EP3164676A1 - Winkelgebereinheit für einen induktiven winkelsensor mit einen referenzschwingkreis - Google Patents

Winkelgebereinheit für einen induktiven winkelsensor mit einen referenzschwingkreis

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EP3164676A1
EP3164676A1 EP15732265.2A EP15732265A EP3164676A1 EP 3164676 A1 EP3164676 A1 EP 3164676A1 EP 15732265 A EP15732265 A EP 15732265A EP 3164676 A1 EP3164676 A1 EP 3164676A1
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EP
European Patent Office
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resonant circuit
angle
unit
sensor
circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15732265.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan BRÜGGEMANN
Andreas Schirling
Ulrich STÄHLIN
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Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01D5/20—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2086—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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of two or more coils with respect to two or more other coils
    • G—PHYSICS
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    • 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
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/16—Elements for restraining, or preventing the movement of, parts, e.g. for zeroising

Definitions

  • the invention relates to an angle encoder unit for a ⁇ inuctive sensor for detecting the position of a rotating element according to the preamble of claim 1 and a sensor for detecting the position of a rotating element.
  • the angle sensor unit according to the invention is further developed in some exemplary prior ⁇ a manner that the reference resonant circuits uniformly spaced along thezstraj ektorie the angle transmitter unit are arranged.
  • the angle sensor unit according to the invention is further developed in some exemplary prior ⁇ a manner that a plurality of reference ⁇ resonant circuits at a distance of 45 °, 90 ° or 180 ° to one another are spaced apart.
  • the sensor according to the invention is advantageously further developed in that an evaluation unit is designed such that from the position of the first resonant circuit and the reference resonant circuit of the absolute angle of the angle encoder unit can be determined.
  • the sensor according to the invention is characterized advantageously further developed in that the reference resonant circuit is defined as the zero crossing of the angle encoder unit.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the angle encoder unit according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of the sensor according to the invention.
  • Figure 2 shows an excitation coil 30 and two receiving coils 20, 21.
  • the excitation coil 30 is arranged in a circle around the receiving coils 20, 21 and is supplied with an AC voltage U ⁇ .
  • the receiving coils 20, 21 are formed from a conductor track, which form a plurality of substantially a plurality of square-shaped in a cross-shape arranged portions.
  • the receiving coils 20, 21 are in each case preferably rotated by 45 ° about the center 2 to each other in order to achieve a phase shift between the output voltages of the receiving coils. Due to the AC voltage U ⁇ creates an exciter field to the excitation coil 30, which in turn induces an output voltage in the receiving coils 20, 21 respectively.
  • first resonant circuit 10 is different.
  • the reference oscillation ⁇ circle 11 has a significantly smaller width than said first resonant circuit 10. Also, the height of the reference oscillation circuit 11 is far less than that of the first resonant circuit 10. Further, the reference oscillation circuit is arranged on one of the head sides of the first resonant circuit 10. 11 Due to its own frequency of the reference resonant circuit 11, the smaller dimensions with the limited extent or dimensions and the arrangement at a position of the range of action of the reference resonant circuit 11 is limited to the receiving coil and can be easily identified.
  • the reference oscillator generates a detectable voltage change in the output ⁇ voltage of the receiver coils 20, 21, when this area on clips the receiving coils 20, 21 and passes over as if the opposite side of the head of the first oscillating circuit, where no reference resonant circuit is present, receives, via the receiving coil. It is not imperative that the reference ⁇ resonant circuit 11 is arranged on a head side of the first resonant circuit. Depending on the shape of the carrier body of the angle encoder unit 1 but also the shape of the receiving coils 20, 21, the reference resonant circuit 11 may be arranged at a different position where it can cooperate with the receiving coils 20, 21. For example, it is sufficient that the Refe rence ⁇ resonant circuit 11 is positioned in such a way so that it overlaps approximately with the edge region of the receiving coils 20,21, as exemplified in FIG. 2
  • the first oscillation circuit 10 and the Refe rence ⁇ resonant circuit 11 are arranged interleaved. Such an arrangement can be made dependent on the design of the receiving coils. Moreover, it is advantageous to form the reference resonant circuit in the manner of a slit, so that it extends substantially in the radial direction. Another configuration, not shown here, of the angle _
  • y beraji provides several reference resonant circuits.
  • at least one of the reference resonant circuits should have a unique natural frequency, which is different from those of the other reference resonant circuits. This can be done, for example, by a different shape of the conductor or by a different choice of the capacitor.
  • the reference resonant circuits may hereby be arranged equidistantly along the trajectory of the movement along a circumferential line of the angle encoder unit.

