DE4438880A1 - Rotation angle sensor with housing and rotating body forming electric coupling - Google Patents

Rotation angle sensor with housing and rotating body forming electric coupling

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Abstract

The contact bridges of the reed switches lie at least approximately on a circle, which runs at least approximately concentrically and near to the circumferential track of the magnetic element (16). The reed switches (20) lie in a current circuit of an evaluation circuit, which controls an indicator. A resistor (22) is allocated to each reed switch. The Reed switches are arranged with their longitudinal extensions axis parallel to the axis of rotation of the rotating body (14). The Reed switches are arranged between two parallel ring shaped PCBs (18), and the two contacts of each Reed switch penetrate aligned holes of the PCBs, at the conductor tracks provided at the board sides facing away from each other, are soldered.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor mit einem Gehäuse und einem in diesem drehbar gelagerten oder in dieses relativ drehbar eingreifenden Drehorgan, wobei zwischen diesen und einem elektrischen Gehäuseeinbau eine elektrische Kopplung besteht.The invention relates to a rotation angle sensor with a housing and an in this rotatably mounted or engaging in this relatively rotatably rotating organ, an electrical between these and an electrical housing installation Coupling exists.

Solche Drehwinkelsensoren werden ganz allgemein zur Messung und Anzeige einer Drehposition eines Drehgliedes eingesetzt. Einsatzgebiete sind beispielsweise Nei­ gungsmessung und Niveauanzeige. Die Kopplung bei herkömmlichen Drehwinkelsensoren erfolgt überwiegend mechanisch mittels eines Schleifers auf eine Widerstandsspule. Der Schleifer des Potentiometers ist bei einem Neigungswinkelmesser nachteilig, da er sich auf die Meßgenauigkeit ungünstig auswirkt. Erfolgen die Neigungswinkelmessungen in entgegengesetzten Richtungen, so ergibt sich eine Hysterese. Zwar sind auch elektronische Drehwinkelsensoren bekannt, denen aber der Nachteil eines nur begrenzten Drehwinkels anhaftet. Für den Einsatz von Niveauanzeigen, hat die Kopplung des Drehorgans mit dem elektrischen Gehäuseeinbau über das Potentiometer den Nachteil der Korrosionsanfälligkeit. Der Einbau eines Niveaureglers in einen Tank mit aggressiver Flüssigkeit verbietet sich daher.Such rotation angle sensors are generally used to measure and display a Rotational position of a rotating element used. Areas of application include Nei level measurement and level display. The coupling with conventional Angle of rotation sensors are predominantly done mechanically using a grinder a resistance coil. The wiper of the potentiometer is at one Inclinometer disadvantageous because it affects the measurement accuracy unfavorable affects. Do the tilt angle measurements in opposite Directions, there is a hysteresis. There are also electronic ones Rotation angle sensors are known, but which have the disadvantage of only a limited one Rotation angle adhered. For the use of level indicators, the coupling of the Rotary organ with the electrical housing installation via the potentiometer Disadvantage of the susceptibility to corrosion. Installation of a level controller in a tank with aggressive liquid is therefore prohibited.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Drehwinkelsensor zu schaffen, der neben einer einfachen und kostengünstigen Herstellung korrosionsunempfindlich ist und auf­ grund verminderter Reibung zwischen Drehorgan und elektrischem Einbau eine höhere Meßgenauigkeit besitzt.The object of the invention is to provide a rotation angle sensor which, in addition to a simple and inexpensive manufacture is insensitive to corrosion and on due to reduced friction between the rotating element and the electrical installation has higher measuring accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Drehorgan an sei­ nem Umfang ein Magnetelement trägt und daß eine Anzahl dicht benachbart zu­ einander im Gehäuse fest angeordneter Reedschalter aufweist, deren Kontakt­ brücken wenigstens angenähert auf einem Kreisbogen liegen, der zur Umlaufbahn des Magnetelementes wenigstens angenähert konzentrisch und benachbart ver­ läuft, wobei die Reedschalter über je einen Widerstand in einem Stromkreis einer Auswerteschaltung liegen, die eine Anzeige ansteuert.This object is achieved in that the rotating member is on Nem carries a magnetic element and that a number closely adjacent to  each other in the housing fixed reed switch, the contact bridge at least approximately lie on a circular arc leading to the orbit of the magnetic element at least approximately concentrically and adjacent ver runs, the reed switches each via a resistor in a circuit Evaluation circuit that drives a display.

