EP3853558A1 - Sensor unit for a sensor/transmitter system and a sensor/transmitter system having such a sensor unit - Google Patents

Sensor unit for a sensor/transmitter system and a sensor/transmitter system having such a sensor unit

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Publication number
EP3853558A1
EP3853558A1 EP19779749.1A EP19779749A EP3853558A1 EP 3853558 A1 EP3853558 A1 EP 3853558A1 EP 19779749 A EP19779749 A EP 19779749A EP 3853558 A1 EP3853558 A1 EP 3853558A1
Authority
EP
European Patent Office
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sensor
conductor
sensor unit
encoder
component
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19779749.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jochen Bantel
Andreas Paul
Joachim Reichert
Anatol Schwersenz
Peter SELKA
Jürgen Ulm
Oliver Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kaco GmbH and Co KG
Original Assignee
Kaco GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kaco GmbH and Co KG filed Critical Kaco GmbH and Co KG
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01D5/2451Incremental encoders
    • G01D5/2452Incremental encoders incorporating two or more tracks having an (n, n+1, ...) relationship

Definitions

  • the invention relates to a sensor unit according to the preamble of claim 1 and a sensor-transmitter system according to the preamble of claim 9.
  • Magnetic and optical measuring systems or comparable measuring systems are used for measuring tasks on rotating shafts or linear movements in industrial applications and in the automotive industry. For example, knowledge of the current position of the crankshaft is essential for controlling fuel injection and the ignition point in internal combustion engines.
  • the sensor systems used for this usually have Hall sensors. They are used to detect or change the magnetic field, which is caused by the rotation of either a permanently excited encoder wheel as an encoder or a steel encoder wheel with a corresponding sensor with a magnet.
  • the sensors and the encoder are positioned according to the application. Evaluation electronics interpret the signal curve and make it available to control electronics.
  • the known sensor units and sensor-encoder systems for determining the absolute position detection or the detection of the direction of rotation are complex and expensive, especially when the highest levels of accuracy are required. In particular, the sensors usually have to be positioned mechanically with high precision on housing areas to the sensor wheel.
  • the accuracy of the signals or the uniformity of the signal profiles is often restricted.
  • the positioning of the sensors in the housing is usually very tolerant. Hall ICs in particular are sensitive to mechanical stresses in the housing. There is no compensation for such shape and position tolerances of the shafts and the housing. These inaccuracies can be found in the signal curve.
  • most sensors are limited in terms of their operating temperature.
  • the invention has for its object to design the generic Sensorein unit and the generic sensor-transmitter system so that they are simple and inexpensive to manufacture, easy to assemble and still meet the highest accuracy requirements.
  • the sensor unit according to the invention is characterized in that only a simple conductor rod is used as the sensor, which extends transversely to the direction of movement of a magnetic field of the assigned component. During the movement of the component, there is a relative movement between the magnetic field and the conductor bar, which creates a tension in the conductor bar. It is recorded and fed to the evaluation electronics.
  • the electrically conductive conductor rod is a cost-effective component that can be installed directly in the respective unit, for example directly in a seal that seals a rotating shaft.
  • the conductor rod can be used to record very precise signal profiles. As a result, it is simple and yet reliably possible to reduce shape and position deviations of the component. If the sensor unit is used, for example, in an internal combustion engine of a motor vehicle, the efficiency of the internal combustion engine can be increased in this way. It can also reduce emissions and conserve resources. No expensive and rare materials are required in the sensor itself.
  • the sensor-encoder system which has the sensor unit according to the invention, can not only perform rotary and linear movements, but also, for example, the speed, torque, frequency, position, direction of movement or deviations in position and shape Detect magnetic pole component. This list is not to be understood cumulatively.
  • the conductor bar ensures a long service life.
  • the conductor rod can be integrated directly into a component, for example a seal or sealing system, the conductor rod can supply corresponding output signals from which the desired information, such as the speed, direction of rotation or an angular position of a shaft, can be derived can be. This information can be used for intelligent engine management.
  • the conductor bar can be used at very low and very high temperatures without any problems, so that a sensor failure cannot occur.
  • the voltage is advantageously generated by a charge separation in the conductor bar. This charge separation occurs when the conductor bar is in the motion field of the magnetic field. Due to the relative movement between the magnetic field and the conductor bar, the charge is separated, which leads to the voltage to be evaluated in the conductor bar. This voltage can be evaluated by the evaluation electronics and used for regulation and / or control.
  • the conductor bar is part of a conductor wire.
  • the conductor bar can be formed very easily and aligned with respect to the magnetic field of the moving component.
  • the conductor bar is located on a carrier, which can be a flexible printed circuit board, for example.
  • the conductor bar can, for example, also be printed on or in a 3D matrix. It enables the sensor unit to be used in a wide variety of applications due to its high flexibility. It is possible to provide at least one conductor bar on both sides of the carrier. Then both conductor bars can be used for different functions.
  • the conductor wire can be formed, for example, in a meandering shape or in a parallel arrangement by a suitable manufacturing process of at least two or more conductor bars.
  • the conductor bars on the two sides of the carrier are advantageously connected to one another in an electrically conductive manner.
  • a highly permeable layer is present behind the outermost circuit board.
  • This highly permeable layer can consist, for example, of mu-metal.
  • the highly permeable materials also have the advantage that they can shield external external fields, so that the measuring accuracy cannot be impaired by such external external fields.
  • the conductor bar on one side of the carrier detects the movement of the component and the conductor rod on the other side of the carrier detects an inaccuracy of movement and / or shape / position deviation of the component.
  • the component is a shaft, for example, the rotational speed can be recorded with one conductor rod and the shaft eccentricity with the other conductor rod, for example.
  • the carrier has at least one bending line. This makes it possible to bend the sensor element or its carrier so that the conductor bars lie in a plurality of carrier elements lying one on top of the other. In addition, a suitable arrangement of the conductor bars in the several levels achieves an optimal signal level.
  • the carrier instead of bending the carrier, it is also possible, for example, to wrap the carrier to the desired extent, as a result of which the conductor bars also come to lie on several levels.
  • the carrier is connected directly to the evaluation electronics. Then the carrier and the evaluation electronics form the sensor unit, which is delivered as a prefabricated unit and can be installed by the customer, for example.
  • the sensor-transmitter system according to the invention is characterized in that it has the sensor unit according to the invention which is assigned to the moving component which is provided with the magnetic poles. If the component moves with the magnetic poles, a relative movement occurs between the magnetic field resulting from the magnetic poles and the sensor unit, which leads to the voltage to be detected being formed in the respective conductor rod.
  • the component is preferably an encoder, for example a sensor wheel.
  • the encoder surrounds a shaft, the movements of which can be reliably detected with the sensor unit.
  • the magnetic poles are advantageously located on the circumference or on the end face of the encoder.
  • the magnetic poles are formed by permanent or electromagnets, which can be seen, for example, on the circumference or the end face of the encoder.
  • the magnetic poles can also be formed in that the encoder consists, for example, of a sheet metal part with soft magnetic properties, on the circumference of which magnetic particles are arranged, from which the poles are produced by a magnetization process.
  • the sensor unit is used on a rotating shaft which has a multi-pole, permanently magnet-excited sensor wheel in a rotationally fixed manner.
  • One or more sensor units are assigned to this sensor wheel, for example diametrically opposite one another. If, in a preferred embodiment, they are provided with the flexible supports, for example printed circuit boards, the sensor units can be built curved in accordance with the curvature of the sensor wheel.
  • At least one conductor bar is advantageously arranged on both sides of the carrier, which is preferably formed from a plurality of sensor wires which are meandering and are electrically connected to one another. Alternatively, winding the rod arrangement is also possible. Copper is preferably used for the conductor rod or the conductor wire.
  • the conductor bar with which the rotational speed is detected is located on the inner layer of the sensor unit.
  • the conductor bar with which a wave of the wave is detected is located on the inner layer of the sensor unit.
  • the signals generated by the conductor bars located on the inside of the carrier are superimposed and serve to detect the speed and the speed of the sensor wheel. These inner conductor bars represent the reference quantity for the signal evaluation of the shaft detection.
  • the signals from the conductor bars on the outside of the sensor units are superimposed. If the shaft has no eccentricity (the shaft runs smoothly), a horizontal line with the sensor voltage 0 results in a voltage-time diagram.
  • the two sensor units with their external conductor bars provide different voltage-time curves that are approximately sinusoidal and differ from one another.
  • the extent of the amplitudes of these curves is a measure of the size of the shaft eccentricity.
  • the sensor unit advantageously has at least two conductor bars, it extends over 360 ° and has a magnetization pattern with uniform pole pitch.
  • the magnetization pattern with uniform pole pitch has at least one reference mark.
  • the sensor unit we have at least two conductor bars, extends over 360 ° and is provided with a magnetization pattern with an uneven pole pitch.
  • the sensor unit is designed in such a way that a plurality of conductor bars are provided on the carrier for different signal evaluations, different functions can be detected with the sensor unit, such as, for example, the rotational speed, a wave run and the like.
  • At least two sensor units are advantageously arranged along the component, as a result of which the signal can be picked up reliably.
  • the component is advantageously magnetized such that amplitude and / or frequency modulation is possible.
  • an absolute position detection angular position detection
  • Absolute position detection is also possible using the vernier principle.
  • the poles of the component can be arranged differently in the y direction.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a further embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention with indicated wireless communication
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a sensor-encoder system according to the invention in a representation corresponding to FIG. 1,
  • 1 6 shows a further embodiment of a sensor unit according to the invention
  • FIG. 1 7 shows a schematic representation of the sensor unit according to FIG. 1 6 in the folded state
  • FIG. 1 is a schematic representation of a further embodiment of a sensor unit according to the invention.
  • FIG. 21 shows a schematic representation of the circuitry of three conductor bars of a sensor unit according to the invention
  • 22 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention
  • 23 shows a schematic representation of a two-track sensor wheel with two sensors
  • 26 is a schematic representation of an inventive sensor
  • the exemplary embodiments of sensor systems described below with which an absolute or relative position detection and / or a detection of the direction of rotation of rotating components are possible, are distinguished by the fact that they can be produced inexpensively, yet guarantee high detection accuracy, have a long service life and over a wide temperature range can be used.
  • the sensor systems are used in industrial applications and especially in the automotive industry.
  • a preferred area of application is the use of the sensor system in a crankshaft sealing flange in which the sensor system is integrated.
  • the sensor system comprises a sensor sensor wheel system.
  • a sensor wheel 1 is shown, for example, as an encoder, which is non-rotatably seated on a rotating machine part, in particular a shaft.
  • the encoder wheel 1 is provided on the circumference with (not shown) magnets which cooperate with a sensor element 2 when the encoder wheel 1 is rotated about its axis.
  • the sensor element 2 extends over part of the order of the sensor wheel and is connected via signal lines 3 to an evaluation electronics 4 connected.
  • sensor element 2 and evaluation electronics 4 form a sensor unit.
  • the sensor element 2 is provided in a manner to be described later with conductor bars 5, which consist of electrically conductive material.
  • the encoder wheel 1 rotating about its axis with its permanent magnets generates a temporally changing magnetic field which, due to the Lorentz force, leads to a charge shift in the conductor bars 5.
  • This charge shift leads to an analog sensor signal which is fed to the evaluation electronics 4 via the signal lines 3. It processes the analog sensor signals and digitizes them.
  • the digital output signal of the evaluation electronics 4 is fed via signal lines 6 to a control unit 7, which evaluates the output signals.
  • the signals emitted by it can hold information about the speed or the direction of rotation of the sensor wheel or other information.
  • the control unit 7 can also serve to provide the evaluation electronics 4 with the necessary supply voltage 8.
  • the sensor element 2 can be integrated directly into the application without additional centering and mounting devices.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a sensor system that is energy-efficient.
  • Sensor wheel 2 with conductor bars 5 is assigned to sensor wheel 1.
  • the sensor signals are fed via the signal lines 3 to the evaluation electronics 4.
  • the bidirectional data transmission between the evaluation electronics 4 and the control device 7 takes place wirelessly.
  • the sensor element 2 supplies the evaluation electronics 4 with the necessary supply voltage 8. Otherwise, this embodiment has the same design as the previous embodiment.
  • the sensor system according to FIG. 3 corresponds to the embodiment according to FIG. 1. The difference is that the sensor element 2 extends not only over part of the circumference of the sensor wheel 1, but over the entire circumference.
  • the sensor element 2 can also be designed as a 360 ° sensor element according to FIG. 3.
  • Fig. 4 shows an enlarged representation of the conductor bar 5, which is designed as an electrical conductor. It is provided in a fixed position and lies at a short distance from the rotating encoder wheel 1. The fixed mounting of the conductor bar 5 is marked by xo.
  • the sensor voltage arises from a charge separation in the conductor bar 5. If the conductor bar cuts the magnetic field lines 10 of the rotating sensor wheel 1 due to a relative movement, the Lorentz force FL acts on the charge carriers 9 (electrons) present in the conductor bar 5.
  • ly means the length of the conductor bar 5.
  • the voltage U on the conductor bar 5 can be calculated.
  • the magnetic field has a transverse direction of movement.
  • the stationary conductor rod 5 is in the transverse magnetic field B, which moves through the conductor rod 5 at a speed v x .
  • the amplitude of the sensor output signal can be adapted by suitable design, for example the number or length of the rods or multilayer.
  • each conductor bar group 13, 14 is provided with conductor bars 5, 5 'lying parallel to one another.
  • the overall reluctance is reduced by such a material, as a result of which the magnetic flux and thus the magnetic flux density in the magnetic circuit are increased.
  • external foreign fields can be shielded by such a material.
  • each conductor rod group 13, 14 has conductor rods 5, 5 ′ which are parallel to one another and which extend perpendicular to the speed vector v of the magnetic field.
  • the conductor bars 5, 5 'of each conductor bar group 13, 14 are electrically conductively connected to one another.
  • a conductor wire is used which follows a meandering course so that the conductor bars 5, 5 'lying parallel to one another are formed.
  • the conductor bar groups 13, 14 are connected to a reference potential 15 and connected to the evaluation electronics 4.
  • the conductor bars 5, 5 ' are aligned such that they are parallel to the axis of rotation of the encoder wheel 1 and perpendicular to the speed vector v.
  • the sensor system is characterized by a very compact design.
  • the conductor bar groups 13, 14 can be designed such that a relatively high number of conductor bars 5, 5 'is formed with compact dimensions. The result is a very high useful signal level, which enables reliable evaluation of the signals supplied by the sensor element.
  • the sensor element is advantageously designed as a multi-layer circuit board.
  • the conductor bar groups 13, 14 are located on both sides of the circuit board and are connected to one another in an electrically conductive manner in a known manner via the plated-through holes 16.
  • FIGS. 6 and 7 show two exemplary magnetization patterns and their voltage profile for the sensor wheel 1, for a single-rod sensor, for example.
  • the permanent magnets 17 of the encoder wheel 1 are shown.
  • the frequency-modulated magnetization pattern shows a frequency-modulated magnetization pattern.
  • the amplitude is corrected by the double poles in the y direction. This applies at a constant speed.
  • the frequency modulation is achieved by a corresponding different, measured in the x-direction width of the permanent magnets 17.
  • the width of the individual permanent magnets 17 initially decreases over the circumference and then increases again.