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Abstract

Winkelgebereinheit (1) für einen induktiven Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden Elements, wobei die Winkelgebereinheit mit einem rotierenden Element verbindbar ist und mindestens einen ersten Schwingkreis (10) aufweist, die mit mindestens einer Empfängerspule (20, 21) des Sensors zusammenwirkt, um den Winkel des rotierenden Elements vorzugeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgebereinheit (1) zusätzlich zu dem ersten Schwingkreis (10) mindestens einen weiteren eindeutig identifizierbaren Referenzschwingkreis (11) aufweist, um eine Bezugsposition auf der Winkelgebereinheit (1) zu bilden.

Description

Beschreibung
Winkelgebereinheit für einen induktiven Winkelsensor mit einen ReferenzSchwingkreis
Die Erfindung betrifft eine Winkelgebereinheit für einen in¬ duktiven Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden Elements gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden Elements.
Aus der EP 1 828 722 Bl ist ein induktiver Positionsdetektor mit einer ersten induktiven Einrichtung und einer zweiten induktiven Einrichtung bekannt, wobei die erste induktive Einrichtung einen passiven Resonanzkreis umfasst und die zweite induktive Ein- richtung die Messstrecke definiert und mindestens zwei Emp¬ fangswindungen umfasst. Die zweite induktive Einrichtung ist so konfiguriert, dass sie im Gebrauch einen Wechselstrom in dem passiven Resonanzkreis induziert, sodass der in dem passiven Resonanzkreis induzierte Wechselstrom infolge der gegenseitigen Induktivität zwischen den Empfangswindungen und dem passiven Resonanzkreis ein Wechselsignal in jeder Empfangswindung induziert, wobei diese Signale bezeichnend sind für die Position der ersten induktiven Einrichtung auf der Messstrecke. Weitere Ausgestaltungen von induktiven Sensoren sind aus den Anmeldungen DE 10 2013 225 918.2, DE10 2013 225 874.7, DE 10 2013 225 897.6, DE 10 2013 225 873.9 und DE 10 2013 225 921.2 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Winkelgebereinheit für einen induktiven Sensor und einen induktiven Sensor aufzuzeigen, womit eine absolute Winkelmessung innerhalb von 360° auf eine einfache Weise erreichbar ist. Die Aufgabe wird gelöst gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung mittels einer Winkelgebereinheit mit den Merkmalen aus Anspruch 1. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Der Erfindung liegt der Grundgedanke zu Grunde mittels eines zusätzlichen Referenzschwingkreises eine eindeutige Bezugs¬ position bzw. einen eindeutigen Bezugspunkt auf der Winkelgebereinheit zu schaffen. Der erste Schwingkreis wirkt mit einer Empfangsspule des Sensors derart zusammen, so dass Drehwinkel zwar präzise, jedoch nur relativ, erfassbar ist. Dieser reicht jedoch nicht aus, um den Drehwinkel in Bezug auf eine oder mehreren vollen Umdrehungen eindeutig zu bestimmen. Aus der Information des relativen Winkels im Bezug auf die eindeutige Bezugsposition kann die Winkellage über eine volle Umdrehung eindeutig festgestellt werden. Der Vorteil der Erfindung liegt dabei insbesondere darin, dass die Wirkungsweise des Refe¬ renzschwingkreises sich mit dem des ersten Schwingkreises deckt und somit sensorseitig keine zusätzlichen Elemente sind zur Detektion des Referenzschwingkreis notwendig sind. Auf diese Weise kann relativ einfach ein Bezugspunkt auf der Winkelge¬ bereinheit geschaffen werden.