Positionswertgeber zur Bestimmung der Längsposition eines hin- und herbewegli­ chen Elementes unter Verwendung von magnetbetätigten Reedschaltern sind be­ kannt. Für Drehwinkelsensoren hat man dagegen dieses Prinzip noch nicht einge­ setzt, obwohl gerade hier die berührungslose Kopplung des Drehorgans mit dem elektrischen Gehäuseeinbau große Vorteile bietet. Der erste Vorteil ist die hohe Meßgenauigkeit, die aus der reibungsfreien Kopplung resultiert. Die Reedschalter, die bezüglich ihrer störungsfreien Schalthäufigkeit mechanischen Schaltern be­ kanntermaßen weit überlegen sind, können gemäß einer Weiterbildung der Erfin­ dung luftdicht vergossen werden, so daß der Drehwinkelsensor wenigstens hin­ sichtlich seiner elektrischen Bauteile völlig korrosionsfrei ist und somit problemlos für Niveauanzeigen und Niveauregelungen von aggressiven Flüssigkeiten verwen­ det werden kann.Position encoder for determining the longitudinal position of a reciprocating Chen elements using solenoid-operated reed switches are knows. However, this principle has not yet been used for rotation angle sensors sets, although here the contactless coupling of the rotary organ with the electrical housing installation offers great advantages. The first advantage is the high one Measurement accuracy that results from the frictionless coupling. The reed switches, the mechanical switches with regard to their trouble-free switching frequency are known to be far superior, according to a further training of the Erfin dung be sealed airtight, so that the angle of rotation sensor at least out its electrical components are clearly completely corrosion-free and therefore problem-free Use for level indicators and level controls of aggressive liquids can be detected.

Die Reedschaltampullen haben nur einen Durchmesser von wenigen Millimetern und können dicht aneinanderliegend oder -stehend auf einer Leiterplatte befestigt werden. Die Drehwinkelpositionswertbestimmung erfolgt quasi-analog. Tatsächlich jedoch digital, da ein Schalter nach dem anderen aktiviert wird. Schon mit kleine­ ren Gehäusedimensionen läßt sich eine hohe Auflösung erreichen. Dabei ist der Winkelmeßbereich nicht beschränkt, so daß eine 360°-Winkelmessung möglich ist.The reed switch ampoules are only a few millimeters in diameter and can be attached tightly together or standing on a circuit board will. The angle of rotation position value is determined quasi-analogously. Indeed however digital, since one switch after the other is activated. Even with small ones ren housing dimensions, high resolution can be achieved. Here is the Angle measuring range is not limited, so that a 360 ° angle measurement is possible.

Zwar ist es erfindungsgemäß möglich, ein punktförmiges Magnetelement am Drehorgan vorzusehen, dessen Bewegung die einzelnen Reedschalter vor­ übergehend aktiviert, jedoch besteht eine besonders vorteilhafte Variante der Er­ findung darin, daß das Magnetelement teilring- oder sektorförmig ausgebildet ist und sich längs eines Umfangsteils des Drehorgans erstreckt und der zugehörige Umfangswinkel so bemessen ist, daß in einer Drehstellung des Drehorgans alle Reedschalter oder wenigstens alle Reedschalter einer Reedschaltergruppe gleich­ zeitig betätigt sind. Für einen Meßbereich von 180° wird also ein halbkreisförmi­ ges Magnetelement verwendet. Die Meßfunktion ist dadurch sicherer, da sich kein "Loch" in der Anzeigenkette ergeben kann. Alle vom Magnetelement überfahrenen Reedschalter bleiben aktiviert. Damit wird auch der magnetische Widerstand reduziert, weil die Überwindung des bei Einzelansteuerung der Reedschalter vorhandenen Abreiß- und Anzugsmomentes entfällt.Although it is possible according to the invention, a punctiform magnetic element on To provide a rotating element, the movement of which the individual reed switches  activated temporarily, but there is a particularly advantageous variant of the Er finding that the magnetic element is partially ring-shaped or sector-shaped and extends along a peripheral part of the rotary member and the associated one Circumferential angle is dimensioned so that all in one rotational position of the rotary member Reed switches or at least all reed switches in a reed switch group are the same are actuated early. For a measuring range of 180 ° a semicircular is used magnetic element. The measuring function is safer because there is no "Hole" in the ad chain. All run over by the magnetic element Reed switches remain activated. This is also the magnetic resistance reduced because overcoming the reed switch when individually controlled existing tear-off and tightening torque is eliminated.

Eine besonders flachbauende Ausführung eines Drehwinkelsensors wird erreicht, indem die Längsachsen der parallel zueinander liegenden Reedschalter in einer ge­ meinsamen Ebene angeordnet sind, die von der Drehachse des Drehorgans recht­ winklig durchsetzt wird. Vorzugsweise sind die einzelnen Reedschalter bei dieser Anordnung von Schalter zu Schalter längsversetzt, so daß die Kontaktbrücken aller Reedschalter wenigstens angenähert auf einer Kreisbahn liegen.A particularly flat design of a rotation angle sensor is achieved by the longitudinal axes of the reed switches lying parallel to each other in a ge common plane are arranged, right of the axis of rotation of the rotary organ is angled. The individual reed switches are preferably in this Arrangement from switch to switch offset, so that the contact bridges of all The reed switches are at least approximately on a circular path.