  • the Fre- The course of the sequence over the circumference of the sensor wheel with respect to the voltage U ind shows that the amplitude of the curve is the same, while half the frequency T varies over the circumference of the sensor wheel.
  • the frequency Ti in the area of the widest permanent magnet 17 and the frequency Tn in the area of a narrower pole are shown as examples.
  • Fig. 7 shows a pole pattern with which a pure
  • Amplitude modulation is achieved.
  • the permanent magnets 17 have the same width in the x direction.
  • the amplitude level varies over the circumference of the transmitter wheel, while half the frequency T is the same over the circumference of the transmitter wheel.
  • the desired modulation curve can be set by appropriately designing the permanent magnets 1 7 or pole pattern. Both the frequency and the amplitude change over the circumference of the encoder wheel.
  • the pole patterns described by way of example according to FIGS. 6 to 8 show that the sensor system can be optimized depending on requirements and / or application.
  • the pole patterns from FIGS. 6 and 7, recorded with a sensor arranged over 360 ° can output a uniform incremental signal and additionally by detecting with a single-rod sensor, the respective frequency and / or amplitude-modulated signal.
  • signal modulations can also be achieved using a suitable rod arrangement. It is also possible to represent the magnetization pattern described as a multipole encoder. Magnetic particles are embedded on the circumference of the encoder wheel 1 and are embedded in a binding compound. The permanent magnet poles are formed on the circumference of the encoder wheel 1 by a magnetization process.
  • the encoder wheel 1 has three incremental tracks with different numbers of teeth. 9 to 11 these incremental tracks are shown in a playful manner as three encoder wheels 1, which have 12, 15 and 16 teeth (pole pairs). These three incremental tracks are scanned and digitized separately.
  • FIGS. 9 to 11 show the sine signals of the three tracks over an angle of rotation of 360 °.
  • the phase angles ai to co are determined from these sine curves by digitization.
  • the angle value a can be calculated from the phase relationships ßi and ß2. This angle value is shown in FIGS. 13 and 15.
  • the angle value a (FIG. 13) resulting from the phase relationship ⁇ i runs linearly over an angular range of 360 °.
  • the value CM provides the fine resolution.
  • the number and / or the distance of the conductor bars 5, 5 'from one another can be changed. For example, a 0 ° sensor can be produced simply by the sensor element 2 having only a single conductor bar 5.
  • the sensor elements 2 can be formed from a 0 ° sensor element to a 360 ° sensor element, a corresponding number of conductor bars 5, 5 'being used, which can also be located on different layers.
  • the type of sensor elements depends on the number of poles of the permanent magnets 17 used.
  • the conductor bars 5 can be arranged at equal distances from one another. Instead of such a periodic arrangement, an aperiodic arrangement of the conductor bars 5, 5 'along the circumference of the encoder wheel 1 can also be provided. A combination of a periodic and an aperiodic arrangement of the conductor bars 5, 5 'is also possible. In this way, the sensor-transmitter system can be adapted to the intended application in such a way that an exact measurement of the speed and / or direction of rotation and / or other signal information is possible.
  • the number of layers of conductor bars can also be adjusted depending on the application. 5, the conductor bar groups 13, 14 are arranged in two layers one above the other. However, the sensor element can also be designed so that it is four-layer, six-layer, eight-layer, ... This can also influence the size of the signal level.
  • Fig. 1 6 shows a sensor layout for a sensor element 2, which consists of six layers (layer 1 to layer 6).
  • the sensor element has a flexible, film-like carrier 21, which has, for example, a rectangular outline and is made of polyimide, for example.
  • the carrier 21 is folded along the bending lines 22 running transversely to its longitudinal direction in such a way that the layers 1 to 6 lie on one another (FIG.
  • Layers 1 to 6 each have the same width, so that they lie congruently on top of each other when folded.
  • Each layer 1 to 6 is provided near the longitudinal edges of the carrier 21 with through openings 23. If layers 1 to 6 lie on top of one another, then the through openings 23 also lie congruently on top of one another. Fasteners can then be inserted through them in order to firmly connect the layers 1 to 6 lying on top of one another.
  • the carrier 21 is provided with four conductor wires 24 to 27, which are connected to the electronics 4. These conductor wires can for example consist of copper, silver, gold, platinum or nickel.
  • the conductor wires 24 and 25 are arranged approximately meandering in such a way that the conductor bars 5 are formed which extend perpendicular to the longitudinal direction of the carrier 21.
  • the conductor bars 5 have the same distance from one another. They are designed so that they each have a distance from the adjacent longitudinal edges 28, 29 of the carrier 21.
  • the conductor bars 5 form two sensors.
  • the conductor wires 24, 26 are each bent such that both ends are connected to the evaluation electronics 4.
  • the carrier 21 has the six layers (layers 1 to 6) which are connected to one another by bending along the bending lines 22.
  • a very compact design of the sensor element can thereby be achieved.
  • the two sensors are located on both sides of the carrier 21.
  • a highly permeable material is provided behind the last layer of the sensors, preferably mu-metal.
  • Mu-metal has a high permeability, which causes the magnetic flux of low-frequency magnetic fields to concentrate in the material.
  • the use of this material results in an amplification of the useful signal by inference formation, but also a shielding from interference fields.
  • Such interference fields can be generated in a motor vehicle, for example by electric motors or starters.
  • Ferritic foils, thin transformer sheets or hard or soft magnetic materials are also considered as highly permeable materials.
  • any variants can ultimately be created and manufactured.
  • multi-layer such as three, four, five-layer ... layouts can be created and manufactured.
  • the number of layers is dependent, for example, on the speed of the rotating machine part and / or on the distance between the encoder wheel 1 and the sensor element 2 and / or on the pole position of the encoder wheel 1.
  • the lower the speed of the rotating component the lower the voltages that can be achieved by the conductor bars 5. That is why more layers are used at lower speeds. Even with a smaller pole pitch, it is advantageous to use a correspondingly larger number of layers.
  • Fig. 1 7 shows a concrete example of a multi-fold, multi-layer sensor element 2, which is connected to the evaluation electronics 4.
  • the senor element is used for rotary applications, it can be shaped according to the diameter of the rotating component.
  • the sensor element 2 can be designed such that it extends only over part of the circumference of the sensor wheel 1, as is shown by way of example in FIGS. 1 and 2. To increase the measuring accuracy, the sensor element 2 can also extend over an angular range of 360 ° (FIG. 3).
  • additional information can be integrated into the magnetization pattern of the encoder wheel 1. Such additional information is, for example, the frequency or the amplitude of the induced voltage U ind.
  • the absolute rotation position detection can also be achieved by periodically / aperiodically recurring magnetization patterns. This has been explained by way of example with reference to FIGS. 6 to 8.
  • the poles 17 are of identical design, while the conductor bars 5, 5 ′ are arranged such that they are at different distances from one another, as seen over the length of the encoder 1.
  • Fig. 26 shows an embodiment in which a uniform rod arrangement is combined with an uneven magnetization.
  • the conductor rods 5, 5 ' have the same distance from one another over the length of the encoder, while the poles 17 of the encoder 1 are designed differently.
  • the simple construction of the sensor element 2 offers the possibility of simply positioning several sensor elements 2 relative to the sensor wheel 1. This allows the signal to be tapped at one point. These multiple sensor elements 2 can be implemented in parallel with a multi-track sensor wheel 1. But it is also possible to train several sensor elements 2 out of phase. In this case, a single-track encoder wheel 1 is sufficient as an encoder.
  • the multi-lane which is often realized in encoder wheels, can also be implemented in a corresponding sensor arrangement. In extreme cases it can With a number x of sensor elements 2 and a number y of tracks on the encoder wheel 1 as an encoder, a multidimensional bit space is generated.
  • Fig. 1 8 shows an example of a sensor layout with three sensors A, A 'and B, each having the conductor bars 5. They have the same length and the same distance to each other within their group. The sensors A and A 'are offset from each other by half the bar spacing. Sensor B recognizes the reference mark.
  • the conductor bars 5 are arranged on the carrier 21 of the sensor element 2. The ends of the conductor wires forming the conductor rods 5 are connected to the evaluation electronics 4, which is only indicated in FIG. 18. As in the previous exemplary embodiments, the conductor bars 5 extend transversely to the direction of rotation of the sensor wheel 1 (FIG. 5). The conductor bars 5 are part of conductor wires, the ends of which are connected to the electronics 4.
  • the multilayer design of the sensor element 2 leads to an increase in the signal level and thus to an improvement in the measurement accuracy.
  • the multilayer of the sensor element 2 can, as described, be achieved by folding the carrier 21.
  • a multilayer can also be achieved, for example, by winding the carrier 21.
  • the sensor element 2 By folding the sensor element 2, several sensors in the form of the conductor bars 5, 5 'or conductor wires 24 to 27 can be arranged in several planes.
  • the described material used enables a higher temperature resistance and temperature stability of the sensor than the conventional sensors, such as Hall or AMR sensors, which have long been used.
  • the sensor element can be integrated into components that have to be subjected to vulcanization.
  • the overall reluctance can be reduced, which increases the magnetic flux and the magnetic flux density in the magnetic circuit. Furthermore, by using the highly permeable materials in or on the sensor element, external external fields can be reliably shielded.
  • the sensor element 2 can overlap over a defined area of the circumference of the sensor wheel. This effectively compensates for cumulative and subdivision errors.
  • the maximum coverage can be up to 360 ° or even more.
  • 1 9 shows the signal curve 30 for the sensor element 2 and the signal curve 31 for the sensor wheel 1. It is given as an example that the signal course 31 of the sensor wheel 1 has an irregularity.
  • the sensor element 2 can be easily produced based on a printed circuit board, for example by means of 3-D printing, screen printing or other known methods.
  • the conductor bars 5, 5 'or the conductor wires 24 to 27 are advantageously made of copper, but can also be made of other materials with corresponding, possibly even better electrical properties can be produced.
  • the conductor bars 24 to 27 are simple metal wires and no longer semiconductors. This contributes to cost-effective production of the sensor element 2.
  • the exemplary embodiments relate to rotary applications.
  • the sensor-encoder system can of course also be used for applications in which linear movements are carried out.
  • Any pole pattern can be applied to the encoder wheel 1, which is opposite a corresponding arrangement of the conductor bars 5, 5 'of the sensor element 2. This increases the measurement accuracy, the absolute position detection and the like.
  • the sensor-transmitter system works very energy-efficiently and can therefore be designed to be self-sufficient with little effort.
  • the voltage is tapped on one side on the respective conductor wire 24 to 27. This contributes to a simple structure.
  • the sensors S1 to S3 are, for example, electrically connected to one another via a delta connection. By interconnecting sensors S1 to S3 in this way, the level of the sensor voltage can be increased. Other interconnections are also possible.
  • the three sensors S1 to S3 are each offset by 2/3 of a pole pitch t. This enables the angle of rotation of the shaft to be determined with high resolution.
  • the encoder wheel 1 has the permanent magnets 17 with the pole pattern shown.
  • the conductor bars 5 of the three sensors S 1 to S3 are perpendicular to the direction of movement v of the sensor wheel 1.
  • the conductor bars 5 are connected at one end to the reference potential 15.
  • Each sensor S 1 to S3 has two conductor bars 5.
  • the evaluation electronics 4 can be supplied with energy by means of a power supply unit 7 based on the sensor principle, so that the entire sensor system can be energy self-sufficient. This is exemplified in Fig. 22 shown.
  • Sensor element 2 is assigned to sensor wheel 1.
  • the evaluation electronics 4 receives the supply voltage 8 and the sensor signals 3 ′ from the sensor-sensor element system.
  • Fig. 23 shows an example of a two-track encoder wheel 1, in which the permanent magnets 17 are arranged in two tracks 32 and 33.
  • the permanent magnets 17 can have different pole patterns in the two tracks 32, 33, as can be seen from FIG. 23.
  • a sensor 34, 35 is assigned to each of the two tracks 32, 33.
  • the sensors 34, 35 can be designed to play according to the describedlessbei.
  • the simple structure of the sensors as explained on the basis of the various exemplary embodiments, enables very simple positioning relative to the encoder 1 or its tracks 32, 33.
  • the sensors 34, 35 can, as shown, only over part of the circumference of the encoder , but also extend over 360 degrees.
  • a suitable sensor-encoder arrangement enables additional information to be acquired and used. In rotary applications, for example, a wave run can be determined easily and reliably.
  • 24 shows a corresponding exemplary embodiment in a schematic illustration.
  • a multi-pole, permanently excited sensor wheel 1 is shown, which has the permanent magnets 17 over its circumference.
  • the system shows
  • two sensors 36, 37 offset from one another by 180 degrees, which have, for example, a flexible printed circuit board as carrier 21.
  • the sensor structure with the meandering conductor bars 5, which are connected to one another in an electrically conductive manner in the manner described, is located on both sides of the printed circuit board 21. So that the induced voltages of the conductor bars 5 on the partial arc-shaped sensor 36, 37 add up, the conductor bars 5 must be at the same angular distance from one another as the poles on the circumference of the encoder wheel 1.
  • the rotational speed of the sensor wheel 1 is detected with the inner layer of conductor bars 5 and a wave run of the sensor wheel 1 is detected with the conductor bars 5 of the outer layer of the sensor.
  • the wave of the encoder wheel 1 is indicated by the eccentricity 38 of the encoder wheel 1.
  • the result of the eccentricity measure 38 is that the distance to the two sensors 36, 37 changes when the sensor wheel 1 is rotated. This is indicated in FIG. 24 in the right illustration by the dashed line 39.
  • This different distance between the rotation of the sensor wheel 1 and the sensor 36, 37 is detected by the conductor bars 5 on the outer layer of the sensors. In this way, an undesirable wave beat can be recognized immediately, so that measures can be taken at an early stage.
  • the described embodiments can be installed directly in the respective application.
  • the tolerance chain can be kept small, which increases the measuring accuracy. No additional measures for centering, positioning and mounting a sensor-transmitter system are required, which significantly reduces the manufacturing costs.
  • the described sensor-transmitter system can be manufactured more cost-effectively.
  • the sensor (s) including other electrical / electronic components, in particular capacitors, can be ( Printing technology on flexible printed circuit boards can be produced easily and inexpensively. As a result of the structurally simple design and design of the sensor element 2, there is a high level of robustness and a very long service life.
  • the sensor can also be applied directly to the application or to corresponding components, for example by printing.
  • the sensor-encoder system described can be used for rotary (axial, radial) and for linear applications.

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Abstract

The sensor unit for a sensor/transmitter system is used to capture at least rotational and linear movements of a component (1) having magnetic poles. The sensor unit has at least one sensor which is at least one electrically conductive conductor bar (5) which is transverse with respect to the direction of movement of a magnetic field of the component (1). The relative movement between the magnetic field and the conductor bar (5) produces a voltage at said conductor bar, which voltage can be supplied to evaluation electronics (4).

Description

Sensoreinheit für ein Sensor-Geber-System sowie ein Sensor-Geber Sensor unit for a sensor-transmitter system and a sensor-transmitter
System mit einer solchen Sensoreinheit System with such a sensor unit
Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit nach dem Oberbegriff des Anspru ches 1 sowie ein Sensor-Geber-System nach dem Oberbegriff des Anspru- ches 9. The invention relates to a sensor unit according to the preamble of claim 1 and a sensor-transmitter system according to the preamble of claim 9.