Zur Unterscheidung zwischen dem ersten Schwingkreis und dem Referenzschwingkreis ist es jedoch notwendig, dass der Refe¬ renzschwingkreis beim überfahren des Sensors bzw. der Emp¬ fangsspule oder Empfangsspulen eine Änderung in der Messung herbeiführt, die von den Messungen zu unterscheiden ist, wenn der Referenzschwingkreis nicht mit der Empfangsspule zusammenwirkt. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn der Referenz¬ schwingkreis nur eine punktuelle Wirkung auf die Messung hat. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Referenzschwingkreis am Sensor bzw. an der Empfangsspule eine punktuelle und ausgeprägte Spannungsamplitude hervorruft. Dies kann entweder durch die Formgebung des Referenzschwingkreises oder die Auslegung der einzelnen Parameter der Komponenten des Referenzschwingkreises erreicht werden. Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass der erste Schwingkreis und der Referenzschwingkreis jeweils eine Eigenfrequenz aufweisen, wobei sich die Eigenfrequenz des Referenzschwingkreises sich von dem des ersten Schwingkreises unterscheidet. Der Referenz- Schwingkreis kann auf diese Weise besonders einfach von dem ersten Schwingkreis unterschieden werden.
Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass der erste Schwingkreis und der Referenzschwingkreis auf einem Trägerkörper angeordnet sind, wobei der Referenzschwingkreis und der erste Schwingkreis ineinander verschachtelt oder auf dem Trägerkörper angeordnet sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Erkennung des ersten Schwingkreises und des Referenz Schwingkreises zuver- lässig funktioniert. Es bedarf keiner gesonderten Anpassung der Empfangsspule, um den Referenzschwingkreis zu erfassen. Ferner ist auf diese Weise eine besonders Platz sparende Anordnung der Schwingkreise möglich. Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass die Winkelgebereinheit mehrere Referenzschwingkreise aufweist. Auf diese Weise kann eine Unterscheidung von Kreissegmenten durchgeführt werden, die ihr nach Anwendungsfall vorteilhaft sein können.
Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass mindestens einer der Referenzschwingkreise eine eindeutige Eigenfrequenz aufweist. Auf diese Weise wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die Referenzschwingkreise voneinander unterscheidbar sind. Da sich die Position der Referenzschwingkreise auf der Winkelgeber¬ einheit nicht ändert, ist es ausreichend einen der vielen Referenzschwingkreise eindeutig zu identifizieren, um einen Rückschluss auf die weiteren Referenzschwingkreise schließen zu können. Referenzschwingkreise mit identischen Eigenfrequenzen können beispielsweise anhand der Zählung der Referenzschwingkreise in Bezug auf den eindeutigen Referenzschwingkreis eindeutig identifiziert werden.
Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass die Referenzschwingkreise gleichmäßig beabstandet entlang der Bewegungstraj ektorie der Winkelgebereinheit angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass mehrere Referenz¬ schwingkreise im Abstand von 45°, 90° oder 180° zueinander beabstandet sind.
Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass der Referenzschwingkreis eine Leiterbahn und einen Kondensator umfasst. Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass die Eigenfrequenz des Referenzschwingkreises mittels der Formgebung der Leiterbahn und / oder mittels der Kapazität des Kondensators definiert ist. Die erfindungsgemäße Winkelgebereinheit wird dadurch in vor¬ teilhafter Weise weitergebildet, dass der Referenzschwingkreis sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckend ausgebildet ist. Durch die in Umfangsrichtung sehr schmale Ausbildung des Referenzschwingkreises bzw. dessen schlitzartige Form ist es n
5 möglich den Durchgang des Bezugspunktes bzw. des Referenz Schwingkreises über die Empfangsspule besonders deutlich zu erkennen. Insbesondere ist es vorteilhaft den Referenz¬ schwingkreis derart zu gestalten, dass die durch den Refe- renzschwingkreis in der Empfangsspule hervorgerufene Span¬ nungsspitze besonders deutlich ausfällt und die Erkennung des Referenz Schwingkreises dadurch zuverlässig möglich ist. Al¬ ternativ ist es jedoch auch denkbar, den Referenzschwingkreis über eine gewisse Breite entlang des Umfangs auszubilden, um beispielsweise möglichst früh zu erkennen, ob man sich im Bereich des Nulldurchgangs befindet. Es ist daher je nach Anwendungsfall zu unterscheiden, welcher dieser beiden Varianten vorteilhaft ist . Die Aufgabe wird ferner gelöst gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung mittels eines Sensors mit den Merkmalen des nebengeordneten unabhängigen Hauptanspruchs. Ergänzend zu den Merkmalen der Winkelgebereinheit ist ein Sensor besonders vorteilhaft, der sich die Möglichkeiten der Winkelgebereinheit zu Nutze macht.
