DE4207371A1 - Drehsensor und verfahren zur ueberwachung von drehbewegungen - Google Patents
Drehsensor und verfahren zur ueberwachung von drehbewegungenInfo
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- 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
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehsensor mit den
Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, sowie ein
Verfahren zur Überwachung von Drehbewegungen.
Drehsensoren zur berührungslosen Erfassung von
Drehbewegungen, bestehend aus einem Geber, einem Sensor
und einer Vorrichtung zur Auswertung, sind bekannt.
Diese Drehsensoren erfassen die Drehzahl von drehenden
Elementen und erzeugen entsprechende Ausgangssignale
für Schaltungen oder Anzeigen. Bei vielen Anwendungen
ist es jedoch erforderlich, nicht nur die Drehzahl,
sondern auch die Drehrichtung zu erfassen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen
Drehsensor zu schaffen, der wenig aufwendig ist und der
sowohl zur Überwachung einer Drehzahl, als auch zur
Bestimmung der Drehrichtung geeignet ist.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.
Aufgabe der Erfindung ist es weiter, ein Verfahren zur
berührungslosen Überwachung von Drehbewegungen an die
Hand zu geben, mit dem sowohl eine Überwachung der
Drehzahl eines sich drehenden Elements, als auch die
Erfassung der Drehrichtung möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 6 genannten Merkmalen gelöst.
Fortbildungen und besondere Ausführungen der Erfindung
sind jeweils in den zugeordneten weiteren Ansprüchen
umfaßt.
Erfindungsgemäß ist bei dem Drehsensor der Geber auf
einem sich drehenden Element montiert, wobei auch zwei
oder mehrere Geber vorhanden sein können. Der Geber
erzeugt im Sensor ein oder mehrere von Null
verschiedene digitale oder analoge Signale. Geber und
Sensor können dabei auf die bekannten Weisen, d. h.
magnetisch, optisch, induktiv usw., zusammenwirken.
Die Vorrichtung zur Auswertung der Sensorsignale weist
einen oder mehrere Eingangsverstärker, eine oder
mehrere Einrichtungen zur Impulsformung, einen oder
mehrere Tiefpässe und eine oder mehrere Einrichtungen
zur Signalaufbereitung, sowie ggf. zusätzliche Elemente
auf und erzeugt ein digitales Signal.
Nach einer besonderen Ausführung der Erfindung wird das
über den Eingangsverstärker geführte Signal des Sensors
über einen Schmitt-Trigger und danach zwei verschiedene
Pfade geführt, wobei der eine Pfad aus einem
Impulsgenerator, einem Tiefpaß und einem Schmitt-
Trigger, und der anderer Pfad aus einem Tiefpaß und
einem Schmitt-Trigger besteht und die am Ende der Pfade
stehenden Schmitt-Trigger geben unterschiedliche
Verhältnisse darstellende Ausgangssignale.
Beispielsweise besteht der Geber aus zwei
entgegengesetzt gepolten Dauermagneten und der Sensor
aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit
integriertem Schmitt-Trigger. In diesem Fall sind die
beiden Dauermagneten des Gebers in einem von 180°
verschiedenen Winkel anzuordnen.
Vorteilhafterweise ist der Drehsensor mit einem
Einstellgerät verbindbar, wobei mittels des
Einstellgeräts Einfluß auf den Impulsgenerator, die
Tiefpässe und die Schmitt-Trigger genommen werden kann
und wobei über das Einstellgerät Funktionskontrollen
vornehmbar sind. Das Einstellgerät erlaubt eine genaue
Einstellung der Schaltpunkte ohne Inbetriebnahme der zu
überwachenden Anlage, oder auch eine Einstellung auf
numerische Werte (z. B. die zulässige Schlupfgrenze bei
Riementrieben).
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus den
Schritten:
- - Anbringen eines oder mehrerer Geber an einem sich drehenden Element,
- - Erzeugen eines oder mehrerer von Null verschiedener Signale durch den oder die Geber in einem Sensor,
- - Auswerten der Signale in einer Vorrichtung zur Auswertung,
- - Erzeugen eines Ausgangssignals.