Für messtechnische Aufgaben an drehenden Wellen oder linearen Bewe gungen kommen in industriellen Anwendungen und in der Automobilindustrie magnetische und optische Messsysteme oder vergleichbare Messsysteme zum Einsatz. Beispielsweise ist zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung und des Zündzeitpunktes in Verbrennungsmotoren die Kenntnis der aktuel len Lage der Kurbelwelle wesentlich. Die hierfür eingesetzten Sensorsyste me weisen üblicherweise Hall-Sensoren auf. Sie dienen der Detektion des Magnetfeldes bzw. dessen Änderung, welche durch die Rotation entweder eines permanenterregten Geberrades als Encoder oder eines Stahlgeber- rads mit entsprechendem Sensor mit Magnet hervorgerufen wird. Die Senso ren und der Encoder werden entsprechend dem Anwendungsfall positioniert. Eine Auswerteelektronik interpretiert den Signalverlauf und stellt ihn einer Regelelektronik zur Verfügung. Die bekannten Sensoreinheiten und Sensor- Geber-Systeme zur Ermittlung der Absolutlagenerkennung oder der Drehrichtungserkennung sind komplex und teuer, insbesondere wenn höchste Genauigkeiten gefordert werden. Insbesondere müssen die Sensoren übli cherweise an Gehäusebereichen zum Geberrad mechanisch hochgenau po sitioniert werden. Magnetic and optical measuring systems or comparable measuring systems are used for measuring tasks on rotating shafts or linear movements in industrial applications and in the automotive industry. For example, knowledge of the current position of the crankshaft is essential for controlling fuel injection and the ignition point in internal combustion engines. The sensor systems used for this usually have Hall sensors. They are used to detect or change the magnetic field, which is caused by the rotation of either a permanently excited encoder wheel as an encoder or a steel encoder wheel with a corresponding sensor with a magnet. The sensors and the encoder are positioned according to the application. Evaluation electronics interpret the signal curve and make it available to control electronics. The known sensor units and sensor-encoder systems for determining the absolute position detection or the detection of the direction of rotation are complex and expensive, especially when the highest levels of accuracy are required. In particular, the sensors usually have to be positioned mechanically with high precision on housing areas to the sensor wheel.
Die Genauigkeit der Signale bzw. die Gleichmäßigkeit der Signalverläufe ist häufig eingeschränkt. Zum einen ist die Positionierung der Sensoren im Ge häuse in der Regel stark toleranzbehaftet. Insbesondere Hall-ICs reagieren empfindlich auf mechanische Spannungen im Gehäuse. Eine Kompensation solcher Form- und Lagetoleranzen der Wellen und des Gehäuses ist nicht vorhanden. Diese Ungenauigkeiten finden sich im Signalverlauf wieder. Zu dem sind die meisten Sensoren bezüglich ihrer Einsatztemperatur begrenzt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Sensorein heit und das gattungsgemäße Sensor-Geber-System so auszubilden, dass sie einfach und kostengünstig herstellbar, einfach montierbar sind und den noch höchsten Genauigkeitsanforderungen genügen. The accuracy of the signals or the uniformity of the signal profiles is often restricted. On the one hand, the positioning of the sensors in the housing is usually very tolerant. Hall ICs in particular are sensitive to mechanical stresses in the housing. There is no compensation for such shape and position tolerances of the shafts and the housing. These inaccuracies can be found in the signal curve. In addition, most sensors are limited in terms of their operating temperature. The invention has for its object to design the generic Sensorein unit and the generic sensor-transmitter system so that they are simple and inexpensive to manufacture, easy to assemble and still meet the highest accuracy requirements.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Sensoreinheit erfindungsge mäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gat tungsgemäßen Sensor-Geber-System erfindungsgemäß mit den kennzeich nenden Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. This object is achieved in the generic sensor unit according to the invention with the characterizing features of claim 1 and in the gat device sensor system according to the invention with the characterizing features of claim 9.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit zeichnet sich dadurch aus, dass als Sensor lediglich ein einfacher Leiterstab verwendet wird, der sich quer zur Bewegungsrichtung eines Magnetfeldes des zugeordneten Bauteiles er streckt. Bei der Bewegung des Bauteiles entsteht eine Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Leiterstab, wodurch im Leiterstab eine Spannung entsteht. Sie wird erfasst und der Auswerteelektronik zugeführt. The sensor unit according to the invention is characterized in that only a simple conductor rod is used as the sensor, which extends transversely to the direction of movement of a magnetic field of the assigned component. During the movement of the component, there is a relative movement between the magnetic field and the conductor bar, which creates a tension in the conductor bar. It is recorded and fed to the evaluation electronics.
Der elektrisch leitende Leiterstab ist ein kostengünstiges Bauteil, das direkt in das jeweilige Aggregat eingebaut werden kann, zum Beispiel unmittelbar in eine Dichtung, mit der eine drehende Welle abgedichtet wird . Mit dem Lei terstab lassen sich sehr genaue Signalverläufe aufzeichnen. Dadurch ist es einfach und dennoch zuverlässig möglich, Form- und Lageabweichungen des Bauteiles zu verringern. Wird die Sensoreinheit beispielsweise bei einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges eingesetzt, kann auf diese Weise der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors erhöht werden. Auch können dadurch die Emissionen verringert und auch Ressourcen geschont werden. Im Sensor selbst werden keine teueren und seltenen Werkstoffe benötigt. The electrically conductive conductor rod is a cost-effective component that can be installed directly in the respective unit, for example directly in a seal that seals a rotating shaft. The conductor rod can be used to record very precise signal profiles. As a result, it is simple and yet reliably possible to reduce shape and position deviations of the component. If the sensor unit is used, for example, in an internal combustion engine of a motor vehicle, the efficiency of the internal combustion engine can be increased in this way. It can also reduce emissions and conserve resources. No expensive and rare materials are required in the sensor itself.
Das Sensor-Geber-System , das die erfindungsgemäße Sensoreinheit aufweist, kann nicht nur rotatorische und lineare Bewegungen, sondern beispielsweise auch die Drehzahl, das Drehmoment, die Frequenz, die Position, die Bewegungsrichtung oder Lage- und Formabweichungen eines magnetischen Pols aufweisenden Bauteiles erfassen. Diese Aufzählung ist nicht kumulativ zu verstehen. The sensor-encoder system, which has the sensor unit according to the invention, can not only perform rotary and linear movements, but also, for example, the speed, torque, frequency, position, direction of movement or deviations in position and shape Detect magnetic pole component. This list is not to be understood cumulatively.
Der Leiterstab gewährleistet eine lange Lebensdauer. The conductor bar ensures a long service life.
Da sich der Leiterstab direkt in ein Bauteil, beispielsweise eine Dichtung o- der Dichtsystem, integrieren lässt, kann der Leiterstab entsprechende Aus gangssignale liefern, aus denen die gewünschten Informationen, wie zum Beispiel die Drehzahl, die Drehrichtung oder eine Winkelposition einer Wel le, abgeleitet werden können. Diese Informationen sind für ein intelligentes Motormanagement nutzbar. Since the conductor rod can be integrated directly into a component, for example a seal or sealing system, the conductor rod can supply corresponding output signals from which the desired information, such as the speed, direction of rotation or an angular position of a shaft, can be derived can be. This information can be used for intelligent engine management.
Der Leiterstab kann problemlos bei sehr tiefen und auch sehr hohen Tempe- raturen eingesetzt werden, so dass ein Ausfall des Sensors nicht auftreten kann. The conductor bar can be used at very low and very high temperatures without any problems, so that a sensor failure cannot occur.
Vorteilhaft wird die Spannung durch eine Ladungstrennung im Leiterstab er zeugt. Diese Ladungstrennung tritt auf, wenn der Leiterstab im Bewegungs feld des Magnetfeldes liegt. Aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Leiterstab erfolgt die Ladungstrennung, die zu der auszuwertenden Spannung im Leiterstab führt. Diese Spannung kann von der Auswerteelektronik ausgewertet und zur Regelung und/oder Steuerung her angezogen werden. The voltage is advantageously generated by a charge separation in the conductor bar. This charge separation occurs when the conductor bar is in the motion field of the magnetic field. Due to the relative movement between the magnetic field and the conductor bar, the charge is separated, which leads to the voltage to be evaluated in the conductor bar. This voltage can be evaluated by the evaluation electronics and used for regulation and / or control.
Bei einer konstruktiv sehr einfachen Ausbildung ist der Leiterstab Teil eines Leiterdrahtes. Dadurch kann der Leiterstab sehr einfach gebildet und in Bezug auf das Magnetfeld des sich bewegenden Bauteiles ausgerichtet wer den. With a structurally very simple design, the conductor bar is part of a conductor wire. As a result, the conductor bar can be formed very easily and aligned with respect to the magnetic field of the moving component.
Der Leiterstab befindet sich bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform auf einem Träger, der beispielsweise eine flexible Leiterplatte sein kann. Der Leiterstab kann beispielsweise auch gedruckt auf oder in einer 3D-Matrix sein. Sie ermöglicht es, die Sensoreinheit in unterschiedlichsten Anwendungen aufgrund ihrer hohen Flexibilität einzusetzen. Es ist möglich, auf beiden Seiten des Trägers jeweils wenigstens einen Lei terstab vorzusehen. Dann können beide Leiterstäbe für unterschiedliche Funktionen eingesetzt werden. In a particularly advantageous embodiment, the conductor bar is located on a carrier, which can be a flexible printed circuit board, for example. The conductor bar can, for example, also be printed on or in a 3D matrix. It enables the sensor unit to be used in a wide variety of applications due to its high flexibility. It is possible to provide at least one conductor bar on both sides of the carrier. Then both conductor bars can be used for different functions.
In einer vorteilhaften Ausbildung kann der Leiterdraht beispielsweise mäan derförmig oder in paralleler Anordnung durch ein geeignetes Herstellverfah- ren von wenigstens zwei oder mehr Leiterstäben gebildet werden. In an advantageous embodiment, the conductor wire can be formed, for example, in a meandering shape or in a parallel arrangement by a suitable manufacturing process of at least two or more conductor bars.
Vorteilhaft sind die Leiterstäbe auf den beiden Seiten des Trägers elektrisch leitend miteinander verbunden. The conductor bars on the two sides of the carrier are advantageously connected to one another in an electrically conductive manner.
Zur Verringerung der Gesamtreluktanz und damit zur Erhöhung des magne tischen Flusses und der magnetischen Flussdichte im Magnetkreis ist es von Vorteil, wenn hinter der äußersten Leiterplatte eine hochpermeable Schicht vorhanden ist. Diese hochpermeable Schicht kann beispielsweise aus Mu- Metall bestehen. Die hochpermeablen Werkstoffe haben außerdem den Vor- teil, dass sie äußere Fremdfelder abschirmen können, so dass die Mess- genauigkeit durch solche äußeren Fremdfelder nicht beeinträchtigt werden kann. To reduce the overall reluctance and thus to increase the magnetic flux and the magnetic flux density in the magnetic circuit, it is advantageous if a highly permeable layer is present behind the outermost circuit board. This highly permeable layer can consist, for example, of mu-metal. The highly permeable materials also have the advantage that they can shield external external fields, so that the measuring accuracy cannot be impaired by such external external fields.
Bei einer vorteilhaften Ausbildung erfasst der Leiterstab auf der einen Seite des Trägers die Bewegung des Bauteiles und der Leiterstab auf der anderen Seite des Trägers eine Bewegungsungenauigkeit und/oder Form- /Lageabweichung des Bauteiles. Ist das Bauteil beispielsweise eine Welle, dann kann mit dem einen Leiterstab beispielsweise die Drehzahl und mit dem anderen Leiterstab beispielsweise die Wellenexzentrizität erfasst werden. In an advantageous embodiment, the conductor bar on one side of the carrier detects the movement of the component and the conductor rod on the other side of the carrier detects an inaccuracy of movement and / or shape / position deviation of the component. If the component is a shaft, for example, the rotational speed can be recorded with one conductor rod and the shaft eccentricity with the other conductor rod, for example.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der Träger wenigs tens eine Biegelinie auf. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Sensorelement bzw. seinen Träger so zu biegen, dass die Leiterstäbe in mehreren aufeinander liegenden Trägerelementen liegen. Zudem wird durch eine ge- eignete Anordnung der Leiterstäbe in den mehreren Ebenen ein optimaler Signalpegel erzielt. In a particularly advantageous embodiment, the carrier has at least one bending line. This makes it possible to bend the sensor element or its carrier so that the conductor bars lie in a plurality of carrier elements lying one on top of the other. In addition, a suitable arrangement of the conductor bars in the several levels achieves an optimal signal level.
Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, durch eine geeignete Anordnung und Verschaltung der Leiterstäbe in den mehreren Ebenen mehrere Sensoren zu integrieren. There is the advantageous possibility of integrating several sensors in the multiple levels by means of a suitable arrangement and interconnection of the conductor bars.
Anstelle der Biegung des Trägers ist es auch möglich, den Träger beispiels- weise in gewünschtem Maße zu wickeln, wodurch ebenfalls die Leiterstäbe in mehreren Ebenen zu liegen kommen. Instead of bending the carrier, it is also possible, for example, to wrap the carrier to the desired extent, as a result of which the conductor bars also come to lie on several levels.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Träger direkt mit der Auswerteelektronik verbunden. Dann bilden der Träger und die Auswerteelektronik die Sensoreinheit, die als vorgefertigte Baueinheit ausgeliefert und bei spielsweise vom Kunden eingebaut werden kann. In an advantageous embodiment, the carrier is connected directly to the evaluation electronics. Then the carrier and the evaluation electronics form the sensor unit, which is delivered as a prefabricated unit and can be installed by the customer, for example.
Das erfindungsgemäße Sensor-Geber-System zeichnet sich dadurch aus, dass es die erfindungsgemäße Sensoreinheit aufweist, die dem sich bewe genden Bauteil zugeordnet ist, das mit den magnetischen Polen versehen ist. Bewegt sich das Bauteil mit den magnetischen Polen, tritt eine Relativ bewegung zwischen dem aus den magnetischen Polen resultierenden Mag netfeld und der Sensoreinheit auf, die dazu führt, dass im jeweiligen Leiter stab die zu erfassende Spannung gebildet wird. The sensor-transmitter system according to the invention is characterized in that it has the sensor unit according to the invention which is assigned to the moving component which is provided with the magnetic poles. If the component moves with the magnetic poles, a relative movement occurs between the magnetic field resulting from the magnetic poles and the sensor unit, which leads to the voltage to be detected being formed in the respective conductor rod.
Das Bauteil ist bevorzugt ein Encoder, beispielsweise ein Geberrad . Der Encoder umgibt eine Welle, deren Bewegungen mit der Sensoreinheit zuverlässig erfasst werden können. The component is preferably an encoder, for example a sensor wheel. The encoder surrounds a shaft, the movements of which can be reliably detected with the sensor unit.
Die magnetischen Pole befinden sich vorteilhaft am Umfang oder auf der Stirnseite des Encoders. The magnetic poles are advantageously located on the circumference or on the end face of the encoder.