Der erfindungsgemäße Sensor wird dadurch in Vorteilhafter weise weitergebildet, dass eine Auswerteeinheit derart ausgebildet ist, dass aus der Position des ersten Schwingkreises und des Referenzschwingkreises der Absolutwinkel der Winkelgebereinheit ermittelbar ist.
Der erfindungsgemäße Sensor wird dadurch in Vorteilhafter weise weitergebildet, dass mittels der Auswerteeinheit die Rotati- onsgeschwindigkeit der Winkelgebereinheit ermittelbar ist. Hierzu ist es besonders vorteilhaft mehrere Referenzschwing¬ kreise zu verwenden. Insbesondere ist es bevorzugt, die Re¬ ferenzschwingkreise in einem gleichmäßigen Abstand zueinander anzuordnen. Der Sensor kann auf diese Weise als Winkelsensor und zugleich als Drehwinkelgeschwindigkeitsensor verwendet werden.
Der erfindungsgemäße Sensor wird dadurch in Vorteilhafter weise weitergebildet, dass der Referenzschwingkreis als Nulldurchgang der Winkelgebereinheit definiert ist.
Die Aufgabe wird nachfolgend anhand von Figuren und Ausfüh¬ rungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Winkelgebereinheit, und
Figur 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Sensors.
Figur 1 zeigt wesentliche Teile einer erfindungsgemäßen Winkelgebereinheit 1 für einen induktiven Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden Elements. Die Winkelgebereinheit weist einen ersten Schwingkreis 10 auf. Zusätzlich zu dem ersten Schwingkreis 10 weist die Winkelgebereinheit mindestens einen weiteren eindeutig identifizierbaren Referenzschwingkreis 11 auf, um eine Bezugsposition auf der Winkelgebereinheit zu bilden. Der erste Schwingkreis 10 sowie der Referenzschwingkreis 11 umfassen eine Leiterbahn und einen Kondensator und bilden einen elektrischen Schwingkreis mit einer induktiven und einem kapazitiven Element. Der Aufbau des ersten Schwingkreises 10 und des Referenzschwingkreises 11 sind somit prinzipiell identisch. Nicht in den Figuren gezeigt ist der Trägerkörper, auf dem die Schwingkreise 10, 11 angeordnet sind. Der Trägerkörper kann beispielsweise eine Leiterplatine sein auf dem die Schwingkreise 10, 11 aufgedruckt oder anderweitig aufgebracht sind. Der Trägerkörper wiederum kann auf unterschiedliche Weise mit einem rotierenden Element, zum Beispiel eine Welle, verbunden sein . Der Aufbau des Trägerkörpers und des rotierenden Elements sind jedoch nicht erfindungswesentlich und sind an die Anforderungen der jeweiligen Anwendungsfälle anzupassen.
Figur 2 zeigt eine Erregerspule 30 und zwei Empfangsspulen 20, 21. Die Erregerspule 30 ist kreisförmig um die Empfangsspulen 20, 21 angeordnet und wird mit einer Wechselspannung U~ versorgt. Die Empfangsspulen 20, 21 sind aus einer Leiterbahn ausgebildet, die mehrere im Wesentlichen mehrere quadratisch geformte in einer Kreuzform zueinander angeordnete Abschnitte bilden. Die Empfangsspulen 20, 21 sind dabei jeweils um vorzugsweise 45° um den Mittelpunkt 2 zueinander verdreht, um eine Phasenverschiebung zwischen den Ausgangsspannungen der Empfangsspulen zu erreichen. Aufgrund der Wechselspannung U~ entsteht ein Erregerfeld um die Erregerspule 30, das wiederum in den Empfangsspulen 20, 21 jeweils eine Ausgangsspannung induziert. Die Wirkungsweise des Sensors umfassend die Schwingkreise 10, 11 und die Spulen 20, 21, 30 sind hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Ferner ist die Winkelgebereinheit 1 auch mit anderen Konfigurationen der Erreger- und Empfangsspulen 20, 21,30 verwendbar.
Die Erreger- und Empfangsspulen 30, 20, 21 sind auf einem anderen zweiten Trägerkörper angeordnet, der gegenüber dem Trägerkörper der Winkelgebereinheit angeordnet ist, so dass sich die Schwingkreise 10, 11 und die Spulen 30, 20, 21 kongruent bzw. überlappend zueinander positioniert sind, vergleichbar mit sich zwei überlappenden Scheiben. Idealerweise sollten die Mit- telpunkte 2 der beiden Trägerkörper auf einer Drehachse liegen.
