-Feldplatte 14, die Leiterplatte 15, der Dauermagnet 16, der NTC-Widerstand 17 und die Anschlußleitungen 18 befinden, ist mit einer Vergußmasse ausgegossen.
Der Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung des drehenden Teils dient eine Zahnreihe 10 die an dem (in den Zeichnungen nicht dargestellten) drehenden Teil angebracht ist und sich beispielsweise in Richtung eines Pfeils 12 am Sensor 1 vorbeibewegt. Dabei ist die Differential- Feldplatte 14 als kontakt- und stufenlos steuerbare Widerstandsschaltung eingesetzt, die durch Widerstände 20, 21 (Fig. 2) charakterisiert ist, die die Innenwiderstände der Feldplatten darstellen.
Bewegt sich die Zahnreihe 10 an dem Sensor 1 vorbei, stellt sich eine Änderung der Widerstände 20, 21 ein. Die Spannungen U 1 und U 2 sind also magnetfeldabhängig. Die Feldplatten, also die Widerstände 20, 21, sind über den NTC-Widerstand 17 an die Betriebsspannung gelegt. Mit zunehmender Betriebstemperatur wird der Widerstandswert des NTC-Widerstands 17 kleiner, der ihn durchfließende Strom größer. Ein weiterer Widerstand 22 (Fig. 3) linearisiert die Kennnlinie des NTC-Widerstands 17. Hierdurch wird der Temperaturgang der Differential- Feldplatte 14 kompensiert. Der Sensor 1 wird mit einem Strom I=const für T=const gespeist.
An den Eingängen von Verstärkern 2, 3, 4 (Fig. 3) liegen die Spannungen U 1, U 2 und U 3 (Fig. 2). Der Verstärker 4 dient gleichzeitig als Regler für die Stromquelle als Temperaturkompensation für die Feldplatten.
Die magnetfeldabhängigen Spannungen U 1 und U 2 enthalten der Gleichspannung überlagerte Wechselspannungsanteile, die entsprechend der Bewegungsrichtung der Zahnreihe 10 gegeneinander phasenverschoben sind.
Den Verstärkern 2, 3 sind Bandpässe 5, 6 (Fig. 3) nachgeschaltet, in denen jeweils der Gleichspannungsanteil abgetrennt wird.
Die Ausgänge der Bandpässe 5, 6 sind an Komparatoren 7, 8 angeschlossen in denen aus den phasenverschobenen Wechselspannungsanteilen entsprechend phasenverschobene Impulse erzeugt werden. Die Phasenlage dieser Impulse wird durch ein D-Flip-Flop 23 ausgewertet. Dadurch wird die Bewegungsrichtung der Zahnreihe 10 und damit die Drehrichtung des drehenden Teils bestimmt. Die Drehrichtung des drehenden Teils wird beim Ausführungsbeispiel über Leuchtdioden 24, 25 angezeigt, sie kann aber auch über andere (in den Zeichnungen nicht dargestellte) Mittel zur Anzeige gebracht werden, die an Klemmen 26, 27 anschließbar sind.
Eine Frequenzverdopplung zur besseren Auflösung der Drehzahl wird mit einer Exklusiv-Oder-Verknüpfung der beiden, aus den Spannungen U 1 und U 2 abgeleiteten Impulse in einem Impulserzeuger 11 realisiert.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Erfassung von Drehzahl und Drehrichtung eines drehenden Teils, insbesondere einer Welle oder einer Zahnstange mit in ferromagnetischem Material ausgebildeten Zähnen und Zahnlücken bzw. Bohrungen und Bohrungslücken, mit einem Sensor in Form eines Feldplatten-Differential- Fühlers und einer Auswertungselektronik, dadurch gekennzeichnet, daß von Spannungen des Sensors (1) gesteuerte Verstärker (2, 3, 4) vorgesehen sind, denen Bandpässe (5, 6) und an deren Ausgängen angeschlossene Komparatoren (7, 8) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge an die Eingänge einer Auswertschaltung 9 angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung (9) ein D-Flip-Flop (23) umfaßt.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Feldplatten (Widerstände 20, 21) ein NTC-Widerstand (17) in Reihe geschaltet ist, und diese Reihenschaltung eine Serienschaltung mit einem weiteren Widerstand (22) bildet.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (4) als Regler für die Stromquelle des Sensors (1) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenzverdopplung zur besseren Auflösung der Drehzahl eine Exklusiv-Oder- Verknüpfung der beiden, aus den Spannungen U 1 und U 2 abgeleiteten Impulse in einem Impulserzeuger (11) vorgesehen ist.
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