Die magnetischen Pole sind durch Permanent- oder Elektromagnete gebildet, die beispielsweise am Umfang oder der Stirnfläche des Encoders vor gesehen sein können. Die magnetischen Pole können aber auch dadurch gebildet sein, dass der Encoder beispielsweise aus einem Blechteil mit weichmagnetischen Eigen schaften besteht, an dessen Umfang magnetische Partikel angeordnet sind, aus denen die Pole durch einen Aufmagnetisierungsprozess hergestellt werden. The magnetic poles are formed by permanent or electromagnets, which can be seen, for example, on the circumference or the end face of the encoder. However, the magnetic poles can also be formed in that the encoder consists, for example, of a sheet metal part with soft magnetic properties, on the circumference of which magnetic particles are arranged, from which the poles are produced by a magnetization process.
Bei einem bevorzugten Anwendungsfall wird die Sensoreinheit bei einer rotierenden Welle eingesetzt, die drehfest ein mehrpoliges, permanentmagneterregtes Geberrad aufweist. Diesem Geberrad sind ein oder mehrere Sensoreinheiten , beispielsweise diametral einander gegenüberliegend zugeordnet. Wenn sie bei einer bevorzugten Ausbildung mit den flexiblen Trägern, beispielsweise Leiterplatten, versehen sind, lassen sich die Sensoreinheiten entsprechend der Krümmung des Geberrades gekrümmt ein bauen. Vorteilhaft ist auf beiden Seiten des Trägers jeweils wenigstens ein Leiterstab angeordnet, der bevorzugt aus mehreren mäanderförmig ausge bildeten und miteinander elektrisch verbundenen Sensordrähten gebildet wird. Alternativ ist auch ein Wickeln der Stabanordnung möglich. Bevorzugt wird für den Leiterstab bzw. den Leiterdraht Kupfer verwendet. In a preferred application, the sensor unit is used on a rotating shaft which has a multi-pole, permanently magnet-excited sensor wheel in a rotationally fixed manner. One or more sensor units are assigned to this sensor wheel, for example diametrically opposite one another. If, in a preferred embodiment, they are provided with the flexible supports, for example printed circuit boards, the sensor units can be built curved in accordance with the curvature of the sensor wheel. At least one conductor bar is advantageously arranged on both sides of the carrier, which is preferably formed from a plurality of sensor wires which are meandering and are electrically connected to one another. Alternatively, winding the rod arrangement is also possible. Copper is preferably used for the conductor rod or the conductor wire.
Damit sich die induzierten Spannungen der einzelnen Leiterstäbe auf der bogenförmigen Sensoreinheit addieren, müssen sie untereinander denselben Winkelabstand wie die Pole auf dem Geberrad haben. In order for the induced voltages of the individual conductor bars to add up on the curved sensor unit, they must be at the same angular distance from one another as the poles on the encoder wheel.
Bei einer solchen Gestaltung befindet sich beispielsweise auf der inneren Schicht der Sensoreinheit der Leiterstab, mit dem die Drehzahl erfasst wird . Entsprechend befindet sich auf der äußeren Schicht des Trägers der Leiter stab, mit dem ein Wellenschlag der Welle erfasst wird. With such a design, for example, the conductor bar with which the rotational speed is detected is located on the inner layer of the sensor unit. Correspondingly, on the outer layer of the carrier there is the conductor bar with which a wave of the wave is detected.
Die von den an der Innenseite des Trägers befindlichen Leiterstäben erzeugten Signale werden überlagert und dienen der Detektion der Drehzahl sowie der Geschwindigkeit des Geberrades. Diese innenseitigen Leiterstäbe stellen die Referenzgröße für die Signalauswertung der Wellendetektion dar. Die Signale der Leiterstäbe auf der Außenseite der Sensoreinheiten werden überlagert. Weist die Welle keine Exzentrizität auf (die Welle läuft rund), dann ergibt sich in einem Spannungs-Zeit-Diagramm eine horizontale Linie mit der Sensorspannung 0. The signals generated by the conductor bars located on the inside of the carrier are superimposed and serve to detect the speed and the speed of the sensor wheel. These inner conductor bars represent the reference quantity for the signal evaluation of the shaft detection. The signals from the conductor bars on the outside of the sensor units are superimposed. If the shaft has no eccentricity (the shaft runs smoothly), a horizontal line with the sensor voltage 0 results in a voltage-time diagram.
Tritt jedoch eine Wellenexzentrizität auf, dann liefern die beiden Sensorein heiten mit ihren außen liegenden Leiterstäben unterschiedliche Spannungs- Zeit-Kurven, die etwa sinusförmig verlaufen und voneinander abweichen.However, if a shaft eccentricity occurs, the two sensor units with their external conductor bars provide different voltage-time curves that are approximately sinusoidal and differ from one another.
Das Ausmaß der Amplituden dieser Kurven ist ein Maß für die Größe der Wellenexzentrizität. The extent of the amplitudes of these curves is a measure of the size of the shaft eccentricity.
Vorteilhaft weist die Sensoreinheit wenigstens zwei Leiterstäbe auf, er streckt sich über 360° und hat ein Magnetisierungsmuster mit gleichmäßiger Polteilung. The sensor unit advantageously has at least two conductor bars, it extends over 360 ° and has a magnetization pattern with uniform pole pitch.
Hierbei ist es weiter möglich, dass das Magnetisierungsmuster mit gleich mäßiger Polteilung wenigstens eine Referenzmarke aufweist. It is further possible that the magnetization pattern with uniform pole pitch has at least one reference mark.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform hat die Sensoreinheit we nigstens zwei Leiterstäbe, erstreckt sich über 360° und ist mit einem Magne tisierungsmuster mit einer ungleichmäßigen Polteilung versehen. In another advantageous embodiment, the sensor unit we have at least two conductor bars, extends over 360 ° and is provided with a magnetization pattern with an uneven pole pitch.
Wenn die Sensoreinheit so ausgebildet ist, dass auf dem Träger mehrere Leiterstäbe für unterschiedliche Signalauswertungen vorgesehen sind , kön nen mit der Sensoreinheit unterschiedliche Funktionen erfasst werden , wie beispielsweise die Drehzahl, ein Wellenschlag und dergleichen. If the sensor unit is designed in such a way that a plurality of conductor bars are provided on the carrier for different signal evaluations, different functions can be detected with the sensor unit, such as, for example, the rotational speed, a wave run and the like.
Vorteilhaft sind längs des Bauteiles wenigstens zwei Sensoreinheiten ange ordnet, wodurch der Signalabgriff zuverlässig durchgeführt werden kann. At least two sensor units are advantageously arranged along the component, as a result of which the signal can be picked up reliably.
Vorteilhaft ist das Bauteil so magnetisiert, dass eine Amplituden- und/oder Frequenzmodulation möglich ist. Dadurch ist in vorteilhafter Weise bei spielsweise eine Absolut-Positionserkennung (Winkellagendetektion) einer Welle möglich. Eine Absolutlagenerkennung ist auch durch Anwendung des Nonius-Prinzips möglich. The component is advantageously magnetized such that amplitude and / or frequency modulation is possible. As a result, an absolute position detection (angular position detection) of a shaft is possible in an advantageous manner. Absolute position detection is also possible using the vernier principle.
Um die Signalhöhe optimal an den Anwendungsfall anpassen zu können, können die Pole des Bauteiles in y-Richtung gezielt unterschiedlich ange ordnet werden. In order to be able to optimally adapt the signal level to the application, the poles of the component can be arranged differently in the y direction.
Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind , als erfindungswesent lich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind . The subject of the application results not only from the subject matter of the individual claims, but also from all the details and features disclosed in the drawings and the description. They are claimed as essential to the invention, even if they are not the subject of the claims, insofar as they are new compared to the prior art, individually or in combination.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Further features of the invention result from the further claims, the description and the drawings.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausfüh rungsformen näher erläutert. Es zeigen The invention will be explained in more detail using some of the embodiments shown in the drawings. Show it
Fig . 1 in schematischer Darstellung eine erste Ausführungsform eines er findungsgemäßen Sensor-Geber-Systems, Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention,
Fig. 2 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensor-Geber-Systems mit angedeuteter drahtloser Kommunikation , 2 shows a schematic representation of a further embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention with indicated wireless communication,
Fig. 3 in einer Darstellung entsprechend Fig. 1 eine weitere Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Sensor-Geber-Systems, 3 shows a further embodiment of a sensor-encoder system according to the invention in a representation corresponding to FIG. 1,
Fig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Leiterstab der erfindungsgemä ßen Sensoreinheit, Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit in schematischer Darstellung, 4 an enlarged view of a conductor bar of the sensor unit according to the invention, 5 shows an exemplary embodiment of a sensor unit according to the invention in a schematic illustration,
Fig. 6 Fig. 6
bis to
Fig. 8 unterschiedliche Magnetisierungsmuster eines Encoders des erfin dungsgemäßen Sensor-Geber-Systems,  8 different magnetization patterns of an encoder of the sensor-encoder system according to the invention,
Fig. 9 Fig. 9
bis to
Fig. 1 5 einen Encoder des erfindungsgemäßen Sensor-Geber-Systems für den Einsatz des Nonius-Prinzips,  1 5 an encoder of the sensor-encoder system according to the invention for the use of the vernier principle,
Fig. 1 6 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit, 1 6 shows a further embodiment of a sensor unit according to the invention,
Fig. 1 7 in schematischer Darstellung die Sensoreinheit gemäß Fig. 1 6 in gefaltetem Zustand, 1 7 shows a schematic representation of the sensor unit according to FIG. 1 6 in the folded state,
Fig. 1 8 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit, 1 is a schematic representation of a further embodiment of a sensor unit according to the invention,
Fig. 19 die Signale eines Geberrades sowie einer Sensoreinheit des erfin dungsgemäßen Sensor-Geber-Systems, 19 shows the signals of a sensor wheel and a sensor unit of the sensor-sensor system according to the invention,
Fig. 20 Fig. 20
und and
Fig. 21 in schematischer Darstellung die Schaltung von drei Leiterstäben einer erfindungsgemäßen Sensoreinheit,  21 shows a schematic representation of the circuitry of three conductor bars of a sensor unit according to the invention,
Fig. 22 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes erfindungsgemäßen Sensor-Geber-Systems, Fig. 23 in schematischer Darstellung ein zweispuriges Geberrad mit zwei Sensoren, 22 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of a sensor-transmitter system according to the invention, 23 shows a schematic representation of a two-track sensor wheel with two sensors,
Fig. 24 in schematischer Darstellung die Erfassung eines Wellenschlages eines Geberrades durch das erfindungsgemäße Sensor-Geber- System , 24 shows a schematic representation of the detection of a shaft runout of a sensor wheel by the sensor-sensor system according to the invention,
Fig . 25 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Sensor-Fig. 25 in a schematic representation an inventive sensor
Geber-System mit einer gleichmäßigen Magnetisierung und einer ungleichmäßigen Anordnung der Leiterstäbe, Encoder system with an even magnetization and an uneven arrangement of the conductor bars,
Fig. 26 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Sensor-26 is a schematic representation of an inventive sensor
Geber-System mit einer gleichmäßigen Anordnung von Leiterstä- ben und einer ungleichmäßigen Magnetisierung. Encoder system with an even arrangement of conductor bars and an uneven magnetization.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele von Sensorsystemen, mit denen eine Absolut- oder Relativlagenerkennung und/oder eine Drehrichtungserkennung von drehenden Bauteilen möglich ist, zeichnen sich dadurch aus, dass sie kostengünstig herstellbar sind, dennoch eine hohe Erken- nungsgenauigkeit gewährleisten , eine lange Lebensdauer haben und über einen großen Temperaturbereich einsetzbar sind . Die Sensorsysteme wer den in industriellen Anwendungen und insbesondere in der Automobilindustrie eingesetzt. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Verwendung des Sensorsystems bei einem Kurbelwellen-Dichtungsflansch, in den das Sensorsystem integriert ist. The exemplary embodiments of sensor systems described below, with which an absolute or relative position detection and / or a detection of the direction of rotation of rotating components are possible, are distinguished by the fact that they can be produced inexpensively, yet guarantee high detection accuracy, have a long service life and over a wide temperature range can be used. The sensor systems are used in industrial applications and especially in the automotive industry. A preferred area of application is the use of the sensor system in a crankshaft sealing flange in which the sensor system is integrated.
Das Sensorsystem umfasst ein Sensor-Geberrad-System. In Fig. 1 ist sche matisch als Encoder beispielhaft ein Geberrad 1 dargestellt, das drehfest auf einem drehenden Maschinenteil, insbesondere einer Welle sitzt. Das Geber rad 1 ist am Umfang mit (nicht dargestellten) Magneten versehen , die beim Drehen des Geberrades 1 um seine Achse mit einem Sensorelement 2 Zusammenwirken. Das Sensorelement 2 erstreckt sich über einen Teil des Um fanges des Geberrades und ist über Signalleitungen 3 an eine Auswer- teelektronik 4 angeschlossen. Das Sensorelement 2 und die Auswerteelekt- ronik 4 bilden im Ausführungsbeispiel eine Sensoreinheit. The sensor system comprises a sensor sensor wheel system. In Fig. 1, a sensor wheel 1 is shown, for example, as an encoder, which is non-rotatably seated on a rotating machine part, in particular a shaft. The encoder wheel 1 is provided on the circumference with (not shown) magnets which cooperate with a sensor element 2 when the encoder wheel 1 is rotated about its axis. The sensor element 2 extends over part of the order of the sensor wheel and is connected via signal lines 3 to an evaluation electronics 4 connected. In the exemplary embodiment, sensor element 2 and evaluation electronics 4 form a sensor unit.
Das Sensorelement 2 ist in noch zu beschreibender Weise mit Leiterstäben 5 versehen, die aus elektrisch leitendem Material bestehen. Das um seine Achse drehende Geberrad 1 mit seinen Permanentmagneten erzeugt ein zeitlich sich änderndes Magnetfeld, das aufgrund der Lorentz-Kraft zu einer Ladungsverschiebung in den Leiterstäben 5 führt. Diese Ladungsverschie- bung führt zu einem analogen Sensorsignal, das über die Signalleitungen 3 der Auswerteelektronik 4 zugeführt wird. Sie bereitet die analogen Sensor- signale auf und digitalisiert sie. Das digitale Ausgangssignal der Auswerte- elektronik 4 wird über Signalleitungen 6 einem Steuergerät 7 zugeführt, das die Ausgangssignale auswertet. Je nach Ausbildung des Sensorelementes 2 können die von ihm ausgesandten Signale I nformationen über die Drehzahl oder die Drehrichtung des Geberrades oder auch andere I nformationen ent halten. The sensor element 2 is provided in a manner to be described later with conductor bars 5, which consist of electrically conductive material. The encoder wheel 1 rotating about its axis with its permanent magnets generates a temporally changing magnetic field which, due to the Lorentz force, leads to a charge shift in the conductor bars 5. This charge shift leads to an analog sensor signal which is fed to the evaluation electronics 4 via the signal lines 3. It processes the analog sensor signals and digitizes them. The digital output signal of the evaluation electronics 4 is fed via signal lines 6 to a control unit 7, which evaluates the output signals. Depending on the design of the sensor element 2, the signals emitted by it can hold information about the speed or the direction of rotation of the sensor wheel or other information.
Das Steuergerät 7 kann auch dazu dienen, die Auswerteelektronik 4 mit der notwendigen Versorgungsspannung 8 zu versehen. The control unit 7 can also serve to provide the evaluation electronics 4 with the necessary supply voltage 8.
