DE4123131A1 - Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignals - Google Patents
Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignalsInfo
- Publication number
- DE4123131A1 DE4123131A1 DE19914123131 DE4123131A DE4123131A1 DE 4123131 A1 DE4123131 A1 DE 4123131A1 DE 19914123131 DE19914123131 DE 19914123131 DE 4123131 A DE4123131 A DE 4123131A DE 4123131 A1 DE4123131 A1 DE 4123131A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic
- angle
- rotation
- rotor
- points
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
- G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung
eines, von einem Drehwinkel linear abhängigen, elektrischen
Ausgangssignals, bei dem die Differenz des magnetischen
Potentials zwischen jeweils zwei, einander geometrisch
gegenüberliegenden Punkten in zwei Zweigen eines, von einem
magnetischen Fluß gleichsinnig durchsetzten, rotations
symmetrischen, geschlossenen magnetischen Systems in
einem eingeschränkten Winkelmeßbereich als Maß für den
Drehwinkel, den die, die beiden Punkte verbindende Diagonale
mit einer vorgegebenen Bezugsdiagonale einschließt, die
Differenzen der magnetischen Potentiale eines oder mehrerer
(n) weiterer, in der gleichen Art gebildeten, um jeweils
180°/n gegeneinander in Richtung des Umfanges des
rotationssymmetrischen, geschlossenen magnetischen Systems
versetzten Punktepaare zur Erweiterung des Meßbereiches so
wie zur Bestimmung des jeweiligen Quadranten des 360°-
Winkelbereiches, die Vorzeichen der Änderung der Diffe
renzen der magnetischen Potentiale der Drehrichtungs
erkennung sowie die Unterschreitung des Winkels von 0° bzw.
die Überschreitung des Winkels von 360° der vor- und zurück
zählenden Drehzahlbestimmung dienen. Weiterhin betrifft
die Erfindung eine Anordnung zur Durchführung des Ver
fahrens, wobei an einer, die Drehbewegung übertragenden
Welle l mindestens ein zylindersymmetrischer, aus ferro
magnetischem Material bestehender Rotor 2 mit jeweils zwei
symmetrischen, geschlossenen magnetischen Kreisen sowie je
weils mindestens einer Magnetfeldquelle 6, angeordnet ist,
ein Stator, der ein oder mehrere Schenkelpaare 4 mit je
einem Detektorelement 9 enthält, zylindersymmetrisch und
mit einem Luftspalt 3 versehen am Rotor anliegt, sowie eine
den Stator und Rotor 2 umschließende ferromagnetische
Abschirmung 11 so angeordnet ist, daß Rotor 2 und Stator
eine gemeinsame Symmetrieachse besitzen, wobei der Rotor 2
frei drehbar ist.
Ein bekanntes Verfahren zur Bereitstellung eines von einem
Drehwinkel linear abhängigen, elektrischen Ausgangssignals
wird durch die, auf dem Drehpotentiometerprinzip beruhenden
Winkelgeber realisiert. Die Winkelmessung erfolgt berührend,
d. h. das Wirkprinzip erfordert den mechanischen Kontakt von
Rotor und Stator, so daß diese Winkelgeber trotz der
Steigerung der Lebensdauer solcher Winkelgeber im Ergebnis
der Entwicklung von Leitplastikpotentiometern (Elektronik
21/19. 10. 1984, S. 102-112) prinzipiell verschleißbehaftet
sind. Darüber hinaus kann nur ein eingeschränkter Winkel
meßbereich bis maximal etwa 350° genutzt werden. Weiterhin
sind digitale Verfahren in Gestalt der hohe Präzision ge
stattenden, jedoch kostenaufwendigen Winkelcodierern mit
z. B. magnetischer Abtastung unter Verwendung magnetfeld
abhängiger Widerstände (DE-OS 27 04 124) für spezielle
Anwendungszwecke bekannt. Für die Drehwinkelmessung
sind außerdem einfache und robuste Anordnungen bekannt,
die magnetfeldabhängige Widerstände enthalten. Diese
Anordnungen basieren auf der relativen Drehung einer Magnet
feldquelle, vorwiegend ausgebildet als Permanentmagnete
unterschiedlicher Geometrie und Magnetisierungsart, be
zogen auf die, das Ausgangssignal liefernden, magnet
feldabhängigen Widerstände, z. T. unter Verwendung von
weichmagnetischen Materialien zur Formung und Ver
stärkung des Magnetfeldes. Solche Anordnungen, wie sie
in DE-PS 29 40 315 und DE PS 36 17 885 beschrieben werden,
stellen kein lineares sondern ein sinusförmiges oder
annähernd sinusförmiges Ausgangssignal bereit.