Nach einer Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten
Dauermagneten, die auf dem drehenden Element in einem
von 180° verschiedenen Winkel angeordnet sind und an
dem Sensor vorbeibewegt werden. Der Sensor besteht aus
einem richtungsempfindlichen Hallelement mit
integriertem Schmitt-Trigger, und das im Sensor
erzeugte Signal wird durch einen Tiefpaß geführt,
wobei so festgestellt wird, ob sich das drehende
Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf befindet und
ein entsprechendes Signal über einen Schmitt-Trigger
geführt wird und ein Ausgangssignal für eine Schaltung,
z. B. eines Relais darstellt.
Nach einer weiteren Fortbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, besteht der Geber aus zwei entgegengesetzt
gepolten Dauermagneten, die an dem Sensor vorbeibewegt
werden. Der Sensor besteht aus einem
richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem
Schmitt-Trigger und die positiven Flanken des
Sensorsignals werden als Triggerimpuls für einen
monostabilen Impulsgenerator verwendet, wobei so ein
von Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges
Tastverhältnis erhalten wird und die Impulsdauer so
eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das
Tastverhältnis 1 ist und das so erhaltene Signal durch
einen Tiefpaß geführt wird, wobei festgestellt wird ob
die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und ein dementsprechendes Signal über einen Schmitt-
Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die
Schaltung, z. B. eines Relais dient.
Bei dieser weiteren Fortbildung ist es vorteilhaft,
wenn an dem dem Tiefpaß nachgeordneten Schmitt-Trigger
die Hysterese einstellbar ist.
Diese vorgenannten Merkmale sind erfindungsgemäß so
kombinierbar, daß der Geber aus zwei entgegengesetzt
gepolten Dauermagneten besteht, daß die Dauermagneten
auf dem drehenden Element in einem von 180°
verschiedenen Winkel angeordnet sind, daß die
Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden, daß
der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement
mit integriertem Schmitt-Trigger besteht, daß das im
Sensor erzeugte Signal über zwei Pfade geführt wird,
wobei es auf dem einen Pfad durch einen Tiefpaß
geführt wird, daß so festgestellt wird, ob sich das
drehende Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf
befindet, und daß ein entsprechendes Signal über einen
Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für
die Schaltung, z. B. eines Relais darstellt, und wobei
auf dem anderen Pfad die positiven Flanken des
Sensorsignals als Triggerimpuls für einen monostabilen
Impulsgenerator verwendet werden, daß so ein von
Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges
Tastverhältnis erhalten wird, daß die Impulsdauer so
eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das
Tastverhältnis 1 ist, daß das so erhaltene Signal durch
einen Tiefpaß geführt wird, daß so festgestellt wird
ob die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und daß ein dementsprechendes Signal über einen
Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für
die Schaltung, z. B. eines Relais dient.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung wird
anhand des nachstehenden Funktionsschemas näher
beschrieben.
Auf einer sich drehenden Welle sind zwei
entgegengesetzte Dauermagneten (N, S) als Geber
angeordnet und erzeugen in dem aus einem Hallsensor mit
integriertem Schmitt-Trigger ausgebildeten Sensor ein
Signal, welches zum Auswertegerät geführt wird. In dem
Auswertegerät werden die vom Sensor kommenden Signale
verstärkt und über einen Schmitt-Trigger geführt.
Danach bestehen zwei Pfade für die Signale. Der eine
Pfad, der die Einhaltung einer vorgegebenen Drehzahl
überwacht, führt über einen Impulsgenerator mit
einstellbarer Impulsdauer, durch einen aktiven Tiefpaß
und dann über einen Schmitt-Trigger, wobei über den
Schmitt-Trigger die Hysterese einstellbar ist, und
schließlich zu einer Schaltlogik. Der zweite Pfad, der
die Drehrichtung überwacht, führt durch einen aktiven
Tiefenpaß über einen Schmitt-Trigger ebenfalls zu
einer Schaltlogik. Über die Schaltlogik werden
entsprechende Relais geschaltet.
Der erfindungsgemäße Drehsensor, bzw. das
erfindungsgemäße Verfahren, angewandt in dem
Drehsensor, ist geeignet für große Drehzahlbereiche
(300-6000, bzw. 150-3000 U/min), ist unempfindlich
gegen Vibrationen, weist eine große
Wiederholgenauigkeit (< 1%) auf, besitzt eine
einstellbare Hysterese (3-15%) und einen großen
Einsatztemperaturbereich (beim Sensor von -40 bis
+85°C). Besonders vorteilhaft ist der große
Schaltabstand, der zwischen dem Geber und dem Sensor
vorhanden sein kann (bis 21 mm), in der beschriebenen
Ausführungsform.