Das Sensorelement 2 kann ohne zusätzliche Zentrierungs- und Montagevor richtungen direkt in die Anwendung integriert werden. The sensor element 2 can be integrated directly into the application without additional centering and mounting devices.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Sensorsystem, das energieau tark ist. Dem Geberrad 1 ist das Sensorelement 2 mit den Leiterstäben 5 zu geordnet. Die Sensorsignale werden über die Signalleitungen 3 der Auswer teelektronik 4 zugeleitet. Fig. 2 shows a schematic representation of a sensor system that is energy-efficient. Sensor wheel 2 with conductor bars 5 is assigned to sensor wheel 1. The sensor signals are fed via the signal lines 3 to the evaluation electronics 4.
I m Unterschied zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 erfolgt die bidirektionale Datenübertragung zwischen der Auswerteelektronik 4 und dem Steuergerät 7 drahtlos. Das Sensorelement 2 versorgt die Auswerteelektronik 4 mit der notwendigen Versorgungsspannung 8. Im Übrigen ist diese Ausführungsform gleich aus- gebildet wie das vorige Ausführungsbeispiel. In contrast to the embodiment according to FIG. 1, the bidirectional data transmission between the evaluation electronics 4 and the control device 7 takes place wirelessly. The sensor element 2 supplies the evaluation electronics 4 with the necessary supply voltage 8. Otherwise, this embodiment has the same design as the previous embodiment.
Das Sensorsystem gemäß Fig. 3 entspricht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 . Der Unterschied besteht darin , dass sich das Sensorelement 2 nicht nur über einen Teil des Umfanges des Geberrades 1 , sondern über den gesamten Umfang erstreckt. The sensor system according to FIG. 3 corresponds to the embodiment according to FIG. 1. The difference is that the sensor element 2 extends not only over part of the circumference of the sensor wheel 1, but over the entire circumference.
Auch bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 2 kann das Sensorelement 2 als 360°-Sensorelement entsprechend Fig. 3 ausgebildet sein . 2, the sensor element 2 can also be designed as a 360 ° sensor element according to FIG. 3.
Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung beispielhaft den Leiterstab 5, der als elektrischer Leiter ausgebildet ist. Er ist ortsfest vorgesehen und liegt mit geringem Abstand dem sich drehenden Geberrad 1 gegenüber. Die ortsfeste Lagerung des Leiterstabes 5 ist durch xo gekennzeichnet. Fig. 4 shows an enlarged representation of the conductor bar 5, which is designed as an electrical conductor. It is provided in a fixed position and lies at a short distance from the rotating encoder wheel 1. The fixed mounting of the conductor bar 5 is marked by xo.
Die Sensorspannung entsteht durch eine Ladungstrennung im Leiterstab 5. Schneidet der Leiterstab aufgrund einer Relativbewegung die Magnetfeldli- nien 10 des drehenden Geberrades 1 , wirkt auf die im Leiterstab 5 vorhan- denen Ladungsträger 9 (Elektronen) die Lorentz-Kraft FL. The sensor voltage arises from a charge separation in the conductor bar 5. If the conductor bar cuts the magnetic field lines 10 of the rotating sensor wheel 1 due to a relative movement, the Lorentz force FL acts on the charge carriers 9 (electrons) present in the conductor bar 5.
Aufgrund dieser Ladungstrennung baut sich entlang des Leiterstabes 5 mit der Länge ly ein elektrisches Feld E auf, das der Ladungstrennung entge genwirkt. Im stationären Fall herrscht ein Kräftegleichgewicht zwischen der elektrostatischen Kraft Fei und der Lorentz-Kraft FL: Because of this charge separation, an electric field E is built up along the conductor rod 5 with the length l y , which counteracts the charge separation. In the stationary case, there is a balance of forces between the electrostatic force Fei and the Lorentz force FL:
FL = -Fei FL = -Fei
Für die Lorentz-Kraft FL gilt The following applies to the Lorentz force FL
FL = e B v. Hierbei ist vorausgesetzt, dass der Geschwindigkeitsvektor v senkrecht zum Vektor der magnetischen Flussdichte B liegt. Dabei ist e die Gesamtladung der Ladungsträger 9. FL = e B v. It is assumed here that the speed vector v is perpendicular to the vector of the magnetic flux density B. Here e is the total charge of the charge carriers 9.
Für die elektrostatische Kraft Fei gilt The following applies to the electrostatic force Fei
Fei = e E. Fei = e E.
Werden diese Beziehungen in die obige Gleichung eingesetzt, ergibt sich folgendes: e Bz · Vx = -e · E. If these relationships are inserted into the above equation, the following results: e B z · Vx = -e · E.
Daraus folgt It follows
Bz vx = -E. Bz v x = -E.
Mit der bekannten Beziehung ergibt sich damit With the familiar relationship arises with it
U = -Bz ly · Vx. U = -Bz ly · Vx.
Hierbei bedeutet ly die Länge des Leiterstabes 5. Here ly means the length of the conductor bar 5.
Auf diese Weise kann die Spannung U am Leiterstab 5 berechnet werden. Durch die Drehung des Geberrades 1 hat das Magnetfeld eine transversale Bewegungsrichtung. Der ortsfeste Leiterstab 5 liegt im transversalen Mag netfeld B, das sich mit der Geschwindigkeit vx durch den Leiterstab 5 hin durch bewegt. Dies führt zu der beschriebenen Ladungstrennung und damit zu einem elektrischen Spannungsabfall entlang des Leiterstabes 5. Die elektrischen Abstoßungskräfte Fei und die Lorentz-Kraft FL bilden einen Gleichgewichtszustand. Bei Abwesenheit des äußeren Magnetfeldes B wird die Ladungstrennung wieder aufgehoben. In this way, the voltage U on the conductor bar 5 can be calculated. By rotating the encoder wheel 1, the magnetic field has a transverse direction of movement. The stationary conductor rod 5 is in the transverse magnetic field B, which moves through the conductor rod 5 at a speed v x . This leads to the charge separation described and thus to an electrical voltage drop along the conductor bar 5 electrical repulsive forces Fei and the Lorentz force FL form a state of equilibrium. In the absence of the external magnetic field B, the charge separation is canceled again.
Durch geeignete Ausführung, beispielsweise Anzahl oder Länge der Stäbe oder Mehrlagigkeit, kann die Amplitude des Sensorausgangssignals ange- passt werden. The amplitude of the sensor output signal can be adapted by suitable design, for example the number or length of the rods or multilayer.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das Sensorelement. Es hat zwei Leiterstabgruppen 13 und zwei Leiterstabgruppen 14, die in unterschiedlichen Ebenen liegen. Jede Leiterstabgruppe 13, 14 ist mit parallel zueinander lie genden Leiterstäben 5, 5‘ versehen. Hinter den Leiterstabgruppen 13 und 14 befindet sich vorteilhaft ein hochpermeabler Werkstoff, wie beispielsweise Mu-Metall. Durch einen solchen Werkstoff wird die Gesamtreluktanz verrin gert, wodurch der magnetische Fluss und damit die magnetische Flussdichte im Magnetkreis erhöht werden. Außerdem können durch einen solchen Werkstoff äußere Fremdfelder abgeschirmt werden. 5 shows an exemplary embodiment of the sensor element. It has two conductor rod groups 13 and two conductor rod groups 14 which are located on different levels. Each conductor bar group 13, 14 is provided with conductor bars 5, 5 'lying parallel to one another. Behind the conductor bar groups 13 and 14 there is advantageously a highly permeable material, such as mu-metal. The overall reluctance is reduced by such a material, as a result of which the magnetic flux and thus the magnetic flux density in the magnetic circuit are increased. In addition, external foreign fields can be shielded by such a material.
Im Ausführungsbeispiel weist jede Leiterstabgruppe 13, 14 jeweils parallel zueinander liegende Leiterstäbe 5, 5‘ auf, die sich senkrecht zum Geschwin digkeitsvektor v des Magnetfeldes erstrecken. Die Leiterstäbe 5, 5‘ jeder Lei terstabgruppe 13, 14 sind untereinander elektrisch leitend verbunden. Vor zugsweise wird ein Leiterdraht verwendet, der einem mäanderförmigen Ver lauf folgt, so dass die parallel zueinander liegenden Leiterstäbe 5, 5‘ gebil det werden. In the exemplary embodiment, each conductor rod group 13, 14 has conductor rods 5, 5 ′ which are parallel to one another and which extend perpendicular to the speed vector v of the magnetic field. The conductor bars 5, 5 'of each conductor bar group 13, 14 are electrically conductively connected to one another. Preferably, a conductor wire is used which follows a meandering course so that the conductor bars 5, 5 'lying parallel to one another are formed.
Die Leiterstabgruppen 13, 14 sind mit einem Bezugspotential 15 leitungs verbunden und an die Auswerteelektronik 4 angeschlossen. The conductor bar groups 13, 14 are connected to a reference potential 15 and connected to the evaluation electronics 4.
Die in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordneten Leiterstabgruppen 13,The conductor bar groups 13 arranged in two different levels,
14 sind an Durchkontaktierpunkten 16 miteinander leitungsverbunden, wel che die zwischen den Leiterstabgruppen 13, 14 befindliche Zwischenschicht durchsetzen. In Fig. 5 ist ein Teil des Geberrades 1 mit seinen Permanentmagneten 17 am Umfang dargestellt. Die Permanentmagnete 17 sind abwechselnd als Nord- und Südpole hintereinander angeordnet. Die Polteilung t ist konstant. 14 are connected to one another at via points 16, which penetrate the intermediate layer located between the conductor bar groups 13, 14. 5 shows a part of the encoder wheel 1 with its permanent magnets 17 on the circumference. The permanent magnets 17 are arranged alternately in series as north and south poles. The pole pitch t is constant.
Die Leiterstäbe 5, 5‘ sind so ausgerichtet, dass sie parallel zur Drehachse des Geberrades 1 und senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor v liegen. The conductor bars 5, 5 'are aligned such that they are parallel to the axis of rotation of the encoder wheel 1 and perpendicular to the speed vector v.
Beim Drehen des Geberrades 1 wird in den Leiterstäben 5, 5‘ eine Ladungs- trennung aufgrund der Relativbewegung zwischen den Magnetfeldlinien der Permanentmagneten 17 des Geberrades 1 und den Leiterstäben 5, 5‘ er zeugt, so dass an den Leiterstäben 5, 5‘ die Spannung U entsteht, die von der Auswerteelektronik 4 ausgewertet und verarbeitet wird, um beispielswei- se die Drehrichtung, die Drehzahl oder die Winkelposition des drehenden Maschinenteiles zu bestimmen.  When the sensor wheel 1 is turned, a charge separation is produced in the conductor bars 5, 5 'due to the relative movement between the magnetic field lines of the permanent magnets 17 of the sensor wheel 1 and the conductor bars 5, 5', so that the voltage on the conductor bars 5, 5 ' U arises, which is evaluated and processed by the evaluation electronics 4, for example in order to determine the direction of rotation, the speed or the angular position of the rotating machine part.
Das Sensorsystem zeichnet sich durch eine sehr kompakte Ausbildung aus. Die Leiterstabgruppen 13, 14 können so gestaltet sein, dass bei kompakten Abmessungen eine relativ hohe Zahl von Leiterstäben 5, 5‘ gebildet wird. Es ergibt sich ein sehr hoher Nutzsignalpegel, der eine zuverlässige Auswer- tung der vom Sensorelement gelieferten Signale ermöglicht. Das Sensorele- ment ist vorteilhaft als Multi-Layer-Leiterplatte ausgebildet. Die Leiterstab- gruppen 13, 14 befinden sich auf beiden Seiten der Leiterplatte und sind über die Durchkontaktierungen 16 in bekannter Weise elektrisch leitend mit- einander verbunden. The sensor system is characterized by a very compact design. The conductor bar groups 13, 14 can be designed such that a relatively high number of conductor bars 5, 5 'is formed with compact dimensions. The result is a very high useful signal level, which enables reliable evaluation of the signals supplied by the sensor element. The sensor element is advantageously designed as a multi-layer circuit board. The conductor bar groups 13, 14 are located on both sides of the circuit board and are connected to one another in an electrically conductive manner in a known manner via the plated-through holes 16.
Die Fig. 6 und 7 zeigen zwei beispielhafte Magnetisierungsmuster und deren Spannungsverlauf für das Geberrad 1 beispielhaft für einen einstäbigen Sensor. Dargestellt sind die Permanentmagnete 17 des Geberrades 1 . 6 and 7 show two exemplary magnetization patterns and their voltage profile for the sensor wheel 1, for a single-rod sensor, for example. The permanent magnets 17 of the encoder wheel 1 are shown.
Fig. 6 zeigt ein frequenzmoduliertes Magnetisierungsmuster. Die Amplitu denhöhe wird durch die Doppelpole in y-Richtung korrigiert. Dies gilt bei konstanter Geschwindigkeit. Die Frequenzmodulierung wird durch eine ent sprechende unterschiedliche, in x-Richtung gemessene Breite der Perma nentmagnete 17 erreicht. Die Breite der einzelnen Permanentmagnete 17 nimmt über den Umfang zunächst ab und anschließend wieder zu. Der Fre- quenzverlauf über den Umfang des Geberrades bezüglich der Spannung U ind zeigt, dass die Amplitude der Kurve gleich ist, die halbe Frequenz T hinge- gen über den Umfang des Geberrades variiert. Je schmaler die einzelnen Pole der Permanentmagnete 17 sind , desto größer wird auch die Frequenz T . Beispielhaft ist die Frequenz Ti im Bereich des breitesten Permanent- magneten 1 7 und die Frequenz Tn im Bereich eines schmaleren Poles dar- gestellt. 6 shows a frequency-modulated magnetization pattern. The amplitude is corrected by the double poles in the y direction. This applies at a constant speed. The frequency modulation is achieved by a corresponding different, measured in the x-direction width of the permanent magnets 17. The width of the individual permanent magnets 17 initially decreases over the circumference and then increases again. The Fre- The course of the sequence over the circumference of the sensor wheel with respect to the voltage U ind shows that the amplitude of the curve is the same, while half the frequency T varies over the circumference of the sensor wheel. The narrower the individual poles of the permanent magnets 17, the greater the frequency T becomes. The frequency Ti in the area of the widest permanent magnet 17 and the frequency Tn in the area of a narrower pole are shown as examples.
In Ergänzung zu Fig. 6 zeigt Fig. 7 ein Polmuster, mit dem eine reine In addition to Fig. 6, Fig. 7 shows a pole pattern with which a pure
Amplitudenmodulation erreicht wird . I m Unterschied zum Magnetisierungs- muster gemäß Fig. 6 haben die Permanentmagnete 1 7 in x-Richtung gleiche Breite. Dadurch variiert die Amplitudenhöhe über den Umfang des Geberrades, während die halbe Frequenz T über den Umfang des Geberrades gleich ist. Amplitude modulation is achieved. In contrast to the magnetization pattern according to FIG. 6, the permanent magnets 17 have the same width in the x direction. As a result, the amplitude level varies over the circumference of the transmitter wheel, while half the frequency T is the same over the circumference of the transmitter wheel.
Eine Kombination aus Frequenz- und Amplitudenmodulation ist ebenfalls denkbar. A combination of frequency and amplitude modulation is also conceivable.