Dementsprechend ist es notwendig, das Ausgangssignal
durch die Elektronik nachzubilden, um die Spiegelung der
Funktion
Meßsignal U=f (Winkel R)
in die Funktion
Winkel R=f-1 (Meßsignal U)
durchführen zu können. Diese Nachbildung verlangt zusätz
lichen Aufwand und ist Quelle zusätzlicher Fehler.
Bei einer Anordnung (Elektronik 23/14. 11. 1986, S. 129-136)
unter Verwendung von zwei, um 90° gegeneinander gedrehten,
magnetoresistiven Bauelementen, einem Vorspannmagneten sowie
zwei, auf dem Umfang eines Kreises, einander gegenüberliegend
positionierten Permanentmagneten erfordert die Ermittlung des
jeweiligen Drehwinkels die Nutzung eines Mikrorechners, wobei
an die Positioniergenauigkeit der einzelnen Elemente der
Meßanordnung hohe Anforderungen gestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Bereitstellung
eines, von einem Drehwinkel linear abhängigen, elektrischen
Ausgangssignals zu schaffen, das die berührungslose Winkel
messung in beliebigen Winkelbereichen gestattet, zudem einen
robusten Aufbau besitzt und mit bekannten Fertigungsver
fahren kostengünstig produzierbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Differenz des magnetischen Potentials zwischen jeweils zwei,
einander geometrisch gegenüberliegenden Punkten in zwei
Zweigen eines, von einem magnetischen Fluß gleichsinnig
durchsetzten, rotationssymmetrischen, geschlossenen
magnetischen Systems in einem eingeschränkten Winkelmeß
bereich als Maß für den Drehwinkel, den die, die beiden
Punkte verbindende Diagonale mit einer vorgegebenen Be
zugsdiagonale einschließt, die Differenzen der magnetischen
Potentiale eines oder mehrerer (n) weiterer, in der gleichen
Art gebildeten, um jeweils 180°/n gegeneinander in Richtung
des Umfanges des rotationssymmetrischen, geschlossenen
magnetischen Systems versetzten Punktepaare zur Erweiterung
des Meßbereiches sowie zur Bestimmung des jeweiligen
Quadranten des 360°-Winkelbereiches, die Vorzeichen der
Änderung der Differenzen der magnetischen Potentiale der
Drehrichtungserkennung sowie die Unterschreitung des Winkels
von 0° bzw. die Überschreitung des Winkels von 360° der vor
und zurückzählenden Drehzahlbestimmung dienen.
Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Anordnung zur Durch
führung des Verfahrens gelöst, bei der an einer die Dreh
bewegung übertragenden Welle 1 mindestens ein zylinder
symmetrischer, aus ferromagnetischem Material bestehender
Rotor 2 mit jeweils zwei symmetrischen, geschlossenen magne
tischen Kreisen sowie jeweils mindestens einer Magnetfeld
quelle 6 angeordnet ist, ein Stator, der ein oder mehrere
Schenkelpaare 4 mit je einem im Schenkelluftspalt 12 ange
ordneten Detektorelement 9 enthält, zylindersymmetrisch und
mit einem Luftspalt 3 versehen, am Rotor 2 anliegt, sowie
eine den Stator und Rotor 2 umschließende ferromagnetische
Abschirmung 11 so angeordnet ist, daß Rotor 2 und Stator
eine gemeinsame Symmetrieachse besitzen, wobei der Rotor 2
frei drehbar ist.