Um den ersten Schwingkreis 10 von dem Referenzschwingkreis 11 signaltechnisch unterscheiden zu können, weist der Referenzschwingkreis 11 eine eigene Frequenz auf, die sich von dem des 0
o ersten Schwingkreises 10 unterscheidet. Der Referenzschwing¬ kreis 11 weist eine deutlich geringere Breite auf als der erste Schwingkreis 10. Auch die Höhe des Referenzschwingkreises 11 ist weitaus geringer als die des ersten Schwingkreises 10. Des Weiteren ist der Referenzschwingkreis 11 an einer der Kopfseiten des ersten Schwingkreises 10 angeordnet. Aufgrund der eigenen eigene Frequenz des Referenzschwingkreises 11, der geringeren Abmessungen mit der beschränkten Ausdehnung bzw. Abmessungen sowie der Anordnung an einer Position ist der Wirkungsbereich des Referenzschwingkreises 11 auf die Empfangsspulen beschränkt und kann einfach identifiziert werden. Der Referenzschwingkreis erzeugt eine erkennbare Spannungsänderung in der Ausgangs¬ spannung der Empfangsspulen 20, 21, wenn dieser Bereich die Empfangsspulen 20, 21 überstreift bzw. überfährt als wenn die gegenüberliegende Kopfseite des ersten Schwingkreises, wo kein Referenzschwingkreis vorhanden ist, über die Empfangsspulen erfährt. Es ist nicht zwingend notwendig, dass der Referenz¬ schwingkreis 11 an einer Kopfseite des ersten Schwingkreises angeordnet ist. Je nach der Form des Trägerkörpers der Win- kelgebereinheit 1 aber auch der Form der Empfangsspulen 20, 21 kann der Referenzschwingkreis 11 an einer anderen Position angeordnet sein, wo es mit den Empfangsspulen 20, 21 zusammenwirken kann. Es reicht beispielsweise aus, dass der Refe¬ renzschwingkreis 11 derart positioniert ist, so dass es ungefähr mit dem Randbereich der Empfangsspulen 20,21 überschneidet, wie beispielhaft in Figur 2 dargestellt.
Es ist denkbar, dass der erste Schwingkreis 10 und der Refe¬ renzschwingkreis 11 ineinander verschachtelt angeordnet sind. Eine solche Anordnung kann dabei von der Gestaltung der Empfangsspulen abhängig gemacht werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft den Referenzschwingkreis schlitzartig auszubilden, so dass es sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckt. Eine weitere hier nicht gezeigte Konfiguration der Winkelge- _
y bereinheit sieht mehrere Referenzschwingkreise vor. Vorzugs¬ weise sollte mindestens einer der Referenzschwingkreise eine eindeutige Eigenfrequenz aufweisen, die sich von denen der anderen Referenzschwingkreise unterscheidet. Dies kann bspw. durch eine unterschiedliche Formgebung der Leiterbahn oder durch eine unterschiedliche Wahl des Kondensators erfolgen. Die Referenzschwingkreise können hierbei gleichmäßig beabstandet entlang der Bewegungstraj ektorie, entlang einer Umfangslinie, der Winkelgebereinheit angeordnet sein. Vorteilhaft ist ein Abstand von 45°, 90° oder 180° zwischen den Referenzschwingkreisen .
Die durch die Referenzschwingkreise erzeugten Spannungsände¬ rungen bzw. -differenzen der Ausgangsspannungen können durch eine Auswerteeinheit dazu verwendet werden, um den relativen Winkel des ersten Schwingkreises auf mindestens einen Refe¬ renzpunkt fest zu referenzieren . Aus der Information des relativen Winkels in Bezug auf den Referenzpunkt kann der Absolutwinkel der Winkelgebereinheit ermittelt werden. Dies ist besonders einfach zu erreichen, wenn in die Auswerteeinheit derart konfiguriert ist, dass ein Referenzschwingkreis als Nulldurchgang bzw . Nullpunkt definiert ist . Ferner ist es möglich mittels der Auswerteeinheit die Rotationsgeschwindigkeit der Winkelgebereinheit ermittelbar ist indem man die Zeitabstände zwischen zwei Messungen von Referenzpunkten misst. Die zu messende Geschwindigkeit ist umso genauer je mehr Referenz¬ schwingkreise vorhanden sind und die Zeitabstände zwischen den Messungen der Referenzpunkte geringer werden.