Fig. 8 zeigt ein solches Beispiel. Durch entsprechende Gestaltung der Per manentmagnete 1 7 bzw. Polmuster lässt sich der gewünschte Modulations verlauf einstellen. Sowohl die Frequenz als auch die Amplitude ändern sich über den Umfang des Geberrades. Die beispielhaft beschriebenen Polmuster gemäß den Fig. 6 bis 8 zeigen, dass das Sensorsystem je nach Anforderun gen und/oder Anwendungsfall optimiert werden kann. 8 shows such an example. The desired modulation curve can be set by appropriately designing the permanent magnets 1 7 or pole pattern. Both the frequency and the amplitude change over the circumference of the encoder wheel. The pole patterns described by way of example according to FIGS. 6 to 8 show that the sensor system can be optimized depending on requirements and / or application.
Beispielhaft können die Polmuster aus Fig. 6 und 7, erfasst mit einem über 360°-angeordneten Sensor, ein gleichmäßiges inkrementeiles Signal ausgeben und zusätzlich durch Erfassung mit einem einstäbigen Sensor das je weils frequenz- und/oder amplitudenmodulierte Signal. As an example, the pole patterns from FIGS. 6 and 7, recorded with a sensor arranged over 360 °, can output a uniform incremental signal and additionally by detecting with a single-rod sensor, the respective frequency and / or amplitude-modulated signal.
Alternativ können Signalmodulationen auch durch eine geeignete Stabanordnung erreicht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die beschriebenen Magnetisierungsmuster als Multipol-Encoder darzustellen. Am Umfang des Geberrades 1 befinden sich magnetische Partikel, die in eine Bindemasse eingebettet sind. Durch einen Aufmagnetisierungsprozess werden die Permanentmagnetpole am Umfang des Geberrades 1 gebildet. Alternatively, signal modulations can also be achieved using a suitable rod arrangement. It is also possible to represent the magnetization pattern described as a multipole encoder. Magnetic particles are embedded on the circumference of the encoder wheel 1 and are embedded in a binding compound. The permanent magnet poles are formed on the circumference of the encoder wheel 1 by a magnetization process.
Anhand der Fig. 9 bis 1 1 wird exemplarisch eine Absolutcodierung nach dem Nonius-Prinzip beschrieben, das beim Sensor-Geber-System eingesetzt werden kann. Da dieses Prinzip bekannt ist, wird es allerdings nur kurz erläutert. Das Geberrad 1 weist drei Inkrementalspuren mit unterschiedlichen Zähnezahlen auf. In den Fig. 9 bis 1 1 sind diese Inkrementalspuren bei spielhaft als drei Geberräder 1 dargestellt, die 12, 15 und 16 Zähne (Polpaare) aufweisen. Diese drei Inkrementalspuren werden separat abgetastet und digitalisiert. With reference to FIGS. 9 to 11, an absolute coding according to the vernier principle is described as an example, which can be used in the sensor-encoder system. Since this principle is known, it will only be explained briefly. The encoder wheel 1 has three incremental tracks with different numbers of teeth. 9 to 11 these incremental tracks are shown in a playful manner as three encoder wheels 1, which have 12, 15 and 16 teeth (pole pairs). These three incremental tracks are scanned and digitized separately.
Die oberen rechten Abbildungen der Fig. 9 bis 1 1 zeigen die Sinussignale der drei Spuren über einen Drehwinkel von 360°. Aus diesen Sinuskurven werden die Phasenwinkel ai bis co durch Digitalisierung ermittelt. The upper right illustrations of FIGS. 9 to 11 show the sine signals of the three tracks over an angle of rotation of 360 °. The phase angles ai to co are determined from these sine curves by digitization.
Aus den Phasenwinkeln CM bis <33 werden die Phasenbeziehungen ßi (Fig.The phase relationships ßi (Fig.
12) und ß2 (Fig. 14) ermittelt. Der Kurvenverlauf bezüglich der Phasenbezie hung ßi wird nach der Beziehung ßi = CM - 02 und der Phasenwinkel ß2 nach der Beziehung ß2 = CM - 03 ermittelt. 12) and ß2 (Fig. 14) determined. The curve shape with respect to the phase relationship ßi is determined according to the relationship ßi = CM-02 and the phase angle ß2 according to the relationship ß2 = CM-03.
Aus den Phasenbeziehungen ßi und ß2 lässt sich der Winkelwert a berech nen. Dieser Winkelwert ist in den Fig. 13 und 15 abgebildet. Der aus der Phasenbeziehung ßi sich ergebende Winkelwert a (Fig. 13) verläuft über ei nen Winkelbereich von 360° linear. The angle value a can be calculated from the phase relationships ßi and ß2. This angle value is shown in FIGS. 13 and 15. The angle value a (FIG. 13) resulting from the phase relationship βi runs linearly over an angular range of 360 °.
In Fig. 15 ist schematisch dargestellt, wie aus den Winkelbeziehungen ßi , ß2 der Winkelwert a berechnet werden kann. Der Wert CM liefert die Feinauflö sung. Abhängig vom Anwendungsfall des Sensorsystems und vom verwendeten Geberrad kann die Zahl und/oder der Abstand der Leiterstäbe 5, 5‘ vonei nander verändert werden. So kann beispielsweise ein 0°-Sensor dadurch einfach hergestellt werden, dass das Sensorelement 2 nur einen einzigen Leiterstab 5 aufweist. 15 schematically shows how the angle value a can be calculated from the angle relationships β1, β2. The value CM provides the fine resolution. Depending on the application of the sensor system and the sensor wheel used, the number and / or the distance of the conductor bars 5, 5 'from one another can be changed. For example, a 0 ° sensor can be produced simply by the sensor element 2 having only a single conductor bar 5.
Die Sensorelemente 2 können von einem 0°-Sensorelement bis zu einem 360°-Sensorelement ausgebildet sein, wobei eine entsprechende Zahl von Leiterstäben 5, 5‘ eingesetzt wird, die sich auch auf unterschiedlichen Lagen befinden können. Die Art der Sensorelemente ist abhängig von der Polzahl der eingesetzten Permanentmagnete 17. The sensor elements 2 can be formed from a 0 ° sensor element to a 360 ° sensor element, a corresponding number of conductor bars 5, 5 'being used, which can also be located on different layers. The type of sensor elements depends on the number of poles of the permanent magnets 17 used.
Die Leiterstäbe 5 können in gleichmäßigen Abständen voneinander ange- ordnet sein. Anstelle einer solchen periodischen Anordnung kann auch eine aperiodische Anordnung der Leiterstäbe 5, 5‘ längs des Umfanges des Ge- berrades 1 vorgesehen sein. Auch ist eine Kombination einer periodischen und einer aperiodischen Anordnung der Leiterstäbe 5, 5‘ möglich. Auf diese Weise kann das Sensor-Geber-System an den vorgesehenen Einsatzfall so angepasst werden, dass eine exakte Messung der Drehzahl und/oder Dreh- richtung und/oder anderen Signalinformationen möglich ist. The conductor bars 5 can be arranged at equal distances from one another. Instead of such a periodic arrangement, an aperiodic arrangement of the conductor bars 5, 5 'along the circumference of the encoder wheel 1 can also be provided. A combination of a periodic and an aperiodic arrangement of the conductor bars 5, 5 'is also possible. In this way, the sensor-transmitter system can be adapted to the intended application in such a way that an exact measurement of the speed and / or direction of rotation and / or other signal information is possible.
Auch kann die Zahl der Lagen von Leiterstäben in Abhängigkeit von der An wendung angepasst werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Leiterstabgruppen 13, 14 in zwei übereinander liegenden Lagen angeordnet. Das Sensorelement kann jedoch auch so ausgebildet sein, dass es vierlagig, sechslagig, achtlagig, ... ausgebildet ist. Dadurch kann auch Einfluss auf die Größe des Signalpegels genommen werden. The number of layers of conductor bars can also be adjusted depending on the application. 5, the conductor bar groups 13, 14 are arranged in two layers one above the other. However, the sensor element can also be designed so that it is four-layer, six-layer, eight-layer, ... This can also influence the size of the signal level.
Eine weitere Einstellmöglichkeit besteht darin, den Abstand zwischen den Leiterstäben 5, 5‘ an den Anwendungsfall anzupassen. So ist es beispiels- weise möglich, dass der Abstand zwischen den Leiterstäben 5, 5‘ einem Fünftel der Polteilung t entspricht. Der Abstand zwischen den Leiterstäben 5, 5‘ wird auf jeden Fall so gewählt, dass eine zuverlässige Ladungstren- nung gewährleistet ist. Fig. 1 6 zeigt ein Sensorlayout für ein Sensorelement 2, das aus sechs La gen (Layer 1 bis Layer 6) besteht. Das Sensorelement hat als Leiterplatte einen flexiblen, folienartigen Träger 21 , der beispielhaft rechteckigen Umriss aufweist und beispielsweise aus Polyimid besteht. Another setting option is to adapt the distance between the conductor bars 5, 5 'to the application. For example, it is possible for the distance between the conductor bars 5, 5 'to correspond to one fifth of the pole pitch t. The distance between the conductor bars 5, 5 'is in any case chosen so that reliable charge separation is ensured. Fig. 1 6 shows a sensor layout for a sensor element 2, which consists of six layers (layer 1 to layer 6). As a printed circuit board, the sensor element has a flexible, film-like carrier 21, which has, for example, a rectangular outline and is made of polyimide, for example.
Der Träger 21 wird längs der quer zu seiner Längsrichtung verlaufenden Biegelinien 22 so gefaltet, dass die Layer 1 bis 6 aufeinander liegen (Fig .The carrier 21 is folded along the bending lines 22 running transversely to its longitudinal direction in such a way that the layers 1 to 6 lie on one another (FIG.
1 7). Die Layer 1 bis 6 haben jeweils gleiche Breite, so dass sie im gefalteten Zustand deckungsgleich aufeinander liegen. 1 7). Layers 1 to 6 each have the same width, so that they lie congruently on top of each other when folded.
Jeder Layer 1 bis 6 ist nahe den Längsrändern des Trägers 21 mit Durch trittsöffnungen 23 versehen . Liegen die Layer 1 bis 6 aufeinander, dann lie gen auch die Durchtrittsöffnungen 23 deckungsgleich aufeinander. Durch sie können dann Befestigungsmittel gesteckt werden, um die aufeinander lie genden Layer 1 bis 6 fest miteinander zu verbinden. Each layer 1 to 6 is provided near the longitudinal edges of the carrier 21 with through openings 23. If layers 1 to 6 lie on top of one another, then the through openings 23 also lie congruently on top of one another. Fasteners can then be inserted through them in order to firmly connect the layers 1 to 6 lying on top of one another.
Der Träger 21 ist mit vier Leiterdrähten 24 bis 27 versehen, die an die Aus werteelektronik 4 angeschlossen sind. Diese Leiterdrähte können beispiels weise aus Kupfer, Silber, Gold, Platin oder Nickel bestehen. Die Leiterdrähte 24 und 25 sind etwa mäanderförmig derart angeordnet, dass die Leiterstäbe 5 gebildet werden, die sich senkrecht zur Längsrichtung des Trägers 21 er strecken. Im Ausführungsbeispiel haben die Leiterstäbe 5 gleichen Abstand voneinander. Sie sind so ausgebildet, dass sie jeweils Abstand von den be nachbarten Längsrändern 28, 29 des Trägers 21 haben. Die Leiterstäbe 5 bilden zwei Sensoren. The carrier 21 is provided with four conductor wires 24 to 27, which are connected to the electronics 4. These conductor wires can for example consist of copper, silver, gold, platinum or nickel. The conductor wires 24 and 25 are arranged approximately meandering in such a way that the conductor bars 5 are formed which extend perpendicular to the longitudinal direction of the carrier 21. In the exemplary embodiment, the conductor bars 5 have the same distance from one another. They are designed so that they each have a distance from the adjacent longitudinal edges 28, 29 of the carrier 21. The conductor bars 5 form two sensors.
Die Leiterdrähte 24, 26 sind jeweils so gebogen, dass beide Enden an die Auswerteelektronik 4 angeschlossen sind. The conductor wires 24, 26 are each bent such that both ends are connected to the evaluation electronics 4.
Der Träger 21 weist bei der dargestellten Ausführungsform die sechs Lagen (Layer 1 bis 6) auf, die durch Biegen längs der Biegelinien 22 aufeinander liegend miteinander verbunden werden. Dadurch kann eine sehr kompakte Ausbildung des Sensorelementes erreicht werden. Die beiden Sensoren befinden sich auf beiden Seiten des Trägers 21 . Hinter dem letzten Layer der Sensoren ist ein hochpermeabier Werkstoff vorgese hen, vorzugsweise Mu-Metall. Mu-Metall hat eine hohe Permeabilität, die bewirkt, dass sich der magnetische Fluss niederfrequenter Magnetfelder im Material konzentriert. I nsbesondere wird durch den Einsatz dieses Materials eine Verstärkung des Nutzsignals durch Rückschlussbildung, aber auch eine Abschirmung von Störfeldern erreicht. Solche Störfelder können bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise von Elektromotoren oder Startern erzeugt werden. Als hochpermeabler Werkstoff kommen auch ferritische Folien, dünnes Trafoblech oder auch hart- oder weichmagnetische Werkstoffe u.a. in Be- tracht. In the embodiment shown, the carrier 21 has the six layers (layers 1 to 6) which are connected to one another by bending along the bending lines 22. A very compact design of the sensor element can thereby be achieved. The two sensors are located on both sides of the carrier 21. A highly permeable material is provided behind the last layer of the sensors, preferably mu-metal. Mu-metal has a high permeability, which causes the magnetic flux of low-frequency magnetic fields to concentrate in the material. In particular, the use of this material results in an amplification of the useful signal by inference formation, but also a shielding from interference fields. Such interference fields can be generated in a motor vehicle, for example by electric motors or starters. Ferritic foils, thin transformer sheets or hard or soft magnetic materials are also considered as highly permeable materials.
Je nach Einsatzfall können letztlich beliebige Varianten erstellt und gefertigt werden . So können mehrlagige, wie drei-, vier-, fünflagige ... Layouts erstellt und gefertigt werden. Die Zahl der Lagen ist beispielsweise abhängig von der Drehzahl des drehenden Maschinenteils und/oder vom Abstand zwi schen dem Geberrad 1 und dem Sensorelement 2 und/oder von der Poltei lung des Geberrades 1 . Je geringer die Drehzahl des drehenden Bauteiles ist, desto kleiner sind auch die durch die Leiterstäbe 5 erreichbaren Spannungen. Darum werden bei geringeren Drehzahlen mehr Lagen eingesetzt. Auch bei kleinerer Polteilung ist es von Vorteil, eine entsprechend größere Zahl von Lagen zu verwenden. Depending on the application, any variants can ultimately be created and manufactured. In this way, multi-layer, such as three, four, five-layer ... layouts can be created and manufactured. The number of layers is dependent, for example, on the speed of the rotating machine part and / or on the distance between the encoder wheel 1 and the sensor element 2 and / or on the pole position of the encoder wheel 1. The lower the speed of the rotating component, the lower the voltages that can be achieved by the conductor bars 5. That is why more layers are used at lower speeds. Even with a smaller pole pitch, it is advantageous to use a correspondingly larger number of layers.
Fig. 1 7 zeigt ein konkretes Beispiel eines mehrfach gefalteten, mehrlagigen Sensorelementes 2, das mit der Auswerteelektronik 4 verbunden ist. Fig. 1 7 shows a concrete example of a multi-fold, multi-layer sensor element 2, which is connected to the evaluation electronics 4.