Eine alternative Lösung der Erfindung besteht darin, daß die Reedschalter mit ihren Längserstreckungen achsparallel zur Drehachse des Drehorgans angordnet sind. Sie stehen dabei auf einer Leiterplatte oder sind zwischen zwei parallelen Leiter­ platten aufgehängt.An alternative solution of the invention is that the reed switches with their Longitudinal extensions are arranged axially parallel to the axis of rotation of the rotary organ. They stand on a circuit board or are between two parallel conductors plates hung.

Sowohl bei der liegenden wie auch bei der stehenden Ausführung der Reedschal­ ter, kann eine 360°-Winkelabtastung erfolgen. Both in the lying and in the standing version of the reed scarf ter, a 360 ° angle scan can be carried out.  

Eine Erhöhung der Auflösung wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß die Reedschalter einer ersten Reedschaltergruppe mit ihren Achsen auf einer Kreiszy­ linderfläche liegen und einer weiteren Reedschaltergruppe in gleicher Weise eine dazu konzentrische zweite Kreiszylinderfläche zugeordnet ist, wobei beide Kreiszy­ linderflächen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die Reedschalter beider Reedschaltergruppen dieselben Winkelabstände haben und die Reedschaltergruppen um eine halbe Winkelteilung gegeneinander umfangsversetzt sind. Das vorzugsweise teilringförmige Magnetelement kann entweder zwischen den beiden Reedschaltergruppen bewegt werden, so daß abwechselnd ein äußerer Schalter und ein innerer Schalter aktiviert werden, die beiden Reedschaltergruppen können aber auch in gegenüberliegenden Gehäusehälften angeordnet werden, wo­ bei dann jeder Reedschaltergruppe ein eigenes teilringförmiges Magnetelement zu­ geordnet ist.An increase in resolution is made possible according to the invention in that the Reed switches of a first reed switch group with their axes on a circular zy linder surface and another reed switch group in the same way For this purpose, a concentric second circular cylinder surface is assigned, both circular cylinders Linder surfaces have different diameters, the reed switches of both Reed switch groups have the same angular distances and the Reed switch groups circumferentially offset from each other by half an angle are. The preferably partially annular magnetic element can either be between the two reed switch groups are moved so that an outer alternately Switches and an inner switch are activated, the two reed switch groups can also be arranged in opposite housing halves where each reed switch group then has its own partially ring-shaped magnetic element is ordered.

Auch bei der liegenden Ausführung der Reedschalter läßt sich eine Verdoppelung oder Vervielfachung der Schaltpunkte erreichen, indem mehrere Reedschaltergruppen mit Teilungsversatz in parallelen Ebenen angeordnet werden.Doubling is also possible with the reed switch in the horizontal position or multiplying the switching points by multiple Reed switch groups with pitch offset can be arranged in parallel planes.

Eine weitere Erhöhung der Auflösung des Drehwinkelsensors ist mittels eines ein­ fachen Zahnradgetriebes möglich, in dem das Drehorgan relativ drehbar auf einer es durchsetzenden Antriebswelle gelagert ist und ein Antriebsritzel aufweist, das mittels eines Übersetzungsgetriebes mit der Antriebswelle gekuppelt ist. Für ein Winkelmeßgerät mit einem Drehwinkelbereich von 60°, wie es für übliche Niveau­ regler ausreicht und einer sich über 180° erstreckenden Reedschaltergruppe, be­ trägt das Übersetzungsverhältnis des mechanischen Getriebes 3 : 1. Die Auflösung der Winkelbewegung des Drehwinkelgebers wird somit verdreifacht.A further increase in the resolution of the angle of rotation sensor is by means of a fold gear transmission possible, in which the rotating member is relatively rotatable on a it penetrates the drive shaft and has a drive pinion that is coupled to the drive shaft by means of a transmission gear. For a Angle measuring device with a rotation angle range of 60 °, as it is for normal levels controller is sufficient and a reed switch group extending over 180 °, be carries the gear ratio of the mechanical gear 3: 1. The resolution the angular movement of the rotary encoder is tripled.

Anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele zeigt, wird die Erfindung näher beschrieben.Based on the drawing, which shows some embodiments, the invention described in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine axiale Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform eines Drehwinkelsensors, Fig. 1 is an axial sectional view through a first embodiment of a rotation angle sensor,

Fig. 2 eine Querschnittansicht des Drehwinkelsensors nach Fig. 1, Fig. 2 is a cross sectional view of the rotation angle sensor of FIG. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Ausführungsform eines Drehwin­ kelsensors, Fig. 3 is a plan view of a modified embodiment of a Drehwin kelsensors,

Fig. 4 eine axiale Schnittansicht des Sensors gemäß Fig. 3, Fig. 4 is an axial sectional view of the sensor of Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Abwandlung eines Drehwinkelsensors, Fig. 5 is a plan view of a further modification of a rotation angle sensor,

Fig. 6 eine Schnittansicht des Sensors gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a sectional view of the sensor of FIG. 5,

Fig. 7 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Drehwinkelsensors in Flachbauweise, und Fig. 7 is a view of a further embodiment of a rotation angle sensor in a flat design, and

Fig. 8 eine Schnittansicht des Sensors gemäß Fig. 7. Fig. 8 is a sectional view of the sensor of FIG. 7.

Der mit 10 bezeichnete Drehwinkelsensor ist Teil eines Drehwinkelmeßgerätes oder eines Drehwinkelansteuergerätes, jedoch sind in den Figuren die elektrische Auswerteschaltung und das Anzeigedisplay nicht dargestellt. Der Sensor 10 hat ein Gehäuse 12, in das ein Drehorgan 14 hineinragt, das auf seinem Umfang ein teilringförmiges Magnetelement 16 trägt. Im Ausführungsbeispiel kann das Dreh­ organ 14 der Achsschenkelbolzen eines Kraftfahrzeuges sein. Der Sensor 10 dient dann zur Positionsanzeige der Stellung der Vorderräder des Fahrzeuges und ggf. zur Überwachung des Radeinschlages. Im Inneren des Gehäuses 10 befindet sich eine scheibenförmige Leiterplatte 19 auf deren Umfangsrand eine Anzahl Reedschalter 20 parallel zur Drehachse des Drehorgans 14 in stehender Bauweise dicht aneinander montiert ist. Die Reedschaltergruppe erstreckt sich über einen Umfangswinkel von 90°. Das Magnetelement 16 reicht über denselben Umfangswinkel oder ist sogar geringfügig größer. Ein gewisser axialer Versatz der axialen Mitte des Magnetelementes 16 zur Kontaktbrücke der Reedschalter 20 stört nicht. Der Abstand zwischen Magnetelement 16 und Reedschaltern 20 beträgt im Ausführungsbeispiel ca. 5 mm. Die topfartig nach innen gezogene Wandung verläuft zwischen Magnetelement und Reedschaltergruppe. Das Gehäuse besteht aus Kunststoff. Das Magnetelement 16 hat eine ausreichende Feldstärke, um die Reedschalter 20 sicher zu betätigen.The rotation angle sensor designated 10 is part of a rotation angle measuring device or a rotation angle control device, but the electrical evaluation circuit and the display are not shown in the figures. The sensor 10 has a housing 12 into which a rotary member 14 projects, which carries a partially ring-shaped magnetic element 16 on its circumference. In the exemplary embodiment, the rotary organ 14 can be the kingpin of a motor vehicle. The sensor 10 then serves to display the position of the position of the front wheels of the vehicle and, if appropriate, to monitor the wheel turning. In the interior of the housing 10 there is a disk-shaped printed circuit board 19 on the circumferential edge of which a number of reed switches 20 are mounted close to one another in a standing construction parallel to the axis of rotation of the rotary member 14 . The reed switch group extends over a circumferential angle of 90 °. The magnetic element 16 extends over the same circumferential angle or is even slightly larger. A certain axial offset of the axial center of the magnetic element 16 to the contact bridge of the reed switch 20 does not interfere. The distance between magnetic element 16 and reed switches 20 is approximately 5 mm in the exemplary embodiment. The wall drawn inwards like a pot runs between the magnetic element and the reed switch group. The housing is made of plastic. The magnetic element 16 has a sufficient field strength to operate the reed switches 20 safely.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 sind alle Reedschalter 20 der Schaltergruppe ak­ tiviert und da jedem der Reedschalter 20 ein Widerstand 22 zugeordnet ist, sind je nach gewählter Schaltungsanordnung alle Widerstände im Stromkreis eingestaltet oder liegen auf Masse. Die Widerstände bilden eine in einem Stromkreis liegende Widerstandskette. Dreht sich nun das Drehorgan, so werden die Reedschalter nacheinander inaktiviert, was jedesmal mit einer Spannungsänderung der elektri­ schen Schaltung verbunden ist. Die jeweilige Spannung wird in einer elektroni­ schen Auswerteschaltung in ein korrespondierendes Anzeigesignal umgesetzt. Die Leiterplatte 18 mit den Reedschaltern 20 und den elektrischen Bauteilen 22 ist vorzugsweise gasdicht vergossen.In the illustration according to Fig. 2, all the reed switches are tivated 20 of the switch group ak and since each of the reed switch 20, a resistor 22 is associated, all the resistors are eingestaltet in the circuit depending on the selected circuit arrangement or are grounded. The resistors form a resistor chain in a circuit. If the rotating element now rotates, the reed switches are deactivated one after the other, which is always associated with a voltage change in the electrical circuit. The respective voltage is converted into a corresponding display signal in an electronic evaluation circuit. The circuit board 18 with the reed switches 20 and the electrical components 22 is preferably cast gas-tight.