Claims (10)
1. Drehsensor zur berührungslosen Erfassung von
Drehbewegungen,
bestehend aus einem Geber, einem Sensor und einer
Vorrichtung zur Auswertung,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber auf einem sich drehenden Element montiert ist, wobei auch zwei oder mehrere Geber vorhanden sein können,
daß der Geber im Sensor ein oder mehrere von Null verschiedene Signale erzeugt,
daß der Sensor ein digitales oder analoges Signal erzeugt,
daß die Vorrichtung zur Auswertung einen oder mehrere Eingangsverstärker, eine oder mehrere Einrichtungen zur Impulsformung, einen oder mehrere Tiefpässe und eine oder mehrere Einrichtungen zur Signalaufbereitung, sowie ggf. zusätzliche Elemente aufweist,
und daß die Vorrichtung zur Auswertung ein digitales Signal gibt.
daß der Geber auf einem sich drehenden Element montiert ist, wobei auch zwei oder mehrere Geber vorhanden sein können,
daß der Geber im Sensor ein oder mehrere von Null verschiedene Signale erzeugt,
daß der Sensor ein digitales oder analoges Signal erzeugt,
daß die Vorrichtung zur Auswertung einen oder mehrere Eingangsverstärker, eine oder mehrere Einrichtungen zur Impulsformung, einen oder mehrere Tiefpässe und eine oder mehrere Einrichtungen zur Signalaufbereitung, sowie ggf. zusätzliche Elemente aufweist,
und daß die Vorrichtung zur Auswertung ein digitales Signal gibt.
2. Drehsensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das über den Eingangsverstärker geführte Signal des Sensors über einen Schmitt-Trigger und danach zwei verschiedene Pfade geführt wird,
wobei der eine Pfad aus einem Impulsgenerator, einem Tiefpaß und einem Schmitt-Trigger,
und der andere Pfad aus einem Tiefpaß und einem Schmitt-Trigger besteht,
und daß die am Ende der Pfade stehenden Schmitt-Trigger unterschiedliche Verhältnisse darstellende Ausgangssignale geben.
daß das über den Eingangsverstärker geführte Signal des Sensors über einen Schmitt-Trigger und danach zwei verschiedene Pfade geführt wird,
wobei der eine Pfad aus einem Impulsgenerator, einem Tiefpaß und einem Schmitt-Trigger,
und der andere Pfad aus einem Tiefpaß und einem Schmitt-Trigger besteht,
und daß die am Ende der Pfade stehenden Schmitt-Trigger unterschiedliche Verhältnisse darstellende Ausgangssignale geben.
3. Drehsensor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten
Dauermagneten besteht,
und daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen
Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht.
4. Drehsensor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Dauermagneten des Gebers in einem von
180° verschiedenen Winkel angeordnet sind.
5. Drehsensor nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehsensor mit einem Einstellgerät verbindbar ist,
wobei mittels des Einstellgeräts Einfluß auf den Impulsgenerator, die Tiefpässe und die Schmitt-Trigger genommen werden kann,
und wobei über das Einstellgerät Funktionskontrollen vornehmbar sind.
daß der Drehsensor mit einem Einstellgerät verbindbar ist,
wobei mittels des Einstellgeräts Einfluß auf den Impulsgenerator, die Tiefpässe und die Schmitt-Trigger genommen werden kann,
und wobei über das Einstellgerät Funktionskontrollen vornehmbar sind.
6. Verfahren zur berührungslosen Überwachung von
Drehbewegungen,
gekennzeichnet
durch die Schritte:
- - Anbringen eines oder mehrerer Geber an einem sich drehenden Element,
- - Erzeugen eines oder mehrerer von Null verschiedener Signale durch den oder die Geber in einem Sensor,
- - Auswerten der Signale in einer Vorrichtung zur Auswertung,
- - Erzeugen eines Ausgangssignals.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten auf dem drehenden Element in einem von 180° verschiedenen Winkel angeordnet sind,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß das im Sensor erzeugte Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob sich das drehende Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf befindet,
und daß ein entsprechendes Signal über einen Schmitt- Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais darstellt.