Wird das Sensorelement für rotatorische Anwendungen eingesetzt, lässt es sich entsprechend dem Durchmesser des rotierenden Bauteiles formen. If the sensor element is used for rotary applications, it can be shaped according to the diameter of the rotating component.
Hierbei kann das Sensorelement 2 so gestaltet sein, dass es sich nur über einen Teil des Umfanges des Geberrades 1 erstreckt, wie es beispielhaft in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit kann sich das Sensorelement 2 auch über einen Winkelbereich von 360° erstre cken (Fig. 3). Um durch eine Magnetisierung des Geberrades 1 eine Absolut-Drehlagen- Erkennung zu erreichen, können in das Magnetisierungsmuster des Geber- rades 1 zusätzliche Informationen integriert sein. Solche zusätzlichen Infor mationen sind beispielsweise die Frequenz oder die Amplitude der induzier ten Spannung U ind . Auch durch periodisch/aperiodisch wiederkehrende Mag netisierungsmuster lässt sich die Absolut-Drehlagen-Erkennung erreichen. Dies ist beispielhaft anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert worden. Here, the sensor element 2 can be designed such that it extends only over part of the circumference of the sensor wheel 1, as is shown by way of example in FIGS. 1 and 2. To increase the measuring accuracy, the sensor element 2 can also extend over an angular range of 360 ° (FIG. 3). In order to achieve absolute rotational position detection by magnetizing the encoder wheel 1, additional information can be integrated into the magnetization pattern of the encoder wheel 1. Such additional information is, for example, the frequency or the amplitude of the induced voltage U ind. The absolute rotation position detection can also be achieved by periodically / aperiodically recurring magnetization patterns. This has been explained by way of example with reference to FIGS. 6 to 8.
Durch eine geeignete Kombination von gleichmäßiger und/oder ungleichmäßiger Anordnung der Leiterstäbe 5, 5‘ und einer gleichmäßigen und/oder un- gleichmäßigen Magnetisierung des Encoders 1 kann eine genaue Inkremen- tal-Drehlagen(Winkelposition)-Erkennung realisiert werden. By means of a suitable combination of a uniform and / or non-uniform arrangement of the conductor bars 5, 5 ′ and a uniform and / or non-uniform magnetization of the encoder 1, an exact incremental rotational position (angular position) detection can be realized.
Fig. 25 zeigt beispielhaft die Kombination einer gleichmäßigen Magnetisie rung und einer ungleichmäßigen Anordnung der Leiterstäbe 5, 5‘. Die Pole 17 sind gleich ausgebildet, während die Leiterstäbe 5, 5‘ so angeordnet sind, dass sie unterschiedlichen Abstand voneinander haben, über die Länge des Encoders 1 gesehen. 25 shows an example of the combination of a uniform magnetization and an uneven arrangement of the conductor bars 5, 5 '. The poles 17 are of identical design, while the conductor bars 5, 5 ′ are arranged such that they are at different distances from one another, as seen over the length of the encoder 1.
Fig. 26 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine gleichmäßige Stabanord nung mit einer ungleichmäßigen Magnetisierung kombiniert ist. Die Leiter stäbe 5, 5‘ haben über die Länge des Encoders gleichen Abstand voneinan der, während die Pole 17 des Encoders 1 unterschiedlich gestaltet sind. Fig. 26 shows an embodiment in which a uniform rod arrangement is combined with an uneven magnetization. The conductor rods 5, 5 'have the same distance from one another over the length of the encoder, while the poles 17 of the encoder 1 are designed differently.
Der einfache Aufbau des Sensorelementes 2 bietet die Möglichkeit, mehrere Sensorelemente 2 zum Geberrad 1 einfach zu positionieren. Dadurch kann der Signalabgriff an einer Stelle erfolgen. Diese mehreren Sensorelemente 2 können parallel mit einem mehrspurigen Geberrad 1 realisiert werden. Es ist aber auch möglich, mehrere Sensorelemente 2 phasenverschoben auszubil den. In diesem Falle reicht ein einspuriges Geberrad 1 als Encoder aus. The simple construction of the sensor element 2 offers the possibility of simply positioning several sensor elements 2 relative to the sensor wheel 1. This allows the signal to be tapped at one point. These multiple sensor elements 2 can be implemented in parallel with a multi-track sensor wheel 1. But it is also possible to train several sensor elements 2 out of phase. In this case, a single-track encoder wheel 1 is sufficient as an encoder.
Die Mehrspurigkeit, die in Geberrädern häufig realisiert ist, kann auch in ei ne entsprechende Sensoranordnung umgesetzt werden. Im Extremfall kann mit einer Zahl x von Sensorelementen 2 und einer Zahl y von Spuren auf dem Geberrad 1 als Encoder ein mehrdimensionaler Bitraum erzeugt wer den. The multi-lane, which is often realized in encoder wheels, can also be implemented in a corresponding sensor arrangement. In extreme cases it can With a number x of sensor elements 2 and a number y of tracks on the encoder wheel 1 as an encoder, a multidimensional bit space is generated.
Fig. 1 8 zeigt beispielhaft ein Sensorlayout mit drei Sensoren A, A‘ und B, die jeweils die Leiterstäbe 5 haben. Sie besitzen die gleiche Länge und zuei nander den gleichen Abstand innerhalb ihrer Gruppe. Die Sensoren A und A‘ sind um den halben Stababstand zueinander versetzt angeordnet. Der Sen sor B erkennt die Referenzmarke. Die Leiterstäbe 5 sind auf dem Träger 21 des Sensorelementes 2 angeordnet. Die Enden der die Leiterstäbe 5 bilden- den Leiterdrähte sind an die Auswerteelektronik 4 angeschlossen, die in Fig. 18 nur angedeutet ist. Die Leiterstäbe 5 erstrecken sich wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen quer zur Drehrichtung des Geberrades 1 (Fig. 5). Die Leiterstäbe 5 sind Bestandteil von Leiterdrähten, deren Enden an die Aus werteelektronik 4 angeschlossen sind . Fig. 1 8 shows an example of a sensor layout with three sensors A, A 'and B, each having the conductor bars 5. They have the same length and the same distance to each other within their group. The sensors A and A 'are offset from each other by half the bar spacing. Sensor B recognizes the reference mark. The conductor bars 5 are arranged on the carrier 21 of the sensor element 2. The ends of the conductor wires forming the conductor rods 5 are connected to the evaluation electronics 4, which is only indicated in FIG. 18. As in the previous exemplary embodiments, the conductor bars 5 extend transversely to the direction of rotation of the sensor wheel 1 (FIG. 5). The conductor bars 5 are part of conductor wires, the ends of which are connected to the electronics 4.
Die mehrlagige Gestaltung des Sensorelementes 2 führt zu einer Erhöhung der Signalpegel und damit zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit. Die Mehrlagigkeit des Sensorelementes 2 kann, wie beschrieben, durch Falten des Trägers 21 erreicht werden. Eine Mehrlagigkeit lässt sich aber auch bei- spielsweise durch Wickeln des Trägers 21 erreichen. The multilayer design of the sensor element 2 leads to an increase in the signal level and thus to an improvement in the measurement accuracy. The multilayer of the sensor element 2 can, as described, be achieved by folding the carrier 21. A multilayer can also be achieved, for example, by winding the carrier 21.
Durch Falten des Sensorelementes 2 können in mehreren Ebenen mehrere Sensoren in Form der Leiterstäbe 5, 5‘ bzw. Leiterdrähte 24 bis 27 angeord- net sein. Das verwendete, beschriebene Material ermöglicht eine höhere Temperaturbeständigkeit und Temperaturstabilität des Sensors als die bis lang eingesetzten herkömmlichen Sensoren, wie Hall- oder AMR-Sensoren. Dadurch kann das Sensorelement in Bauteile integriert werden, die einer Vulkanisation unterworfen werden müssen. By folding the sensor element 2, several sensors in the form of the conductor bars 5, 5 'or conductor wires 24 to 27 can be arranged in several planes. The described material used enables a higher temperature resistance and temperature stability of the sensor than the conventional sensors, such as Hall or AMR sensors, which have long been used. As a result, the sensor element can be integrated into components that have to be subjected to vulcanization.
Durch den Einsatz der hochpermeablen Werkstoffe lässt sich die Gesamt reluktanz verringern, wodurch der magnetische Fluss und die magnetische Flussdichte im Magnetkreis erhöht werden. Weiter können durch den Einsatz der hochpermeablen Werkstoffe im oder am Sensorelement äußere Fremdfelder zuverlässig abgeschirmt werden. By using the highly permeable materials, the overall reluctance can be reduced, which increases the magnetic flux and the magnetic flux density in the magnetic circuit. Furthermore, by using the highly permeable materials in or on the sensor element, external external fields can be reliably shielded.
Werden mehrere Sensoren in Form der Leiterstäbe 5, 5‘ eingesetzt, ist eine Drehrichtungserkennung möglich. If several sensors in the form of conductor bars 5, 5 'are used, direction of rotation detection is possible.
Das Sensorelement 2 kann sich über einen definierten Bereich des Umfangs des Geberrades überdecken. Dadurch lassen sich Summen- und Einzeltei lungsfehler wirkungsvoll kompensieren. Die Überdeckung kann im Maximalfall bis zu 360° oder sogar mehr betragen. Darüber hinaus besteht die Mög lichkeit, über den Umfang des Geberrades 1 die Sensorelemente 2 unterteilt oder in Bereichen verteilt anzuordnen. The sensor element 2 can overlap over a defined area of the circumference of the sensor wheel. This effectively compensates for cumulative and subdivision errors. The maximum coverage can be up to 360 ° or even more. In addition, there is the possibility to arrange the sensor elements 2 over the circumference of the sensor wheel 1 or to arrange them in areas.
Da das Sensorelement 2 einen definierten Bereich des Umfanges überdeckt, können Summen- und Einzelteilungsfehler kompensiert werden. Diese Über- deckung kann im Maximalfall bis zu 360 ° gehen, wie Fig. 3 zeigt. In Fig. 1 9 ist der Signalverlauf 30 für das Sensorelement 2 und der Signalverlauf 31 für das Geberrad 1 dargestellt. Beispielhaft ist angegeben , dass der Signalver lauf 31 des Geberrades 1 eine Unregelmäßigkeit aufweist. Das Sensorele ment 2 hingegen zeigt einen gleichmäßigen Kurvenverlauf 30, insbesondere auch in dem Bereich, in dem die Kurve 31 des Geberrades 1 einen Fehler aufweist. Dadurch ist es möglich, den Fehler, den das Geberrad 1 verur sacht, mittels der Signale des Sensorelementes 2 zu kompensieren. Since the sensor element 2 covers a defined area of the circumference, sum and division errors can be compensated for. In the maximum case, this overlap can go up to 360 °, as shown in FIG. 3. 1 9 shows the signal curve 30 for the sensor element 2 and the signal curve 31 for the sensor wheel 1. It is given as an example that the signal course 31 of the sensor wheel 1 has an irregularity. The sensor element 2, on the other hand, shows a uniform curve shape 30, in particular also in the area in which the curve 31 of the sensor wheel 1 has an error. This makes it possible to compensate for the error caused by the encoder wheel 1 by means of the signals from the sensor element 2.
Durch eine entsprechende Magnetisierung des Geberrades 1 (frequenz/ amplitudenmoduliert) ist eine zuverlässige Absolut-Drehlagenerkennung möglich. Appropriate magnetization of the encoder wheel 1 (frequency / amplitude modulated) enables reliable absolute rotation position detection.
Das Sensorelement 2 lässt sich einfach leiterplattenbasiert herstellen, beispielsweise mittels 3-D-Druck, Siebdruck oder weitere bekannte Verfahren. The sensor element 2 can be easily produced based on a printed circuit board, for example by means of 3-D printing, screen printing or other known methods.
Die Leiterstäbe 5, 5‘ bzw. die Leiterdrähte 24 bis 27 bestehen vorteilhaft aus Kupfer, können aber auch aus anderen Werkstoffen mit entsprechenden, gegebenenfalls sogar besseren elektrischen Eigenschaften hergestellt werden. The conductor bars 5, 5 'or the conductor wires 24 to 27 are advantageously made of copper, but can also be made of other materials with corresponding, possibly even better electrical properties can be produced.
Die Leiterstäbe 24 bis 27 sind einfache Metalldrähte und keine Halbleiter mehr. Dies trägt zu einer kostengünstigen Herstellung des Sensorelementes 2 bei. The conductor bars 24 to 27 are simple metal wires and no longer semiconductors. This contributes to cost-effective production of the sensor element 2.
Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf rotatorische Anwendungen. Das Sensor-Geber-System kann selbstverständlich auch für Anwendungen ein- gesetzt werden, bei denen lineare Bewegungen ausgeführt werden. The exemplary embodiments relate to rotary applications. The sensor-encoder system can of course also be used for applications in which linear movements are carried out.
Auf dem Geberrad 1 kann ein beliebiges Polmuster aufgebracht sein, das einer entsprechenden Anordnung der Leiterstäbe 5, 5‘ des Sensorelementes 2 gegenüberliegt. Dadurch wird die Messgenauigkeit, die Absolutlagener kennung und dergleichen erhöht. Any pole pattern can be applied to the encoder wheel 1, which is opposite a corresponding arrangement of the conductor bars 5, 5 'of the sensor element 2. This increases the measurement accuracy, the absolute position detection and the like.
Das Sensor-Geber-System arbeitet sehr energieeffizient und kann somit durch geringen Aufwand energieautark ausgelegt werden. Der Spannungs abgriff erfolgt einseitig am jeweiligen Leiterdraht 24 bis 27. Dies trägt zu ei nem einfachen Aufbau bei. The sensor-transmitter system works very energy-efficiently and can therefore be designed to be self-sufficient with little effort. The voltage is tapped on one side on the respective conductor wire 24 to 27. This contributes to a simple structure.
Fig. 20 und 21 zeigen die Möglichkeit, das Sensorelement mit drei Sensoren S1 bis S3 zu versehen. 20 and 21 show the possibility of providing the sensor element with three sensors S1 to S3.
Fig. 21 zeigt das entsprechende Schaltungsbild. Die Sensoren S1 bis S3 sind beispielsweise über eine Dreieck-Verschaltung miteinander elektrisch verbunden. Durch eine solche Verschaltung der Sensoren S1 bis S3 lässt sich das Niveau der Sensorspannung erhöhen. Auch andere Verschaltungen sind möglich. 21 shows the corresponding circuit diagram. The sensors S1 to S3 are, for example, electrically connected to one another via a delta connection. By interconnecting sensors S1 to S3 in this way, the level of the sensor voltage can be increased. Other interconnections are also possible.
Die drei Sensoren S1 bis S3 sind jeweils um 2/3 einer Polteilung t versetzt vorgesehen. Dadurch kann der Drehwinkel der Welle mit hoher Auflösung bestimmt werden. Das Geberrad 1 weist die Permanentmagnete 1 7 mit dem dargestellten Pol- muster auf. Die Leiterstäbe 5 der drei Sensoren S 1 bis S3 liegen senkrecht zur Bewegungsrichtung v des Geberrades 1 . Die Leiterstäbe 5 sind mit ihrem einen Ende an das Bezugspotential 1 5 angeschlossen. Die The three sensors S1 to S3 are each offset by 2/3 of a pole pitch t. This enables the angle of rotation of the shaft to be determined with high resolution. The encoder wheel 1 has the permanent magnets 17 with the pole pattern shown. The conductor bars 5 of the three sensors S 1 to S3 are perpendicular to the direction of movement v of the sensor wheel 1. The conductor bars 5 are connected at one end to the reference potential 15. The
anderen Enden sind über die Dreieck-Schaltung miteinander verknüpft. other ends are linked with each other via the delta connection.