Die Vorteile eines derartigen Verfahrens und der Anordnung
zur Durchführung des Verfahrens bestehen insbesondere in
einem stark reduzierten Aufwand für die elektronische Aus
wertung, d. h. in einer vereinfachten Justierbarkeit und Di
gitalisierbarkeit, in der Vermeidung zusätzlicher Meßfehler
quellen sowie in der Verfügbarkeit eines beliebigen Dreh
winkelbereiches.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich
bei Verwendung von mehr als einem (n) Schenkelpaar 4, wobei
die Schenkelpaare 4 gegeneinander um jeweils 180°/n versetzt
angeordnet werden. Damit kann eine Erweiterung des Einsatz
gebietes des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die vor- und
rückwärtszählende Drehzahlmessung unter Angabe von Dreh
richtung und Drehphasenwinkel realisiert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der
dargestellten Ausführungsbeispiele von Anordnungen zur Durch
führung des Verfahrens erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 und Fig. 2 Ausführungsbeispiele für den Rotor mit
Permanentmagneten als Magnetfeldquelle des magnetischen
Flusses;
Fig. 3 Schenkelpaar ohne magnetische Vorspannung der
Schenkel;
Fig. 4 Schenkelpaar mit magnetischer Vorspannung der
Schenkel mittels als Permanentmagnete ausgebildeter Vor
spannmagnetfeldquellen;
Fig. 5 das Ausgangsspannungssignal als Funktion des
Drehwinkels für einen Drehwinkelgeber entsprechend Fig. 4;
Fig. 6 Drehwinkelgeber für einen über 360° hinausgehenden
Winkelmeßbereich;
Fig. 7 das Ausgangsspannungssignal für den in Fig. 6 dar
gestellten Drehwinkelgeber;
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Ausführungsbeispiele eines Rotors 2
unter Verwendung von Permanentmagneten als Magnetfeldquelle 6
eines magnetischen Flusses im ferromagnetischen Material des
Rotors 2. Dabei können anstelle des bzw. der Permanentmagnete
auch stromdurchflossene Spulen oder aufmagnetisierte hart
magnetische Ferromagnetika zur Erzeugung des magnetischen
Flusses im Material des Ringes verwendet werden. Allerdings
werden mit Permanentmagneten aufgrund ihrer, auf die Volumen
einheit bezogenen, außerordentlich großen magnetischen Ur
spannung sowie ihres großen magnetischen Innenwiderstandes
und der damit verbundenen Störunempfindlichkeit bei kleinsten
Abmessungen die besten Resultate erzielt.
Das Verfahren soll anhand Fig. 1 erläutert werden. Dabei ist
die Wirkungsweise des aus Innenring 5 und Außenring 10 be
stehenden Doppelringes nach Fig. 2 analog, da der die Punkte
A2 und B2 enthaltene Innenring 5 in einer anderen Ebene als
der Außenring 10 liegen und/oder einen größeren mittleren
Durchmesser als der Außenring 10 besitzen kann und damit auf
den in Fig. 1 dargestellten Ring 7 mit Ringdiagonalen 8 über
führbar ist. In Fig. 1 bildet der Ring 7 mit der Magnetfeld
quelle 6, ausgebildet als ein Permanentmagnet in der Mitte
der Ringdiagonalen 8, einen geschlossenen magnetischen Kreis
mit zwei identischen, von einem magnetischen Fluß gleich
sinnig durchflossen Zweigen. Die als Permanentmagnet aus
gebildete Magnetfeldquelle 6 besitzt einen gegenüber dem
magnetischen Widerstand (Re) des Eisenkreises sehr großen
magnetischen Innenwiderstand (Ri), so daß sie als Konstant
stromquelle eines magnetischen Flusses Φi wirkt, der das
Material der Ringdiagonalen 8 und des Ringes 7 durchsetzt
und in dem Material einen stabilen und über die magnetischen
und geometrischen Parameter der Magnetfeldquelle 6, des
Ringes 7 und der Ringdiagonalen 8 einstellbaren magnetischen
Zustand herstellt. Der Abfall der magnetischen Spannung über
Ringdiagonale 8 und Ring 7 erfolgt dergestalt, daß die zwei
einander gegenüberliegenden Punkte A1 und B1 des Ringes 7
auf entgegengesetzt gleichem magnetischen Potential
UA1 = -UB1
liegen.
Ist R der Winkel, den die Diagonale durch die Punkte A1 und B1
mit der als Bezugsdiagonale definierbaren Richtung der Ring
diagonalen 8 als Symmetrieachse der Anordnung bildet und
wird definiert:
RR = R/180°
so ist die Potentialdifferenz:
UA1-UB1 = C · (1-2·RR)
Der Proportionalitätsfaktor C ergibt sich aus:
C = Br · Q · (Ri·Rf/Rg/2)
wobei folgende Bezeichnungen verwendet wurden:
Br = Remanenzinduktion der als Permanentmagnet ausge bildeten Magnetfeldquelle 6,
Q = Permanentmagnetquerschnitt,
Rg = magnetischer Gesamtwiderstand = Ri+Re,
Re = magnetischer Widerstand des ferromagnetischen Materials = Rd+(Ff/2),
Rd = magnetischer Widerstand der Ringdiagonalen 8,
Rf = magnetischer Widerstand des Ringes 7 als Parallel schaltung zweier Halbringe.