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten auf dem drehenden Element in einem von 180° verschiedenen Winkel angeordnet sind,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß das im Sensor erzeugte Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob sich das drehende Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf befindet,
und daß ein entsprechendes Signal über einen Schmitt- Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais darstellt.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß die positiven Flanken des Sensorsignals als Triggerimpuls für einen monostabilen Impulsgenerator verwendet werden,
daß so ein von Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges Tastverhältnis erhalten wird,
daß die Impulsdauer so eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das Tastverhältnis 1 ist,
daß das so erhaltene Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und daß ein dementsprechendes Signal über einen Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais dient.
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß die positiven Flanken des Sensorsignals als Triggerimpuls für einen monostabilen Impulsgenerator verwendet werden,
daß so ein von Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges Tastverhältnis erhalten wird,
daß die Impulsdauer so eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das Tastverhältnis 1 ist,
daß das so erhaltene Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und daß ein dementsprechendes Signal über einen Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais dient.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß an dem dem Tiefpaß nachgeordneten Schmitt-Trigger
die Hysterese einstellbar ist.
10. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten auf dem drehenden Element in einem von 180° verschiedenen Winkel angeordnet sind,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß das im Sensor erzeugte Signal über zwei Pfade geführt wird,
wobei es auf dem einen Pfad durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob sich das drehende Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf befindet,
und daß ein entsprechendes Signal über einen Schmitt- Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais darstellt,
und wobei auf dem anderen Pfad die positiven Flanken des Sensorsignals als Triggerimpuls für einen monostabilen Impulsgenerator verwendet werden,
daß so ein von Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges Tastverhältnis erhalten wird,
daß die Impulsdauer so eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das Tastverhältnis 1 ist,
daß das so erhaltene Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und daß ein dementsprechendes Signal über einen Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais dient.
daß der Geber aus zwei entgegengesetzt gepolten Dauermagneten besteht,
daß die Dauermagneten auf dem drehenden Element in einem von 180° verschiedenen Winkel angeordnet sind,
daß die Dauermagneten an dem Sensor vorbeibewegt werden,
daß der Sensor aus einem richtungsempfindlichen Hallelement mit integriertem Schmitt-Trigger besteht,
daß das im Sensor erzeugte Signal über zwei Pfade geführt wird,
wobei es auf dem einen Pfad durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob sich das drehende Element im Rückwärts- oder Vorwärtslauf befindet,
und daß ein entsprechendes Signal über einen Schmitt- Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais darstellt,
und wobei auf dem anderen Pfad die positiven Flanken des Sensorsignals als Triggerimpuls für einen monostabilen Impulsgenerator verwendet werden,
daß so ein von Drehzahl und eingestellter Impulsdauer abhängiges Tastverhältnis erhalten wird,
daß die Impulsdauer so eingestellt ist, daß bei der Schaltdrehzahl das Tastverhältnis 1 ist,
daß das so erhaltene Signal durch einen Tiefpaß geführt wird,
daß so festgestellt wird, ob die Schaltdrehzahl erreicht oder nicht erreicht ist,
und daß ein dementsprechendes Signal über einen Schmitt-Trigger geführt wird und ein Ausgangssignal für die Schaltung, z. B. eines Relais dient.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924207371 DE4207371C2 (de) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | Drehsensor und Verfahren zur Überwachung von Drehbewegungen |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19924207371 DE4207371C2 (de) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | Drehsensor und Verfahren zur Überwachung von Drehbewegungen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4207371A1 true DE4207371A1 (de) | 1993-09-23 |
| DE4207371C2 DE4207371C2 (de) | 1995-08-03 |
Family
ID=6453552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19924207371 Expired - Fee Related DE4207371C2 (de) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | Drehsensor und Verfahren zur Überwachung von Drehbewegungen |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4207371C2 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1172656A1 (de) * | 2000-07-13 | 2002-01-16 | SensoNor asa | Drehrichtungserfassung |
| US6919651B2 (en) | 2002-11-26 | 2005-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for high-speed switching of inductive loads |
| US7019579B2 (en) | 2002-11-13 | 2006-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for rapidly controlling in particular inductive loads |
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-
1992
- 1992-03-09 DE DE19924207371 patent/DE4207371C2/de not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| DE4207371C2 (de) | 1995-08-03 |
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