Claims

Patentansprüche
1. Winkelgebereinheit (1) für einen induktiven Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden Elements, wobei die Winkelgebereinheit mit einem rotierenden Element verbindbar ist und mindestens einen ersten Schwingkreis (10) aufweist, die mit mindestens einer Empfängerspule (20, 21) des Sensors zusammenwirkt, um den Winkel des rotierenden Elements vorzugeben,
dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgebereinheit (1) zu¬ sätzlich zu dem ersten Schwingkreis (10) mindestens einen weiteren eindeutig identifizierbaren Referenzschwingkreis (11) aufweist, um eine Bezugsposition auf der Winkelgebereinheit (1) zu bilden.
2. Winkelgebereinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwingkreis (10) und der Re¬ ferenzschwingkreis (11) jeweils eine Eigenfrequenz auf¬ weisen, wobei sich die Eigenfrequenz des Referenz- Schwingkreises (11) sich von dem des ersten Schwingkreises
(10) unterscheidet.
3. Winkelgebereinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwingkreis (10) und der Referenzschwingkreis (11) auf einem Trägerkörper ange¬ ordnet sind, wobei der Referenzschwingkreis (11) und der erste Schwingkreis (10) ineinander verschachtelt auf dem Trägerkörper angeordnet sind.
4. Winkelgebereinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelgeber¬ einheit (1) mehrere Referenzschwingkreise (10) aufweist.
5. Winkelgebereinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Referenzschwingkreise (10) eine eindeutige Eigenfrequenz aufweist.
6. Winkelgebereinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenz¬ schwingkreise (11) gleichmäßig beabstandet entlang der Bewegungstraj ektorie der Winkelgebereinheit angeordnet sind .
7. Winkelgebereinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Referenzschwingkreise (11) im Abstand von 45°, 90° oder 180° zueinander beabstandet sind.
8. Winkelgebereinheit (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz¬ schwingkreis (11) eine Leiterbahn (L) und einen Kondensator (C) umfasst.
9. Winkelgebereinheit (1) nach Anspruch 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Eigenfrequenz des Referenzschwingkreises (11) mittels der Formgebung der Leiterbahn und / oder mittels der Kapazität des Kondensators definiert ist.
10. Winkelgebereinheit (1) nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenz¬ schwingkreis (11) sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckend ausgebildet ist.
11. Sensor zum Erfassen der Position eines rotierenden
Elements aufweisend:
- eine Erregerspule (30), welche mit einer Wechsel¬ spannung (U~) versorgt wird, um ein zur Wechsel- Spannung (U~) korrespondierendes Erregerfeld zu erzeugen,
- mindestens eine Empfangsspule (20, 21), die mit der Erregerspule derart gekoppelt ist, so dass das Er- regerfeld in der Empfangsspule (20, 21) jeweils eine
Spannung induziert, und
eine Winkelgebereinheit (1) nach einem der vor¬ stehenden Ansprüche.
12. Sensor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine
Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit derart aus¬ gebildet ist, dass aus der Position des ersten Schwingkreises (10) und des Referenzschwingkreises (11) der Absolutwinkel der Winkelgebereinheit (1) ermittelbar ist.
13. Sensor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerteeinheit die Rotati¬ onsgeschwindigkeit der Winkelgebereinheit (1) ermittelbar ist .
14. Sensor nach einem vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzschwingkreis (11) als Nulldurchgang der Winkelgebereinheit definiert ist.
EP15732265.2A 2014-07-03 2015-06-30 Winkelgebereinheit für einen induktiven winkelsensor mit einen referenzschwingkreis Withdrawn EP3164676A1 (de)

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