Br = Remanenzinduktion der als Permanentmagnet ausge bildeten Magnetfeldquelle 6,
Q = Permanentmagnetquerschnitt,
Rg = magnetischer Gesamtwiderstand = Ri+Re,
Re = magnetischer Widerstand des ferromagnetischen Materials = Rd+(Ff/2),
Rd = magnetischer Widerstand der Ringdiagonalen 8,
Rf = magnetischer Widerstand des Ringes 7 als Parallel schaltung zweier Halbringe.
Die damit festgelegte magnetische Spannung zwischen den
Punkten A1 und B1 kann als Quelle zur Erzeugung eines
magnetischen Flusses in einem die Punkte A1 und B1, parallel
zum Weg entlang des Umfanges des Ringes 7, verbindenden,
magnetisch leitfähigen Material genutzt werden. Fig. 3 zeigt
ein solches Schenkelpaar 4, bestehend aus zwei identischen
Schenkeln, zwischen denen sich im Schenkelluftspalt 12 das
Detektorelement 9 zur Messung des magnetischen Flusses be
findet. In den Punkten A1 und B1 des Rotors 2 erfolgt in Ana
logie zu elektrischen Stromkreisen eine Aufteilung des magne
tischen Flusses entsprechend dem Verhältnis der magnetischen
Widerstände (Rf) des Ringes 7 und des magnetischen Gesamt
widerstandes (R1) der die Punkte A1 und B1 parallel zum Um
fang des Ringes 7 verbindenden Schenkelabschnitte sowie des
Schenkelluftspaltes 12. Ist der so definierte magnetische
Widerstand R1 genügend groß gegenüber dem magnetischen Wider
stand (Rf) des Ringes 7, und dies wird allein schon durch
einen genügend großen Schenkelluftspalt 12 bewirkt, wird nur
ein sehr geringer Teil des magnetischen Flusses des Ringes 7
entnommen. Der magnetische Gesamtwiderstand der Anordnung und
damit der magnetische Zustand des Ringes 7 wird bei Drehungen
des Rotors nicht wesentlich beeinflußt. Dennoch ist der das
Detektorelement 9 durchsetzende Fluß Φ1 bei entsprechender
Gesamtanordnung genügend groß, um z. B. mit einem magnetore
sistiven Bauelement, alternativ auch durch Halleffekt-Bau
elemente, Feldplatten oder Magnetdioden, mit höherem Aufwand
auch mit einer Spule als Detektorelement 9, ein gut auswert
bares Meßsignal zu erzeugen. Dieses Meßsignal ist direkt der
magnetischen Spannungsdifferenz
U = UA1-UB1
zwischen den Punkten A1 und B1 proportional und damit linear
vom Drehwinkel R abhängig. Der Luftspalt 3 zwischen Rotor 2
und den Schenkeln des Schenkelpaares 4 dient der Vermeidung
der Reibung zwischen den genannten Teilen, kann gleichzeitig
zur Einstellung des Verhältnisses der magnetischen Flüsse
Φ1 und Φ1 genutzt werden.
Die genaue Analyse der definierten Anordnung zeigt, daß das
Meßsignal nichtlineare Komponenten enthält, die dann ver
nachlässigt werden können, wenn für den magnetischen Wider
stand des Ringes etwa gilt:
Rf < 0,05 · R₁
Rf « Ri
Da andererseits das Meßsignal proportional dem magnetischen
Widerstand Rf des Ringes 7 ist, muß die Anordnung geeignet
optimiert werden.