Jeder Sensor S 1 bis S3 hat jeweils zwei Leiterstäbe 5. Each sensor S 1 to S3 has two conductor bars 5.
Durch eine auf dem Sensorprinzip basierende Leistungsversorgungseinheit 7 kann die Auswerteelektronik 4 mit Energie versorgt werden, so dass das gesamte Sensorsystem energieautark sein kann. Dies ist beispielhaft in Fig . 22 dargestellt. Dem Geberrad 1 ist das Sensorelement 2 zugeordnet. Die Auswerteelektronik 4 erhält vom Geber-Sensorelement-System die Versor gungsspannung 8 und die Sensorsignale 3‘. The evaluation electronics 4 can be supplied with energy by means of a power supply unit 7 based on the sensor principle, so that the entire sensor system can be energy self-sufficient. This is exemplified in Fig. 22 shown. Sensor element 2 is assigned to sensor wheel 1. The evaluation electronics 4 receives the supply voltage 8 and the sensor signals 3 ′ from the sensor-sensor element system.
Fig. 23 zeigt beispielhaft ein zweispuriges Geberrad 1 , bei dem die Perma nentmagnete 1 7 in zwei Spuren 32 und 33 angeordnet sind . Die Perma nentmagnete 17 können in den beiden Spuren 32 , 33 unterschiedliche Polmuster aufweisen, wie aus Fig. 23 hervorgeht. Fig. 23 shows an example of a two-track encoder wheel 1, in which the permanent magnets 17 are arranged in two tracks 32 and 33. The permanent magnets 17 can have different pole patterns in the two tracks 32, 33, as can be seen from FIG. 23.
Den beiden Spuren 32 , 33 ist jeweils ein Sensor 34, 35 zugeordnet. Die Sensoren 34, 35 können entsprechend den beschriebenen Ausführungsbei spielen ausgebildet sein. Der einfache Aufbau der Sensoren, wie anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele erläutert, ermöglicht eine sehr einfache Positionierung relativ zum Encoder 1 bzw. seinen Spuren 32, 33. Die Senso ren 34, 35 können sich, wie dargestellt, nur über einen Teil des Umfanges des Encoders, aber auch über 360 Grad erstrecken. A sensor 34, 35 is assigned to each of the two tracks 32, 33. The sensors 34, 35 can be designed to play according to the described Ausführungsbei. The simple structure of the sensors, as explained on the basis of the various exemplary embodiments, enables very simple positioning relative to the encoder 1 or its tracks 32, 33. The sensors 34, 35 can, as shown, only over part of the circumference of the encoder , but also extend over 360 degrees.
Durch eine geeignete Sensor-Encoder-Anordnung können weitere Informationen erfasst und genutzt werden. So ist bei rotatorischen Anwendungen beispielsweise ein Wellenschlag einfach und zuverlässig festzustellen. Fig. 24 zeigt in schematischer Darstellung ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein hochpoliges, permanenterregtes Geberrad 1 , das über seinen Umfang die Permanentmagnete 1 7 aufweist. Das System weist au- ßerdem zwei um 180 Grad zueinander versetzte Sensoren 36, 37 auf, die beispielsweise eine flexible Leiterplatte als Träger 21 aufweisen . Auf beiden Seiten der Leiterplatte 21 befindet sich die Sensorstruktur mit den mäander- förmig angeordneten Leiterstäben 5, die miteinander in der beschriebenen Weise elektrisch leitend verbunden sind . Damit sich die induzierten Span nungen der Leiterstäbe 5 auf dem teilbogenförmigen Sensor 36, 37 addieren, müssen die Leiterstäbe 5 untereinander den gleichen Winkelabstand wie die Pole am Umfang des Geberrades 1 aufweisen. A suitable sensor-encoder arrangement enables additional information to be acquired and used. In rotary applications, for example, a wave run can be determined easily and reliably. 24 shows a corresponding exemplary embodiment in a schematic illustration. A multi-pole, permanently excited sensor wheel 1 is shown, which has the permanent magnets 17 over its circumference. The system shows In addition, two sensors 36, 37 offset from one another by 180 degrees, which have, for example, a flexible printed circuit board as carrier 21. The sensor structure with the meandering conductor bars 5, which are connected to one another in an electrically conductive manner in the manner described, is located on both sides of the printed circuit board 21. So that the induced voltages of the conductor bars 5 on the partial arc-shaped sensor 36, 37 add up, the conductor bars 5 must be at the same angular distance from one another as the poles on the circumference of the encoder wheel 1.
Beispielsweise wird mit der inneren Schicht von Leiterstäben 5 die Drehzahl des Geberrades 1 und mit den Leiterstäben 5 der äußeren Schicht des Sen- sors ein Wellenschlag des Geberrades 1 erfasst. Der Wellenschlag des Geberrades 1 ist durch die eingezeichnete Exzentrizität 38 des Geberrades 1 angegeben. Das Exzentrizitätsmaß 38 hat zur Folge, dass sich beim Drehen des Geberrades 1 der Abstand zu den beiden Sensoren 36, 37 verändert. Dies ist in Fig. 24 in der rechten Abbildung durch die gestrichelte Linie 39 kenntlich gemacht. Dieser unterschiedliche Abstand zwischen dem drehen den Geberrad 1 und dem Sensor 36, 37 wird von den Leiterstäben 5 auf der äußeren Schicht der Sensoren erfasst. Auf diese Weise kann ein uner wünschter Wellenschlag sofort erkannt werden, so dass frühzeitig Maßnah men hiergegen ergriffen werden können . For example, the rotational speed of the sensor wheel 1 is detected with the inner layer of conductor bars 5 and a wave run of the sensor wheel 1 is detected with the conductor bars 5 of the outer layer of the sensor. The wave of the encoder wheel 1 is indicated by the eccentricity 38 of the encoder wheel 1. The result of the eccentricity measure 38 is that the distance to the two sensors 36, 37 changes when the sensor wheel 1 is rotated. This is indicated in FIG. 24 in the right illustration by the dashed line 39. This different distance between the rotation of the sensor wheel 1 and the sensor 36, 37 is detected by the conductor bars 5 on the outer layer of the sensors. In this way, an undesirable wave beat can be recognized immediately, so that measures can be taken at an early stage.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele können direkt in die jeweilige An wendung eingebaut werden. Durch die Integration des Sensorelementes 2 in die Anwendung kann die Toleranzkette kleingehalten werden, wodurch die Messgenauigkeit erhöht wird . Es sind keine zusätzlichen Maßnahmen für eine Zentrierung, Positionierung und Montage eines Sensor-Geber-Systems erforderlich, was die Herstellkosten wesentlich verringert. The described embodiments can be installed directly in the respective application. By integrating the sensor element 2 into the application, the tolerance chain can be kept small, which increases the measuring accuracy. No additional measures for centering, positioning and mounting a sensor-transmitter system are required, which significantly reduces the manufacturing costs.
I m Vergleich zum bekannten komplexen Hallsensor-System ist das be schriebene Sensor-Geber-System kostengünstiger herzustellen . I n Compared to the well-known complex Hall sensor system, the described sensor-transmitter system can be manufactured more cost-effectively.
Der (die) Sensor(en) einschließlich weiterer elektrischer/elektronischer Bauteile, insbesondere von Kondensatoren, kann (können) durch Leiterplatten- Drucktechnik auf flexiblen Leiterplatten einfach und kostengünstig herge stellt werden. Infolge der konstruktiv einfachen Gestaltung und Ausbildung des Sensorelementes 2 ergibt sich eine hohe Robustheit sowie eine sehr hohe Lebensdauer. The sensor (s) including other electrical / electronic components, in particular capacitors, can be ( Printing technology on flexible printed circuit boards can be produced easily and inexpensively. As a result of the structurally simple design and design of the sensor element 2, there is a high level of robustness and a very long service life.
Der Sensor kann auch direkt in die Anwendung oder auf entsprechende Bau- teile aufgebracht werden, beispielsweise durch Drucken. The sensor can also be applied directly to the application or to corresponding components, for example by printing.
Das beschriebene Sensor-Geber-System kann für rotatorische (axiale, radia le) und für lineare Anwendungen eingesetzt werden. The sensor-encoder system described can be used for rotary (axial, radial) and for linear applications.

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Sensoreinheit für ein Sensor-Geber-System zur Erfassung von zumin dest rotatorischen und linearen Bewegungen eines magnetische Pole aufweisenden Bauteiles, mit wenigstens einem Sensor, 1 . Sensor unit for a sensor-transmitter system for detecting at least rotational and linear movements of a component having magnetic poles, with at least one sensor,
dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor wenigstens ein quer zur Be- wegungsrichtung eines Magnetfeldes des Bauteiles (1 ) liegender, elektrisch leitender Leiterstab (5, 5‘) ist, an dem durch die Relativbewe- gung zwischen dem Magnetfeld und dem Leiterstab (5, 5‘) eine Span nung (U) entsteht, die einer Auswerteelektronik (4) zuführbar ist.  characterized in that the sensor is at least one electrically conductive conductor bar (5, 5 ') lying transversely to the direction of movement of a magnetic field of the component (1), on which the relative movement between the magnetic field and the conductor bar (5, 5 ') a voltage (U) arises which can be fed to an evaluation electronics (4).
2. Sensoreinheit nach Anspruch 1 , 2. Sensor unit according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung (U) durch eine Ladungs trennung im Leiterstab (5, 5‘) erzeugt wird, der vorteilhaft auf einem Träger (21 ) sitzt, der vorzugsweise wenigstens eine Biegelinie (22) auf weist.  characterized in that the voltage (U) is generated by a charge separation in the conductor bar (5, 5 '), which advantageously sits on a support (21), which preferably has at least one bending line (22).
3. Sensoreinheit nach Anspruch 1 oder 2, 3. Sensor unit according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterstab (5, 5‘) Teil eines Leiter drahtes (24 bis 27) ist.  characterized in that the conductor rod (5, 5 ') is part of a conductor wire (24 to 27).
4. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. Sensor unit according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Trägers (21 ) je weils wenigstens ein Leiterstab (5, 5‘) vorgesehen ist.  characterized in that at least one conductor bar (5, 5 ') is provided on both sides of the carrier (21).
5. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Sensor unit according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterdraht (24 bis 27) mäander förmig ausgebildet ist.  characterized in that the conductor wire (24 to 27) is meandering.
6. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. Sensor unit according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstäbe (5, 5‘) auf den beiden Seiten des Trägers (21 ) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, und dass vorteilhaft hinter den Leiterstäben (5, 5‘) des Trägers (21 ) ei ne hochpermeable Schicht liegt. characterized in that the conductor bars (5, 5 ') are connected to one another in an electrically conductive manner on the two sides of the carrier (21), and that advantageously a highly permeable layer lies behind the conductor bars (5, 5 ') of the carrier (21).
7. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. Sensor unit according to one of claims 1 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterstab (5, 5‘) auf der einen Seite des Trägers (21 ) die Bewegung des Bauteiles (1 ) und der Leiterstab auf der anderen Seite des Trägers (21 ) eine Bewegungsungenauigkeit und/oder Form-/Lageabweichung des Bauteiles (1 ) erfasst.  characterized in that the conductor rod (5, 5 ') on one side of the carrier (21) the movement of the component (1) and the conductor rod on the other side of the carrier (21) an inaccuracy of movement and / or shape / position deviation of the Component (1) detected.
8. Sensoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 8. Sensor unit according to one of claims 1 to 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (21 ) mit der Auswerteelektronik (4) verbunden ist.  characterized in that the carrier (21) is connected to the evaluation electronics (4).
9. Sensor-Geber-System zur Erfassung von zumindest rotatorischen und linearen Bewegungen, mit wenigstens einem magnetischen Pol aufwei senden Bauteil und wenigstens einer den Polen zugeordneten Sen soreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 9. Sensor-encoder system for detecting at least rotary and linear movements, with at least one magnetic pole having a component and at least one sensor unit assigned to the poles according to one of claims 1 to 8.
10. Sensor-Geber-System nach Anspruch 9, 10. Sensor-encoder system according to claim 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 ) ein Encoder ist, der vor teilhaft mit den magnetischen Polen ( 1 7) versehen ist.  characterized in that the component (1) is an encoder which is partially provided with the magnetic poles (1 7).
1 1 . Sensor-Geber-System nach Anspruch 9 oder 10, 1 1. Sensor-transmitter system according to claim 9 or 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Pole (1 7) durch  characterized in that the magnetic poles (1 7) by
Permanentmagnete oder Elektromagnete gebildet sind, die auf dem En coder (1 ) vorgesehen sind, oder dass der Encoder (1 ) zur Bildung der Pole (1 7) magnetisiert ist.  Permanent magnets or electromagnets are formed, which are provided on the encoder (1), or that the encoder (1) is magnetized to form the poles (17).
12. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , 12. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Leiterstäbe (5) an die Polteilung angepasst ist.  characterized in that the arrangement of the conductor bars (5) is adapted to the pole pitch.
1 3. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 12, 1 3. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit wenigstens zwei Lei- terstäbe (5, 5‘) aufweist, sich über 360° erstreckt und ein vorteilhaft mindestens eine Referenzmarke aufweisendes Magnetisierungsmuster mit gleichmäßiger Polteilung aufweist, oder dass die Sensoreinheit we nigstens zwei Leiterstäbe (5, 5‘) aufweist, sich über 360° erstreckt und ein Magnetisierungsmuster mit ungleichmäßiger Polteilung aufweist. characterized in that the sensor unit at least two lines tersstangen (5, 5 '), extends over 360 ° and advantageously has at least one reference mark magnetization pattern with uniform pole pitch, or that the sensor unit we at least two conductor rods (5, 5'), extends over 360 ° and one Has magnetization patterns with uneven pole pitch.
14. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 13, 14. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 13,
dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (21 ) mehrere Leiterstäbe (5, 5‘) für unterschiedliche Signalauswertungen vorgesehen sind.  characterized in that a plurality of conductor bars (5, 5 ') are provided on the carrier (21) for different signal evaluations.
15. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, 15. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 14,
dadurch gekennzeichnet, dass längs des Bauteiles (1 ) wenigstens zwei Sensoreinheiten (2) angeordnet sind.  characterized in that at least two sensor units (2) are arranged along the component (1).
16. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 15, 16. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 15,
dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (1 ) so magnetisiert ist, dass eine Amplituden- und/oder Frequenzmodulation möglich ist, und/oder dass das Bauteil (1 ) nach dem Nonius-Prinzip absolut kodiert ist.  characterized in that the component (1) is magnetized such that amplitude and / or frequency modulation is possible, and / or that the component (1) is absolutely coded according to the vernier principle.
17. Sensor-Geber-System nach einem der Ansprüche 9 bis 16, 17. Sensor-encoder system according to one of claims 9 to 16,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Beeinflussung der Signalhöhe die Pole (17) des Bauteiles (1 ) in y-Richtung gezielt unterschiedlich positio nierbar sind.  characterized in that in order to influence the signal level, the poles (17) of the component (1) can be positioned differently in the y direction.
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