Die Ausführung gemäß Fig. 3 und 4 zeigt einen Drehwinkelsensor 10, in des­ sen Gehäuse ein Drehorgan 14 in Form einer Drehscheibe leichtgängig mittels Ku­ gellagern drehbar gelagert ist. Am äußeren Umfang des Drehorgans 14 ist das ringförmig gebogene Magnetelement 16 angeordnet, und diametral ge­ genüberliegend ist ebenfalls umfangsbenachbart eine Masse 24 mit hohem spezifi­ schen Gewicht befestigt. Dieser Drehwinkelsensor ist als Neigungsmesser konzi­ piert. In das Gehäuse 12 ist eine aus zwei parallelen Leiterplatten 18 bestehende Halterung eingesetzt, die zwei Gruppen 26, 28 stehender Reedkontakte 20 trägt. Die Reedkontakte 20 sind mit ihren Längsachsen parallel zur Drehachse des Drehorgans 14 und auf einem Halbkreisbogen angeordnet. Die Reedschalter 20 liegen also auf einer Kreiszylinderfläche, deren Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser der Laufbahn des Magnetelementes 16 ist. Die beiden Reedschaltergruppen 26, 28 erstrecken sich je über einen Umfangswinkel von 90°. Der Abstand der Reedschalter 20 in jeder Gruppe ist derselbe, jedoch sind beide Gruppen relativ zueinander um eine halbe Teilung, d. h. um die Hälfte des Umfangsabstandes der Reedschalter 20 versetzt. Im Ausführungsbeispiel sind ca. zwanzig Reedschaltampullen vorgesehen, verdoppelt sich die Auflösung dadurch, daß mittels einer Brückenschaltung jeweils die beiden durch das Magnetelement 16 aktivierten Schalter in beiden Richtungen ausgewertet werden, ergibt sich dank des Umfangsversatzes der beiden Schaltergruppen um ein halbes Raster eine Auswertung von 40 Schaltpunkten.The embodiment according to FIGS. 3 and 4 shows a rotation angle sensor 10, in the sen housing a rotating member 14 in the form of a turntable smoothly by Ku gellagern is rotatably mounted. On the outer periphery of the rotary member 14 , the annularly curved magnetic element 16 is arranged, and diametrically opposite is also circumferentially attached to a mass 24 having a high specific weight. This rotation angle sensor is designed as an inclinometer. A holder consisting of two parallel printed circuit boards 18 is inserted into the housing 12 and carries two groups 26 , 28 of standing reed contacts 20 . The reed contacts 20 are arranged with their longitudinal axes parallel to the axis of rotation of the rotary member 14 and on a semicircular arc. The reed switches 20 are thus on a circular cylinder surface, the diameter of which is slightly larger than the diameter of the track of the magnetic element 16 . The two reed switch groups 26 , 28 each extend over a circumferential angle of 90 °. The distance between the reed switches 20 in each group is the same, but the two groups are offset by half a pitch relative to one another, ie by half the circumferential distance of the reed switches 20 . In the exemplary embodiment, approximately twenty reed switch ampoules are provided; the resolution is doubled by evaluating the two switches activated by the magnetic element 16 in both directions by means of a bridge circuit, and the circumferential offset of the two switch groups results in an evaluation of 40 by half a grid Switching points.

Die Ausführung gemäß Fig. 5 und 6, ist derjenigen gemäß Fig. 3 und 4 im Grundsatz ähnlich, jedoch erstrecken sich beide Reedschaltergruppen 26, 28 zusammen über eine volle Kreiszylinderfläche von 360°. Beide Schaltergruppen 26, 28 liegen in gegenüberliegenden Gehäusehälften. Die Reedschalter 20 beider Reedschaltergruppen 26, 28 sind ebenfalls in gleichen Winkelabständen angeordnet. Die Zuordnung beider Reedschaltergruppen 26, 28 und des zugehörigen Magnetelementes 16 ist auch hier so getroffen, daß die eine Schaltergruppe zur anderen um eine halbe Teilung umfangsversetzt ist. Das Drehorgan 14 hat ein halbringförmiges Magnetelement 16, das den Durchmesser der beiden Schaltergruppen 26, 28 überlappt. Bei Drehung des Drehorgans 14 öffnen somit abwechselnd die Reedschalter 20 der beiden Schaltergruppen 26, 28. Die Auflösung wird damit verdoppelt.The embodiment according to FIGS. 5 and 6, is that of FIG. 3 and 4 is similar in principle, but extend both reed switch groups 26, 28 together over a full circular-cylindrical surface of 360 °. Both switch groups 26 , 28 are located in opposite halves of the housing. The reed switches 20 of both reed switch groups 26 , 28 are also arranged at equal angular intervals. The assignment of the two reed switch groups 26 , 28 and the associated magnetic element 16 is also made here in such a way that one switch group is offset circumferentially by half a division. The rotating member 14 has a semi-ring-shaped magnetic element 16 which overlaps the diameter of the two switch groups 26 , 28 . When the rotary member 14 rotates, the reed switches 20 of the two switch groups 26 , 28 thus alternately open. This doubles the resolution.