Mit der bis hierhin definierten Anordnung wird zwar garan
tiert, daß der magnetische Zustand des Rotors 2, also des
Ringes 7 und der Ringdiagonalen 8, mittels der Magnetfeld
quelle 6 genügend unabhängig von der Drehwinkelstellung des
Rotors 2 ist, jedoch werden die Schenkel des Schenkelpaares 4
bei Drehung des Rotors 2 über den Winkel R = 180° hinaus von
einem Fluß wechselnden Vorzeichens durchflossen. Dadurch und
unter einem eventuellen Einfluß äußerer Störmagnetfelder
wird den Schenkeln des Schenkelpaares 5 eine magnetische Vor
geschichte aufgeprägt, die bei weiteren Drehungen des Ro
tors 2 in Form von Hystereseeffekten nachteilig in Erschei
nung treten kann. Die Größe dieser Effekte ist von der Größe
des in den Schenkeln des Schenkelpaares 4 auftretenden Fel
des, der Geometrie und den Materialeigenschaften des Schen
kelpaares 4 abhängig und kann die angestrebte Linearität we
sentlich beeinflussen. Deshalb ist für Drehwinkelgeber, die
höheren Anforderungen bezüglich der Genauigkeit genügen
sollen, notwendig, den magnetischen Zustand des Materials des
Schenkelpaares 4, d. h. dessen magnetischen Arbeitspunktbe
reich, zu definieren. Dies wird durch die in Fig. 4 darge
stellte magnetische Vorspannung des Schenkels des Schenkel
paares 4 durch jeweils mindestens eine Vorspannmagnetfeld
quelle 13, vorzugsweise durch Permanentmagnete, realisiert.
Möglich ist ebenfalls die Nutzung stromdurchflossener Spulen
bzw. die Verwendung aufmagnetisierter, hartmagnetischer
Ferromagnetika. Dabei ist zu garantieren, daß die Vorspann
magnetfeldquellen 13 einander sowohl im Schenkelluftspalt 12
als auch in der Umgebung des Luftspaltes 3 entgegenwirken und
in ihren Eigenschaften im Rahmen der Exemplarstreuung iden
tisch sind. Ziel der magnetischen Vorspannung ist die Er
zeugung eines, gegenüber dem Nutzsignalfluß sehr großen Vor
spannungsmagnetflusses und damit eine genügend große magne
tische Sättigung des Materials des Schenkelpaares 4. Damit
wird eine Verlagerung des Arbeitspunktes des Materials des
Schenkelpaares 4 in einen Bereich des B-H-Diagramms mit
wesentlich geringerer Hysterese erreicht. Gleichzeitig wird
der magnetische Zustand des Materials des Schenkelpaares 4
gegenüber äußeren Störfeldern stabilisiert.
Zur Reduzierung des Einflusses äußerer Störmagnetfelder wird
die gesamte Anordnung durch eine, vorzugsweise zylinder
symmetrische, ferromagnetische Abschirmung 11 eingeschlossen,
die von den übrigen ferromagnetischen Teilen magnetisch iso
liert ist. Die ferromagnetische Abschirmung 11 dient gleich
zeitig als Gehäuse.
Der Rotor 2 ist mit der die Drehbewegung übertragenden Welle 1
fest verbunden.
In Fig. 5 ist das, mit einer solchen Anordnung, unter Ver
wendung eines magnetoresistiven Bauelementes als Detektor
element 9, ermittelte Meßsignal dargestellt. Der Meßbereich
ist begrenzt, zum einen durch die praktische Abweichung von
der idealen Kurve, zum anderen sind die Meßsignale U (R) und
U (360° - R) ohne zusätzliche Mittel nicht unterscheidbar.
Ein solcher Drehwinkelgeber ist für Winkelmessungen im
Winkelbereich R = 90°±60° oder R = 270°±60°
bzw. bei zusätzlicher Verwendung einer Umschalteinrichtung
beide Bereiche einschließend, geeignet.
Der Winkelmeßbereich kann auf unendliche Winkel unter Ein
schluß einer Drehrichtungserkennung sowie einer kombinierten
Drehzahl + Drehphase-Messung erweitert werden, wenn ent
sprechend Fig. 6 je Rotor 2 zwei oder mehrere (n) identische
Schenkelpaare 4, jedes der Schenkelpaare 4 z. B. in der in
Fig. 4 dargestellten Ausführungsform, mit je einem Detektor
element 9, verwendet werden, wobei diese um jeweils 180°/n
gegeneinander verdreht angeordnet werden.
