DE8604291U1 - Electrical position encoder - Google Patents
Electrical position encoderInfo
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- DE8604291U1 DE8604291U1 DE19868604291 DE8604291U DE8604291U1 DE 8604291 U1 DE8604291 U1 DE 8604291U1 DE 19868604291 DE19868604291 DE 19868604291 DE 8604291 U DE8604291 U DE 8604291U DE 8604291 U1 DE8604291 U1 DE 8604291U1
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Description
G 4159 GM J.M. Voith GmbHG 4159 GM J.M. Voith GmbH
Kennwort: "Drehwinkelgeber" HeidenheimPassword: "Rotary angle encoder" Heidenheim
^Elektrischer PositionsmeßgeberN^ Electrical position encoder N
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Positionsmeßgeber zum Bilden einer elektrischen Meßgröße, die von der Position eines beweglichen Körpers, z.B. des Gashebels oder des Bremspedals eines Fahrzeuges od. dgl., abhängt. Der genannte Körper kann geradlinig beweglich oder um eine Achse schwenkbar angeordnet sein.The invention relates to an electrical position encoder for Formation of an electrical measured variable that determines the position of a movable body, e.g. the accelerator or the brake pedal of a vehicle or the like., Depends. Said body can be arranged to be movable in a straight line or to be pivotable about an axis be.
Es sind vielerlei elektrische Positionsmeßgeber bekannt. Z.B. gibt es Anordnungen mit mehreren elektrischen Schaltkontakten, die somit stufenweise einzelne Signale abgeben, die beim Übergang vom einen zum anderen Kontakt wechseln.A variety of electrical position encoders are known. E.g. there are arrangements with several electrical switching contacts, which thus gradually emit individual signals that change from one contact to the other during the transition.
Daneben gibt es stufenlose elektrische Positionsmeßgeber, vorzugsweise unter Verwendung von Schiebe- oder Drehpotentiometern. Bei derartigen Anordnungen muß die elektrische Größe mittels eines Schleifers abgenommen werden, so daß eine gewisse Verschleiß-Gefahr besteht. Außerdem kann die Funktion durch Staub oder Feuchtigkeit beeinträchtigt werden.There are also stepless electrical position encoders, preferably using slide or rotary potentiometers. In such arrangements, the electrical size must be means a grinder, so that there is a certain risk of wear. In addition, the function can through Dust or moisture.
Bekannt sind auch berührungslose und somit verschleißfreie elektrische Positions-Meßgeber (Siemens, Datenbuch 1982/83, Sensoren, Magnetfeldhalbleiter Teil 1). Derartige Positionsmeßgeber haben einen feststehenden Magnetfelderzeuger, z.B.,. eitten Permanentmagneten, unfi einen mit dem beweglichen Körper mechanisch verbundenen Meßkopf, der aus einem magnetisch leitenden Werkstoff gebildet ist. Der feststehende Magnetfelderzeuger und der bewegliche Meßkopf bilden zwischen sich einen Luftspalt, so daß bei einer Bewegung des Meßkopfes die Spaltweite und somit die im Luftspalt vorhandene magnetische Feldstärke sich ändern, j| Nun wird mit Hilfe eines Hall-Generators oder mit Hilfe eines magnetfeldabhängigen Widerstandes die in dem Luftspalt jeweils vorhandene magnetische Feldstärke gemessen, so daß eine elektrische Meßgröße gebildet wird, die von der Position des beweglichen Körpers abhängig ist.Contactless and therefore wear-free are also known electrical position transducers (Siemens, data book 1982/83, sensors, magnetic field semiconductors, part 1). Such position encoders have a fixed magnetic field generator, e.g.,. eitten Permanent magnets, one with the movable body mechanically connected measuring head, which is formed from a magnetically conductive material. The fixed magnetic field generator and the movable measuring head form an air gap between them, so that when the measuring head moves, the gap width and thus the magnetic field strength present in the air gap change, j | Now, with the help of a Hall generator or with the help of a magnetic field-dependent resistor, the air gap in each case existing magnetic field strength measured, so that an electrical measured variable is formed from the position of the movable Body is dependent.
Die handelsüblichen berührungslos arbeitenden elektrischen Positionsmeßgeber arbeiten überwiegend mit magnetfeldabhängigen Widerständen. Dagegen konnten sich Geräte mit Hall-Generatoren bis jetzt noch nicht durchsetzen. Der Grund hierfür dürfte darin zu sehen sein, daß die bekannten Anordnungen mit Hall-Generatoren stets vier elektrische Anschlüsse benötigen, nämlich zwei Anschlüsse für die Speisespannung und zwei Anschlüsse für den Meßstrom. Im übrigen sind die handelsüblichen Gerätp autark; d.h. sie haben ein eigenes Gehäuse mit eigenen Lagerstellen für den beweglichen Meßkopf. Der Aufwand hierfür ist beträchtlich. Erschwerend kommt hinzu, daß das Gerät mittels einer Kupplung mit dem beweglichen Körper verbunden werden muß.The commercially available non-contact electrical position encoders work mainly with magnetic field-dependent resistances. Devices with Hall generators, on the other hand, were able to counter this not yet enforced. The reason for this can be seen in the fact that the known arrangements with Hall generators always need four electrical connections, namely two connections for the supply voltage and two connections for the measuring current. In addition, the commercially available devices are self-sufficient; i.e. they have their own housing with their own bearings for the movable measuring head. The effort for this is considerable. To make matters worse, the device means a coupling must be connected to the movable body.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Verwendung eines Hall-Generators in berührungslosen elektrischen Positionsmeßgeber mit einfacheren Mitteln als bisher zu ermöglichen. Insbesondere soll angestrebt werden, den Aufwand für Gehäuse und Lagerstellen zu vermeiden.The invention is therefore based on the object of using a Hall generator in non-contact electrical position encoders to be made possible with simpler means than before. In particular, the aim is to reduce the effort for Avoid housing and bearing points.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Ein wichtiger Erfindungsgedanke besteht darin, daß man - dank der Anordnung des Hallgenerators in einer im Schaltungsträger angeordneten Bohrung - den aus einer dünnen Platte gefertigten Schaltungsträger zuammen mit der darauf angebrachten Auswerteschaltung im Bereich des sehr engen Luftspaltes zwischen dem Magnetfelderzeuger und dem Meßkopf anordnen kann. Dadurch erzielt man, insbesondere wenn auch noch das Merkmal des Anspruchs 2 angewandt wird, eine sehr kompakte, platzsparende Baueinheit. Da der bewegliche Körper, dessen Position gemessen werden soll, in der Regel in einer Lageristelle ruht, z.B. mit Hilfe eines Drehzapfens, einer Welle od. dgl., können nun der Meßkopf und die genannte Baueinheit unmittelbar an dieser Lagerstelle angeordnet werden. Häufig ist diese Lilgerstelle Teil eines ohnehin vorhandenen Gehäuses, so daß sich für den erfindungsgemäßen Positionsmeßgeber in der Regel ein eigenes Gehäuse mit eigenen Lagerstellen erübrigt.This task is made by the in the hallmark of the demanding 1 specified features solved. An important idea of the invention is that - thanks to the arrangement of the Hall generator in a hole arranged in the circuit carrier - together with the circuit carrier made from a thin plate the evaluation circuit mounted on it in the area of the very narrow air gap between the magnetic field generator and the measuring head can arrange. This achieves, especially if the feature of claim 2 is also applied, a very compact, space-saving unit. Since the movable body, its Position is to be measured, usually resting in a warehouse, e.g. with the help of a pivot, shaft or similar. Like., the measuring head and the said structural unit can now be arranged directly at this bearing point. Often this is Lilgerstelle part of an already existing housing, so that for the position encoder according to the invention as a rule a separate housing with its own storage locations is not required.
Sie Unteransprüche 3 und 4 beschreiben besonders einfache und kostengünstige Maßnahmen, mit denen ein sehr weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Bewegung des Körpers und der gewonnenen elektrischen Meßgröße erreicht wird.You subclaims 3 and 4 describe particularly simple and inexpensive measures with which a very largely linear relationship between the movement of the body and the gained electrical measured variable is achieved.
/Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand ■Her Zeichnung erläutert./ An embodiment of the invention is based on the following ■ Her drawing explained.
Die Figur 1 zeigt einen elektrischen Positionsmeßgeber in einem Schnitt nach der Linie I der Figur 2.FIG. 1 shows an electrical position encoder in a section along line I in FIG.
Die Fi-guar 2 ist eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II der Figur 1.The Fi-guar 2 is a view in the direction of arrow II of FIG Figure 1.
Die Fiflair 3' zeigt einen schematischen Schaltplan für den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Positionsmeßgeber. The Fiflair 3 'shows a schematic circuit diagram for the in Position encoders shown in FIGS. 1 and 2.
Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte elektrische Positioilsmeßgeber hat die Funktion eines Drehwinkel-Gebers. Zwei Teile eines Gehäuses, das zur Trageinrichtung eines Gas- oder Brems pedals eines Fahrzeugs gehört, sind mit 20 bzw. 21 bezeichnet Eine Welle 22 ist in dem Gehäuseteil 20 schwenkbar gelagert. Mit dieser Welle ist ein Nocken 23 starr verbunden. Die Welle 22 kann beispielsweise an das picht dargestellte Gaspedal gekoppelt sein. In diesem Fall kann folgendes vorgesehen sein: Die dargestellte Position des Nockens 23, bei der die Mittel- *~ ^~l~ «-~ J«·*»-* M*^ ^«1»^^ «η r* m «!4— Λ W^* » ^^ A **Λη ··» *«* 4- 4 e* 4- ^"» w* 4- c« ν* ν* ■! η V» 4— Λ j-fc ν· C 4^ #■» 1 1 ι αοχιοΐ? UdO J.i<-ri^rvdi0 111.1. u r^ jl/cscjcs x^iiiic ο j. υ *, , Otibu^i.j.v»b vjloj. u^oAj.uii^ "Vollgas" des Gaspedals. Dies ist also die eine Endposition des Nockens 23. Die andere Endposition des Nockens ist mit B bezeichnet; diese entspricht der Stellung "Leerlauf" des Gaspedals. Der Drehwinkel a zwischen den beiden Endpositionen A und B kann beispielsweise 30 Grad betragen.The electrical position sensor shown in Figures 1 and 2 has the function of a rotary encoder. Two parts of a housing belonging to the support device of an accelerator or brake pedal of a vehicle are denoted by 20 and 21, respectively. A shaft 22 is pivotably mounted in the housing part 20. A cam 23 is rigidly connected to this shaft. The shaft 22 can, for example, be coupled to the accelerator pedal shown in detail. In this case, the following can be provided: The illustrated position of the cam 23, in which the central * ~ ^ ~ l ~ «- ~ J« · * »- * M * ^ ^« 1 »^^« η r * m «! 4— Λ W ^ *» ^^ A ** Λη ·· »*« * 4- 4 e * 4- ^ "» w * 4- c «ν * ν * ■! Η V» 4— Λ j -fc ν · C 4 ^ # ■ »1 1 ι αοχιοΐ? UdO Ji <-ri ^ rvdi0 111.1. ur ^ jl / cscjcs x ^ iiiic ο j. υ *,, Otibu ^ ijv» b vjloj. u ^ oAj. uii ^ "full throttle" of the accelerator pedal. This is one end position of the cam 23. The other end position of the cam is designated with B; this corresponds to the "idle" position of the accelerator pedal 30 degrees.
In dem anderen Gehäuseteil 21 ruht ein aus einem nicht-magnetischen Werkstoff gefertigter Magnetträger 24. In eine Bohrung desselben ist ein bolzenförmiger Permanentmagnet 25 eingesetzt. Dessen Achse C schneidet sich vorzugsweise rechtwinklig mit der Achse der Welle 22. Zwischen der einen Stirnseite des Permanentmagneten 25 und dem aus einem magnetisch Isitenden Werkstoff gebildeten Nocken 23 verbleibt ein verhältnismäßig kleiner Luftspalt s, der beim Verschwenken des Nockens aus der gezeichneten Endposition A in Richtung zur anderen Endposition B größer wird.In the other housing part 21 rests a non-magnetic Material-made magnet carrier 24. A bolt-shaped permanent magnet 25 is inserted into a bore of the same. Its axis C preferably intersects at right angles with the axis of the shaft 22. Between the one end face of the permanent magnet 25 and the cam 23 formed from a magnetically insulating material remains a relatively smaller one Air gap s, which occurs when the cam is pivoted out of the drawn end position A in the direction of the other end position B. gets bigger.
Durch den Luftspalt s erstreckt sich ein aus einer dünnen Platte bestehender Schaltungsträger 26, der auf dem Magnetträger befestigt ist. Der Schaltungsträger hat eine zum Permanentmagneten 25 konzentrische Bohrung 32. In dieser ist ein Hall-Generator 10 angeordnet. Die dazu gehörenden elektrischen Bauelemente der Auswerteschaltung sind unmittelbar neben dem Hall-Generator 10 ebenfalls auf dem Schaltungsträger 26 angeordnet;A circuit carrier 26, consisting of a thin plate and on the magnet carrier, extends through the air gap s is attached. The circuit carrier has a bore 32 which is concentric with the permanent magnet 25. A Hall generator is located in this bore 10 arranged. The associated electrical components of the evaluation circuit are directly next to the Hall generator 10 also arranged on the circuit carrier 26;
dargestellt sind von diesen Elementen nur die zwei Anschlußklemmen 27 und 28, von denen zwei Anschlußleitungen 29 zu einer nur teilweise sichtbaren Steckverbindung 30 führen.Of these elements, only the two connection terminals are shown 27 and 28, of which two connecting lines 29 lead to a plug connection 30 that is only partially visible.
Aus Figur 1 ist noch folgendes ersichtlich: Die dem Permanentmagneten 25 zugewandte gekrümmte Fläche des Nockens 23 ist Teil einer Mantelfläche eines Kreiszylinders, der in Figur 1 durch einen strichpunktierten Kreis 9 angedeutet ist. Dieser Kreis 9 verläuft wenigstens angenähert durch die Drehachse der Welle 22. Außerdem sieht man, daß in der Endposition A die Mittelachse des Nockens mit der Mittelachse C des Permanentmagneten 25 einen Winkel c von ungelähr 10 Grad einschließt. Durch diese Maßnahmen erhält man in sehr guter Annäherung einen linearen Zusammenhang zwischen der Auslenkung des Gaspedals und der gewonnen elektrischen Meßgröße.The following can also be seen from FIG. 1: The permanent magnet 25 facing curved surface of the cam 23 is part of a lateral surface of a circular cylinder, which in Figure 1 by a dot-dash circle 9 is indicated. This circle 9 runs at least approximately through the axis of rotation of the shaft 22. It can also be seen that in the end position A, the central axis of the cam with the central axis C of the permanent magnet 25 includes an angle c of about 10 degrees. These measures give a very good approximation of a linear one Relationship between the deflection of the accelerator pedal and the electrical measured variable obtained.
Der in Figur 3 dargestellte vereinfachte Schaltplan zeigt ein mit 10 bezeichnetes Symbol für den Hall-Generator und dessen vier Anschlußleitungen 11 bis 14. Diese führen zu einer sogenannten Saugschaltung 31, welche die schon in Fig. 2 gezeigten Anschlüsse 27 und 28 aufweist.The simplified circuit diagram shown in Figure 3 shows a symbol labeled 10 for the Hall generator and its four connecting lines 11 to 14. These lead to a so-called suction circuit 31, which is the one already shown in FIG Has connections 27 and 28.
Diese werden mit einer beliebigen Spannungsquelle (z.B. Batterie 40) und einer Anzeige- oder Auswertungseinrichtung 41 verbunden. Im einzelnen wird die Anordnung vorzugsweise derart getroffen, daß beim Drehwinkel O % (Stellung B des Nockens 23) ein Strom von 10 irA durch die Schaltung fließt und beim Drehwinkel 100 % (Stellung A des Nockens 23) ein Strom von 20 mA.These are connected to any voltage source (e.g. battery 40) and a display or evaluation device 41 tied together. In detail, the arrangement is preferably made such that at the angle of rotation O% (position B of the cam 23) a current of 10 irA flows through the circuit and at the angle of rotation 100% (position A of cam 23) a current of 20 mA.
Es ist somit mit Hilfe des Vier-Leiter-Hall-Generators 10 ein nur zwei-poliger Meßwertumformer gebildet, der aus einer gegebenen Spannungsquelle (40) unabhängig von der Höhe der Speisespannung einen Strom absaugt, der t-' ch proportional mit der im Luftspalt s vorhandenen magnetism.·■■·■ Feldstärke (und folglich mit dem Drehwinkel des Nockens 23) ändert.Thus, it is of the four-wire Hall generator 10 formed by means of a two-way transducer which sucks a current independent of the level of the supply voltage from a given voltage source (40), the t 'ch proportionally with the air gap s existing magnetism. · ■■ · ■ field strength (and consequently with the angle of rotation of the cam 23) changes.
Heidenheim, 21.05.86Heidenheim, May 21, 1986
O334k/Sh/SrÖO334k / Sh / SrÖ
(S. 37-41)(P. 37-41)
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19868604291 DE8604291U1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Electrical position encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19868604291 DE8604291U1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Electrical position encoder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE8604291U1 true DE8604291U1 (en) | 1986-07-17 |
Family
ID=6791794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19868604291 Expired DE8604291U1 (en) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | Electrical position encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE8604291U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4008141A1 (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | SENSOR WITH HALL EFFECT |
| DE4307544A1 (en) * | 1993-03-10 | 1994-09-15 | Siemens Ag | Arrangement for detecting the rotary position of a solid of revolution |
-
1986
- 1986-02-18 DE DE19868604291 patent/DE8604291U1/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4008141A1 (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-20 | Mitsubishi Electric Corp | SENSOR WITH HALL EFFECT |
| DE4307544A1 (en) * | 1993-03-10 | 1994-09-15 | Siemens Ag | Arrangement for detecting the rotary position of a solid of revolution |
| DE4307544C2 (en) * | 1993-03-10 | 2000-12-21 | Siemens Ag | Arrangement for detecting the rotational position of a rotating body |
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