Die Ausführung gemäß Fig. 7 und 8 veranschaulicht einen Drehwinkelsensor für eine Niveauanzeige. Auf einer Platine 18 mit Halbringform ist eine Reedschal­ tergruppe 30 befestigt, deren Reedschalter 20 liegend angeordnet sind. Alle Reed­ schalter 20 liegen hier dicht benachbart parallel zueinander in einer zur Drehachse des Drehorgans 14 rechtwinkligen Ebene. Die Reedschalter sind zueinander jeweils längs versetzt, so daß die Kontaktbrücke aller Reedschalter wenigstens angenähert auf einem konzentrischen Kreis zur Drehachse des Drehorgans 1 4 liegen. Der wirksame Umfang der Reedschaltergruppe 30 beträgt etwa 180°. Das Drehorgan 14, das unmittelbar unterhalb (Fig. 8) der Ebene der Reedschaltergruppe 30 ange­ ordnet ist, besteht aus einer Scheibe, die auf einer Antriebswelle 32 relativ drehbar gelagert ist und ein halbringförmiges Magnetelement 16 trägt, das in der in Fig. 7 dargestellten Ausgangsstellung alle Reedschalter 20 der Reedschaltergruppe 30 überlappt und diese aktiviert. Das scheibenförmige Drehorgan 14 ist stirnseitig mit einem Ritzel 34 versehen, welches mit einem Zwischenzahnrad 36 kämmt, das seinerseits in eine Umfangsverzahnung eines Schwenksegmentes 38 eingreift, welches auf der Antriebswelle 32 befestigt ist. Die Antriebswelle 32 trägt einen, aus einem Schlitz 40 des Gehäuses 12 herausgeführten Radialarm 42, an dessen Ende ein Auftriebskörper 44 befestigt ist. Bei einem Schwenkwinkel des Radialar­ mes 42 von 60° beträgt die Getriebeübersetzung 3 : 1. Mit sechzehn Reedschaltern 20 beträgt der Abstand der Schaltpunkte am Drehorgan 11,25°, dem ein Schwenkwinkel des Radialarms 42 von 3,75° zugeordnet ist.The embodiment according to FIGS. 7 and 8 illustrates a rotation angle sensor for a level display. On a circuit board 18 with a half ring shape, a reed switch group 30 is attached, the reed switch 20 are arranged horizontally. All reed switches 20 are closely adjacent here parallel to each other in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotary member 14 . The reed switches are offset longitudinally from each other, so that the contact bridge of all reed switches is at least approximately on a concentric circle to the axis of rotation of the rotary member 1 4. The effective scope of the reed switch group 30 is approximately 180 °. The rotating member 14 , which is arranged immediately below ( Fig. 8) the plane of the reed switch group 30 , consists of a disc which is mounted on a drive shaft 32 relatively rotatably and carries a semi-ring-shaped magnetic element 16 , which is shown in Fig. 7 Starting position overlaps all reed switches 20 of reed switch group 30 and activates them. The disk-shaped rotating member 14 is provided on the end face with a pinion 34 , which meshes with an intermediate gear 36 , which in turn engages in a circumferential toothing of a swivel segment 38 which is fastened on the drive shaft 32 . The drive shaft 32 carries a radial arm 42 , which is led out of a slot 40 of the housing 12 and at the end of which a floating body 44 is fastened. With a swivel angle of the radial arm 42 of 60 °, the gear ratio is 3 : 1. With sixteen reed switches 20 , the distance between the switching points on the rotating member is 11.25 °, to which a swivel angle of the radial arm 42 of 3.75 ° is assigned.

Die Reedschaltergruppe 30 an der Unterseite der Platine 18 und die nicht darge­ stellte elektrische Schaltung und elektronische Auswertung sind vollständig gas­ dicht vergossen, so daß der Niveaugeber in aggressiver Atmosphäre oder Flüssig­ keit betrieben werden kann.The reed switch group 30 on the underside of the circuit board 18 and the electrical circuit and electronic evaluation not shown are completely gas-tight cast, so that the level sensor can be operated in an aggressive atmosphere or liquid speed.

Gemeinsames Merkmal aller Ausführungen ist ein sich über mindestens etwa 90° Umfangswinkel erstreckendes Magnetelement 16 in Form eines Ringbandes oder -segmentes, das gleichzeitig eine Gruppe von Reedkontakten 20 aktiviert. In einer bestimmten Stellung des Drehorgans 14 ist erfindungsgemäß mindestens die Hälfte aller Reedschalter gleichzeitig aktiviert. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind sogar alle Reedschalter des Drehwinkelgebers 10 gleichzeitig aktiv.A common feature of all versions is a magnetic element 16 in the form of a ring band or segment which extends over at least approximately 90 ° circumferential angle and which simultaneously activates a group of reed contacts 20 . In a certain position of the rotary member 14 , according to the invention, at least half of all reed switches are activated at the same time. According to one embodiment of the invention, all reed switches of the angle encoder 10 are even active at the same time.

Claims (12)

1. Drehwinkelsensor mit einem Gehäuse (12) und einem, in diesem drehbar gelagerten oder in dieses relativ drehbar eingreifenden Drehorgan (14), wobei zwischen Drehorgan (14) und einem elektrischen Gehäuseeinbau eine elektrische Kopplung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehorgan (14) an seinem Umfang ein Magnetelement (16) trägt und daß eine Anzahl dicht benachbart zueinander im Gehäuse (12) fest angeordneter Reedschalter (20) vorgesehen ist, deren Kontaktbrücken wenigstens angenähert auf einem Kreisbogen liegen, der zur Umlaufbahn des Magnetelementes (16) wenigstens angenähert konzentrisch und benachbart verläuft, wobei die Reedschalter (20) über je einen Widerstand (22) in einem Stromkreis einer Auswerteschaltung liegen, die eine Anzeige ansteuert.1. Rotation angle sensor with a housing ( 12 ) and, in this rotatably mounted or relatively rotatably engaging rotating member ( 14 ), wherein there is an electrical coupling between the rotating member ( 14 ) and an electrical housing installation, characterized in that the rotating member ( 14 ) carries a magnetic element ( 16 ) on its circumference and that a number of reed switches ( 20 ) are arranged closely adjacent to each other in the housing ( 12 ), the contact bridges of which are at least approximately on a circular arc which is at least approximated to the orbit of the magnetic element ( 16 ) runs concentrically and adjacent, the reed switches ( 20 ) each being connected via a resistor ( 22 ) in a circuit of an evaluation circuit which controls a display. 2. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reed­ schalter (20) mit ihn Längserstreckungen achsparallel zur Drehachse des Drehorgans (14) angeordnet sind.2. Angle of rotation sensor according to claim 1, characterized in that the reed switch ( 20 ) with it longitudinal extensions are arranged axially parallel to the axis of rotation of the rotary member ( 14 ). 3. Drehwinkelsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reed­ schalter (20) zwischen zwei parallelen ringförmigen Leiterplatten (18) ange­ ordnet sind und die beiden Kontakte jedes Reedschalters (20) ausgefluchtete Löcher der Leiterplatten (18) durchsetzen und an, an den voneinander abge­ wandten Scheibenseiten vorgesehenen Leiterbahnen verlötet sind.3. Angle of rotation sensor according to claim 2, characterized in that the reed switches ( 20 ) between two parallel annular circuit boards ( 18 ) are arranged and the two contacts of each reed switch ( 20 ) pass through aligned holes in the circuit boards ( 18 ) and to which mutually abge facing disk sides are soldered conductor tracks. 4. Drehwinkelsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reed­ schalter (20) auf einer Leiterplatte (18) befestigt sind und der eine Anschluß­ draht jedes Reedschalters (20) ein zu dessen Längsachse koaxiales Loch der Leiterplatte (18) und der zweite, zurückgebogene Anschlußdraht, ein mit dem Loch radial ausgerichtetes zweites Loch durchsetzt und beide Anschlußdrähte an Leiterbahnen an der den Reedschaltern (20) abgewandten Plattenseite verlötet sind.4. Angle of rotation sensor according to claim 2, characterized in that the reed switches ( 20 ) are attached to a circuit board ( 18 ) and the one connecting wire of each reed switch ( 20 ) has a hole coaxial to the longitudinal axis of the circuit board ( 18 ) and the second, bent back connecting wire, a second hole radially aligned with the hole passes through it and both connecting wires are soldered to conductor tracks on the side of the board facing away from the reed switches ( 20 ). 5. Drehwinkelsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längs­ achsen der parall zueinander liegenden Reedschalter (20) in einer gemeinsa­ men Ebene angeordnet sind, die von der Drehachse des Drehorgans (14) rechtwinklig durchsetzt wird.5. Angle of rotation sensor according to claim 1, characterized in that the longitudinal axes of the mutually parallel reed switches ( 20 ) are arranged in a common men plane, which is penetrated at right angles by the axis of rotation of the rotary member ( 14 ). 6. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Magnetelement (169 teilring- oder sektorförmig ausgebildet ist und sich längs eines Umfangsteils des Drehorgans (14) erstreckt und der zu­ gehörige Umfangswinkel so bemessen ist, daß in einer Drehstellung des Drehorgans (14) alle Reedschalter (20) oder wenigstens alle Reedschalter (20) einer Reedschaltergruppe (26, 28, 30) gleichzeitig betätigt sind.6. Angle of rotation sensor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnetic element ( 169 is part- ring or sector-shaped and extends along a peripheral part of the rotating member ( 14 ) and the associated peripheral angle is dimensioned so that in a rotational position the reed switch ( 14 ) all reed switches ( 20 ) or at least all reed switches ( 20 ) of a reed switch group ( 26 , 28 , 30 ) are actuated simultaneously. 7. Drehwinkelsensor nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4 und 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Reedschalter (20) einer ersten Reedschalter­ gruppe (26) mit ihren Achsen auf einer Kreiszylinderfläche liegen und einer weiteren Reedschaltergruppe (28) in gleicher Weise eine dazu konzentrische zweite Kreiszylinderfläche zugeordnet ist, wobei beide Kreiszylinderflächen unterschiedliche Durchmesser aufweisen, die Reedschalter (20) beider Reed­ schaltergruppen (26, 28) oder die die beiden Reedschaltergruppen (26, 28) betätigenden Magnetelemente (16) jeweils gegeneinander um eine halbe Winkelteilung umfangsmäßig versetzt sind.7. Rotation angle sensor according to at least one of claims 2 to 4 and 6, characterized in that the reed switches ( 20 ) of a first reed switch group ( 26 ) with their axes lie on a circular cylinder surface and a further reed switch group ( 28 ) in the same way is assigned concentric second circular cylinder surface, both circular cylinder surfaces having different diameters, the reed switches ( 20 ) of both reed switch groups ( 26 , 28 ) or the magnetic elements ( 16 ) actuating the two reed switch groups ( 26 , 28 ) are each offset circumferentially by half an angular pitch . 8. Drehwinkelsensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reed­ schaltergruppen (26, 28) in gegenüberliegenden Hälften des Gehäuses (12) angeordnet sind und daß das Drehorgan (14) in diesen gegenüberliegenden Hälften je ein Magnetelement (16) aufweist und beide Magnetelemente (16) auf, den beiden Kreiszylinderflächen zugeordneten Durchmessern liegen.8. rotation angle sensor according to claim 7, characterized in that the reed switch groups ( 26 , 28 ) are arranged in opposite halves of the housing ( 12 ) and that the rotating member ( 14 ) in these opposite halves each has a magnetic element ( 16 ) and both magnetic elements ( 16 ) lie on the diameters assigned to the two circular cylinder surfaces. 9. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß am Drehorgan (14) eine exzentrische punktorientierte Masse mit ge­ genüber dem Material des Drehorgans (14) höherem spezifischen Gewicht befestigt ist und daß das Drehorgan (14) mit seinem Massenkörper (24) in­ nerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.9. Angle of rotation sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that on the rotating member ( 14 ) has an eccentric point-oriented mass with ge compared to the material of the rotating member ( 14 ) higher specific weight and that the rotating member ( 14 ) with its mass body ( 24 ) is arranged inside the housing ( 12 ). 10. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehorgan (14) relativ drehbar auf einer es durchsetzenden An­ triebswelle (32) gelagert ist und ein Antriebsritzel (34) aufweist, das mittels eines Übersetzungsgetriebes (36, 38) mit der Antriebswelle (32) gekuppelt ist.10. Angle of rotation sensor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotating member ( 14 ) is rotatably mounted on a drive shaft penetrating it ( 32 ) and has a drive pinion ( 34 ) by means of a transmission gear ( 36 , 38 ) is coupled to the drive shaft ( 32 ). 11. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Drehorgan (14) oder dessen Antriebswelle (32) ein, aus dem Gehäuse (12) durch einen Schlitz (40) herausgeführter Radialarm (42) befestigt ist, der an seinem freien Ende einen Auftriebskörper (44) trägt.11. Rotation angle sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that on the rotary member ( 14 ) or its drive shaft ( 32 ), from the housing ( 12 ) through a slot ( 40 ) led out radial arm ( 42 ) is attached, the carries a buoyancy body ( 44 ) at its free end. 12. Drehwinkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Reedschalter-Anschlußkontakte und die elektrische Aus­ werteschaltung gasdicht vergossen sind.12. Rotation angle sensor according to one of claims 1 to 11, characterized records that the reed switch contacts and the electrical off value switching are cast in a gastight manner.
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