Im allgemeinen ist n = 2 ausreichend, für hochgenaue Messungen
verbessern mehr als zwei solcher Schenkelpaare 4 mit je
einem Detektorelement 9 das Linearitätsverhalten. Anstelle
der zwei oder mehreren Schenkelpaare 4 mit je einem Detek
torelement 9 unter Bezugnahme auf ein und denselben Rotor 2
können auch Varianten mit zwei oder mehreren Rotoren 2
identischer Ausführung mit je einer, in der jeweiligen Ebene
des Rotors 2 bezüglich einer gemeinsamen Bezugsachse um
jeweils 180°/n gegeneinander versetzten Schenkelpaare 4 mit
je einem Detektorelement 9, z. B. der in Fig. 4 dargestellten
Form, realisiert werden. Mittels bekannter, elektronischer
Logikschaltungen können aus der Analyse der Meßsignalhöhe
beider Detektorelemente 9 sowie durch einen Vorzeichenver
gleich die Winkel entsprechend Fig. 7 eindeutig vermessen
und zugeordnet werden. Gleichzeitig kann im Verlauf der
Drehung die Drehrichtung erkannt sowie eine vor- und
zurückzählende Drehzahlmessung unter Angabe der Phasenlage
durchgeführt werden.
Derartige Winkelgeber können, als Bestandteil eines Automa
tisierungssystems, die Drehwinkelstellung von Teilen, Ma
schinen, Aggregaten oder z. B. die Ruderstellung an Schiffen
berührungslos erfassen und in ein weiterverarbeitbares,
lineares, analoges oder digitales, elektrisches Signal zur
Kontrolle des Zustandes bzw. zur Steuerung des betreffenden
Teiles umwandeln.
Claims (5)
1. Verfahren zur Bereitstellung eines, von einem Drehwinkel
linear abhängigen, elektrischen Ausgangssignals, dadurch
gekennzeichnet, daß die Differenz des magnetischen
Potentials zwischen jeweils zwei, einander geometrisch
gegenüberliegenden Punkten in zwei Zweigen eines, von
einem magnetischen Fluß gleichsinnig durchsetzten,
rotationssymmetrischen, geschlossenen magnetischen Systems
in einem eingeschränkten Winkelbereich als Maß für den
Drehwinkel, den die, die beiden Punkte verbindende Dia
gonale mit einer vorgegebenen Bezugsdiagonale einschließt,
die Differenzen der magnetischen Potentiale eines oder
mehrerer (n) weiterer, in der gleichen Art gebildeten,
um jeweils 180°/n gegeneinander in Richtung des Um
fanges des rotationssymmetrischen, geschlossenen magneti
schen Systems versetzten Punktepaare zur Erweiterung
des Meßbereiches sowie zur Bestimmung des jeweiligen
Quadranten des 360°-Winkelbereiches, die Vorzeichen der
Änderung der Differenzen der magnetischen Potentiale der
Drehrichtungserkennung sowie die Unterschreitung des
Winkels von 0° bzw. die Überschreitung des Winkels von
360° der vor- und zurückzählenden Drehzahlbestimmung
dienen.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach vorher
gehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß an einer,
die Drehbewegung übertragenden Welle (1) mindestens ein
zylindersymmetrischer, aus ferromagnetischem Material
bestehender Rotor (2) mit jeweils zwei symmetrischen,
geschlossenen magnetischen Kreisen sowie jeweils min
destens einer Magnetfeldquelle (6), angeordnet ist, ein
Stator, der ein oder mehrere Schenkelpaare (4) mit je
einem, im Schenkelluftspalt (12) angeordneten Detektor
element (9) enthält, zylindersymmetrisch und mit einem
Luftspalt (3) versehen am Rotor (2) anliegt, sowie eine,
den Stator und Rotor (2) umschließende ferromagnetische
Abschirmung (11) so angeordnet ist, daß Rotor (2) und
Stator eine gemeinsame Symmetrieachse besitzen.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als Magnetfeldquelle (6) eines homogenen magnetischen
Flusses im Ring (7) des Rotors (2) jeweils ein oder
mehrere Permanentmagnete oder gleichstromdurchflossene
Spulen eingebracht oder vormagnetisierte, hartmagnetische
Ferromagnetika, die selbst Teil der magnetischen Kreise
sind, in der Ringdiagonale (8) angeordnet werden.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als Detektorelemente (9) magnetfeldabhängige Bauelemente
oder Induktionsspulen dienen, wobei die Detektorelemente
(9) im Schenkelluftspalt (12) zwischen den Schenkel
paaren (4) beziehungsweise auf den Schenkelpaaren (4)
angeordnet werden.
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
jeder Schenkel eines jeden Schenkelpaares (4) für sich
als geschlossener oder nahezu geschlossener magnetischer
Kreis aus ferromagnetischen Material ausgebildet ist
und ein oder mehrere Vorspannmagnetfeldquellen (13),
ausgebildet als jeweils ein oder mehrere Permanentmagnete
oder gleichstromdurchflossene Spulen oder vormagneti
sierte, hartmagnetische Ferromagnetika, die selbst Teil
der magnetischen Kreise sind, enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914123131 DE4123131A1 (de) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914123131 DE4123131A1 (de) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4123131A1 true DE4123131A1 (de) | 1993-01-14 |
Family
ID=6436015
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914123131 Withdrawn DE4123131A1 (de) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4123131A1 (de) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19700046A1 (de) * | 1996-01-06 | 1997-07-10 | Unisia Jecs Corp | Drehwinkelsensor |
DE19719019A1 (de) * | 1996-05-11 | 1997-11-13 | Itt Mfg Enterprises Inc | Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen |
WO1998027640A1 (de) * | 1996-12-17 | 1998-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektromotor |
DE19705835A1 (de) * | 1997-02-15 | 1998-08-20 | Itt Mfg Enterprises Inc | Drehwinkelsensor mit in einem Ringjoch angeordneten Hall-Elementen |
DE19726691A1 (de) * | 1997-06-24 | 1999-01-07 | Itt Mfg Enterprises Inc | Drehwinkelsensor mit einem asymmetrisch angeordneten Permanentmagneten |
DE19852915A1 (de) * | 1998-11-17 | 2000-05-31 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels |
US6518750B1 (en) | 2000-08-10 | 2003-02-11 | Delphi Technologies, Inc. | Angular position sensor including rotor with spaced bar magnets |
DE10140750A1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-03-20 | A B Elektronik Gmbh | Kleinwinkelsensor |
US6930477B1 (en) | 2004-02-19 | 2005-08-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detection device |
DE102006007256A1 (de) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehwinkelerfassungsvorrichtung |
DE102006028031A1 (de) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Preh Gmbh | Bedienelement zur manuellen Eingabe von Steuersignalen |
DE102004019054B4 (de) * | 2003-11-04 | 2014-05-28 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ |
DE102016112507A1 (de) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Miele & Cie. Kg | Positionserkennungsvorrichtung zum Erkennen einer Position einer Schublade in einem Einschubfach eines Wäschepflegegeräts |
DE102006000492B4 (de) * | 2005-09-29 | 2020-10-22 | Denso Corporation | Drehwinkelerfassungsgerät |
CN112880539A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-01 | 天津中科华誉科技有限公司 | 一种非接触式位置检测装置 |
-
1991
- 1991-07-12 DE DE19914123131 patent/DE4123131A1/de not_active Withdrawn
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19700046A1 (de) * | 1996-01-06 | 1997-07-10 | Unisia Jecs Corp | Drehwinkelsensor |
US5811968A (en) * | 1996-01-06 | 1998-09-22 | Unisia Jecs Corporation | Rotation angle sensor |
DE19700046C2 (de) * | 1996-01-06 | 1998-10-22 | Unisia Jecs Corp | Drehwinkelsensor |
DE19719019A1 (de) * | 1996-05-11 | 1997-11-13 | Itt Mfg Enterprises Inc | Vorrichtung zum Erfassen rotatorischer Bewegungen |
WO1997043602A1 (de) * | 1996-05-11 | 1997-11-20 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Vorrichtung zum erfassen rotatorischer bewegungen |
WO1998027640A1 (de) * | 1996-12-17 | 1998-06-25 | Robert Bosch Gmbh | Elektromotor |
DE19705835A1 (de) * | 1997-02-15 | 1998-08-20 | Itt Mfg Enterprises Inc | Drehwinkelsensor mit in einem Ringjoch angeordneten Hall-Elementen |
DE19726691A1 (de) * | 1997-06-24 | 1999-01-07 | Itt Mfg Enterprises Inc | Drehwinkelsensor mit einem asymmetrisch angeordneten Permanentmagneten |
DE19852915A1 (de) * | 1998-11-17 | 2000-05-31 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung eines Drehwinkels |
US6611790B1 (en) | 1998-11-17 | 2003-08-26 | Robert Bosch Gmbh | Measuring device for the contactless measurement of an angle of rotation |
US6518750B1 (en) | 2000-08-10 | 2003-02-11 | Delphi Technologies, Inc. | Angular position sensor including rotor with spaced bar magnets |
DE10139154B4 (de) * | 2000-08-10 | 2005-03-24 | Delphi Technologies, Inc., Troy | Winkelstellungssensor |
DE10140750B4 (de) * | 2001-08-20 | 2004-08-26 | Ab Elektronik Gmbh | Kleinwinkelsensor |
DE10140750A1 (de) * | 2001-08-20 | 2003-03-20 | A B Elektronik Gmbh | Kleinwinkelsensor |
DE102004019054B4 (de) * | 2003-11-04 | 2014-05-28 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehwinkel-Erfassungsvorrichtung vom kontaktfreien Typ |
US6930477B1 (en) | 2004-02-19 | 2005-08-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Rotation angle detection device |
DE102004031664A1 (de) * | 2004-02-19 | 2005-09-15 | Mitsubishi Denki K.K. | Rotationswinkelerfassungsvorrichtung |
DE102004031664B4 (de) * | 2004-02-19 | 2014-03-27 | Mitsubishi Denki K.K. | Rotationswinkelerfassungsvorrichtung |
DE102006000492B4 (de) * | 2005-09-29 | 2020-10-22 | Denso Corporation | Drehwinkelerfassungsgerät |
DE102006007256A1 (de) * | 2005-10-20 | 2007-04-26 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehwinkelerfassungsvorrichtung |
DE102006007256B4 (de) * | 2005-10-20 | 2021-01-07 | Mitsubishi Denki K.K. | Drehwinkelerfassungsvorrichtung |
DE102006028031A1 (de) * | 2006-06-14 | 2007-12-20 | Preh Gmbh | Bedienelement zur manuellen Eingabe von Steuersignalen |
DE102016112507A1 (de) * | 2016-07-07 | 2018-01-11 | Miele & Cie. Kg | Positionserkennungsvorrichtung zum Erkennen einer Position einer Schublade in einem Einschubfach eines Wäschepflegegeräts |
CN112880539A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-01 | 天津中科华誉科技有限公司 | 一种非接触式位置检测装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4123131A1 (de) | Verfahren und anordnung zur bereitstellung eines, von einem drehwinkel linear abhaengigen, elektrischen ausgangssignals | |
DE102016103325A1 (de) | Magnetischer Winkelpositionssensor | |
DE4317512C2 (de) | Vorrichtung zur berührungslosen Nullpunkt-, Positions- und Drehwinkelmessung | |
EP2564164B1 (de) | Magnetisches längenmesssystem, längenmessverfahren sowie herstellungsverfahren eines magnetischen längenmesssystems | |
DE102007013755A1 (de) | Indikatorelement für einen magnetischen Drehwinkelgeber | |
DE10132215A1 (de) | Anordnung zum Messen der Winkelposition eines Objektes | |
DE3426784A1 (de) | Magnetoresistiver sensor zur abgabe von elektrischen signalen | |
DE19543564A1 (de) | Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements | |
DE4400616C2 (de) | Magnetischer Positionssensor, insbesondere für Kraftfahrzeuge | |
DE19818799A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Messen von Winkeln | |
WO2013127962A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur redundanten, absoluten positionsbestimmung eines beweglichen körpers | |
DE19630764A1 (de) | Meßvorrichtung zur berührungslosen Erfassung einer Relativbewegung | |
EP1009972B1 (de) | Vorrichtung zum erfassen rotatorischer bewegungen | |
DE4411808A1 (de) | Magnetisches Meßsystem | |
DE102020118174A1 (de) | Gebersystem für einen Antrieb | |
DE10360613B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Multipolencoders | |
EP1260787A1 (de) | Winkelaufnehmer mit magnetoresistiven Sensorelementen | |
DE102005061347A1 (de) | Anordnung zur Messung des absoluten Drehwinkels einer Welle | |
DE102004001570B4 (de) | Messverfahren sowie Messvorrichtung zum Durchführen des Messverfahrens | |
EP0729587B1 (de) | Verfahren zum abgleichen eines magnetoresistiven sensors | |
DE3144283A1 (de) | Messeinrichtung | |
AT520709B1 (de) | Elektromagnetisches Messsystem für die Erfassung von Länge und Winkel basierend auf dem Magnetoimpedanzeffekt | |
DE19955573A1 (de) | Positionsmeßvorrichtung zur Erfassung absoluter und relativer Winkel und Wege | |
DE10140710A1 (de) | Winkelaufnehmer mit magneto-resistiven Sensorelementen | |
DE19850647A1 (de) | Magnetdetektor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |