ES2201986T3 - Sensor de angulos de direccion. - Google Patents
Sensor de angulos de direccion.Info
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Abstract
Sensor de ángulos de dirección (1) con un disco de códigos (2) que muestra una codificación de ángulos (3) que puede explorarse ópticamente y con una exploración óptica de la codificación de ángulos (3), en donde se dispone de al menos un elemento emisor (11), que emite señales ópticas (12), y de al menos un elemento receptor (23) que recibe las señales (12) que exploran la codificación de ángulos (3), en donde entre en el al menos un elemento emisor (11) y el al menos un elemento receptor (23) está dispuesto al menos un conductor de luz (8), que desvía las señales emitidas por el al menos un elemento emisor (11), y en donde el al menos un elemento emisor (11) está dispuesto sobre una placa de circuito impreso (14), caracterizado porque el conductor de luz (8) está dispuesto sobre la placa de circuito impreso (14), en donde el conductor de luz (8) muestra al menos una escotadura (13) para alojar el elemento emisor (11) o los elementos emisores.
Description
Sensor de ángulos de dirección.
La invención se refiere a un sensor de ángulos de
dirección con un disco de códigos que muestra una codificación de
ángulos que puede explorarse ópticamente y con una exploración
óptica de la codificación de ángulos, en donde se dispone de al
menos un elemento emisor, que emite señales ópticas, y de al menos
un elemento receptor que recibe las señales que exploran la
codificación de ángulos.
Con la creciente difusión de sistemas de
regulación para regular la dinámica de traslación de vehículos de
motor, ha aumentado considerablemente la importancia de los sensores
de ángulos de dirección. Este tipo de sensores tienen la misión de
generar una señal que sea característica del ángulo de dirección o
de la variación del ángulo de dirección de un vehículo. Para esto
normalmente está unido un elemento codificador, en especial un disco
de códigos, rígidamente al árbol de dirección. Al disco de códigos
está subordinada una exploración, que está fijada respecto al chasis
o al árbol de dirección y que está prevista para leer el código del
disco de códigos. Un posible principio para la exploración del disco
de códigos puede consistir en una exploración óptica. Con ello se
han aplicado al disco de códigos unas marcas en forma de dientes o
escotaduras, que pueden explorarse por ejemplo mediante una barrera
óptica. El mecanismo de exploración puede estar compuesto de un
diodo luminoso y un receptor luminoso o de varios elementos
constructivos de este tipo.
Para poder garantizar una exploración con
seguridad de funcionamiento es necesario, en un estado de la técnica
de este tipo, disponer en un lado del disco de códigos los elementos
emisores y en el otro lado del disco de códigos los elementos
receptores. Para esto es necesario disponer los elementos emisores y
receptores con precisión y seguridad de funcionamiento, para que se
garantice que las señales emitidas exploren correctamente la
codificación de ángulos y que las detecten los elementos receptores.
El estado de la técnica conocido prevé con ello que los elementos
receptores y emisores estén dispuestos directamente en el disco de
códigos, para poder garantizar una detección precisa de la
codificación de ángulos.
El inconveniente de este estado de la técnica es
que los elementos emisores y receptores deben disponerse con
independencia de la codificación de ángulos del disco de códigos, lo
que conlleva un elevado gasto en cuanto a las sujeciones a preparar
para los elementos emisores y receptores.
Del documento DE 41 37 670 A1 se ha dado a
conocer una estructura conductora de luz de iluminación en la que,
partiendo de una fuente luminosa, entran señales luminosas en la
estructura conductora de luz y se distribuyen, a través de
diferentes superficies de reflexión, en la estructura conductora de
luz.
Del documento JP 11231814 se ha dado a conocer un
conductor de luz que desvía, con desplazamiento de eje, un rayo
luminoso que parte de una fuente luminosa. Con ello se sujeta el
conductor de luz encajado sobre la fuente luminosa.
Del documento DE 4243778 A1 se ha dado a conocer
un sensor de ángulos de dirección que muestra un disco de código de
varias pistas, en donde las pistas de códigos son exploradas
ópticamente por un sensor de exploración.
Del documento EP 0 922 627 A1 se ha dado a
conocer un sensor de ángulos de dirección del género expuesto.
La presente invención se ha impuesto por ello la
misión de poner a disposición un sensor de ángulos de dirección, que
remedie los inconvenientes del estado conocido de la técnica.
Asimismo se quiere mantener reducida la pérdida de señal entre la
salida de las señales desde el elemento emisor y la entrada de las
señales en el conductor de luz.
Esta misión es resuelta conforme a la invención
con un sensor de ángulos de dirección del tipo descrito al comienzo,
por medio de que éste muestra las particularidades de la
reivindicación 1.
El sensor de ángulos de dirección conforme a la
invención tiene con ello la ventaja esencial de que los elementos
emisores y receptores no tienen que aplicarse directamente al disco
de códigos o a la codificación de ángulos. A causa de la disposición
de un conductor de luz entre el elemento emisor y la codificación de
ángulos y/o el elemento receptor y la codificación de ángulos es
posible, conforme a la invención, mantener los elementos emisores
y/o los elementos receptores a cierta distancia del disco de
códigos, que se puentea a través del conductor de luz o de los
conductores de luz. A causa de las propiedades del conductor de luz,
los elementos emisores y receptores pueden disponerse entre sí y
sujetarse en diferentes planos y bajo diferentes ángulos.
La invención tiene además la ventaja de que el
conductor de luz muestra al menos una escotadura para alojar el
elemento emisor o los elementos emisores. Mediante una escotadura de
este tipo, que en especial rodea por completo la región del elemento
emisor que emite las señales ópticas, se consigue que se minimice la
pérdida de señal entre la salida de las señales desde el elemento
emisor y la entrada de las señales en el conductor de luz.
En una configuración ventajosa de la invención,
el conductor de luz escalona las señales emitidas. Un conductor de
luz de este tipo se dispone de forma ventajosa entre los elementos
emisores y el disco de códigos, de tal forma que puede realizarse al
mismo tiempo una exploración de la codificación de ángulos en varios
puntos del disco de códigos. A causa del empleo de varias
exploraciones desplazadas en fase de la codificación de ángulos
puede formarse a partir de las señales exploradas una palabra
codificada, a partir de la cual puede determinarse el ángulo de
dirección o la variación del ángulo de dirección.
De forma ventajosa se ha previsto con ello que el
al menos un conductor de luz muestre diferentes ramales de conductor
de luz para las señales escalonadas. De esta forma puede realizarse
con un menor número de elementos emisores una exploración en
diferentes puntos, dispuestos con desplazamiento de fase entre
ellos, de la codificación de ángulos.
Para desviar las señales en el al menos un
conductor de luz puede estar previsto conforme a la invención que el
conductor de luz y/o los ramales de conductor de luz muestren planos
de reflexión. Mediante estos planos de reflexión definidos se
garantiza que las señales ópticas sean guiadas de tal manera a
través del conductor de luz o del ramal de conductor de luz, que
pueda realizarse con seguridad de funcionamiento una exploración de
la codificación de ángulos.
En otra configuración de la invención cada ramal
de conductor de luz muestra dos planos de reflexión, que desvían las
señales en cada caso 90º con relación a un plano ortogonal respecto
al disco de códigos. Por medio de esto se consigue que el elemento
emisor o receptor pueda aplicarse con un ángulo de 90º respecto al
disco de códigos. Una aplicación y sujeción así de los elementos
emisores y receptores ha demostrado en la práctica ser especialmente
ventajosa.
En una forma de ejecución especialmente preferida
de la invención sólo se dispone de un elemento emisor. En especial
mediante el empleo de un conductor de luz entre el único elemento
emisor y la codificación de ángulos, que desvía y escalona las
señales emitidas y muestra diferentes ramales de conductor de luz,
puede aplicarse el sensor de ángulos de dirección con un gran ahorro
de corriente.
Una variante de la invención se caracteriza
porque el conductor de luz muestra, en el lado vuelto hacia el disco
de códigos, unos segmentos de salida para una salida definida de las
señales desde el conductor de luz, que descomponen las señales en la
dirección de la codificación de ángulos. Estos segmentos de salida
minimizan una pérdida de señal durante la salida de las señales
ópticas desde el conductor de luz y confieren una mayor intensidad
de señal en la dirección de la codificación de ángulos.
Para ello puede estar previsto de forma ventajosa
que los segmentos de salida muestren una sección transversal de tipo
lente convergente. Una sección transversal de este tipo muestra unas
particularidades que descomponen las señales en la dirección de la
codificación de ángulos.
En una ejecución especialmente preferida de la
invención se ha previsto que los elementos emisores y receptores
estén dispuestos en el mismo lado del disco de códigos. Esto puede
conseguirse en especial por medio de que se disponga, por ejemplo,
un conductor de luz con ramales de conductor de luz entre el
elemento emisor y el disco de códigos, que desvíe las señales
ópticas un ángulo total de 180º con respecto a un plano dispuesto
ortogonalmente al disco de códigos y empaquete las señales en la
dirección de la codificación de ángulos. En el mismo lado del disco
de códigos puede estar dispuesto el elemento receptor directamente
en la región de la codificación de ángulos.
Con ello puede estar previsto de forma ventajosa
que los elementos emisores y receptores estén dispuestos sobre una
placa de circuito impreso. Esto tiene la ventaja de que sólo es
necesario prever una placa de circuito impreso para los elementos
emisores y receptores.
En otra forma de ejecución de la invención las
señales emitidas exploran ópticamente, varias veces, la codificación
de ángulos. En especial a partir de una exploración simultánea,
desplazada en fase, de la codificación de ángulos puede llegarse de
forma fiable al ángulo de dirección o a la variación del ángulo de
dirección.
Una variante de la invención prevé con ello que
la codificación de ángulos muestre dos o cuatro pistas de códigos.
Según el tipo la codificación de la codificación de ángulos pueden
ser ventajosas dos o cuatro pistas de códigos para una determinación
óptima del ángulo de dirección.
En un perfeccionamiento de la invención se han
dispuesto los ramales de conductor de luz en forma de V o W según el
número de pistas de códigos. Una disposición en forma de V es
adecuada en especial para explorar una codificación de ángulos con
dos pistas de códigos, una en forma de W para cuatro pistas de
códigos.
En otra ejecución de la invención se ha previsto
que los elementos emisores muestren al menos un diodo luminoso. Un
diodo luminoso es especialmente apropiado como elemento emisor,
porque muestra una vida útil muy elevada, un bajo consumo de
potencia, una reducida temperatura de funcionamiento pero una
suficiente intensidad luminosa.
Como elementos receptores pueden emplearse con
preferencia fotodiodos. Los fotodiodos son especialmente adecuados
en unión a diodos luminosos como elementos receptores.
En otra ejecución de la invención las señales
emitidas muestran una cadencia. Una cadencia de este tipo, con la
que los elementos emisores emiten señales ópticas solamente durante
un tiempo muy corto, conlleva en especial un ahorro adicional de
corriente.
Otros detalles y ejecuciones ventajosos de la
invención pueden deducirse de la siguiente descripción, en la que se
describe y explica con más detalle la invención con base en el
ejemplo de ejecución representado en el dibujo.
Aquí muestran:
la fig. 1: un sensor de ángulos de dirección en
una vista perspectiva;
la fig. 2: un corte a través del sensor de
ángulos de dirección según la fig. 1; y
las figs. 3, 4 y 4a: un conductor de luz en
diferentes vistas.
En la fig. 1 se ha representado un sensor de
ángulos de dirección que muestra un disco de códigos 2 con una
codificación de ángulos 3. La codificación 3 muestra a su vez dos
pistas de códigos 4 y 5. El disco de códigos 2 está acoplado con
ello, solidario en rotación, a un árbol de dirección 7 de un
vehículo de motor. Para determinar el ángulo de dirección o una
variación de ángulos de dirección se explora ópticamente la
codificación de ángulos 3, para lo que en esta figura se dispone de
unos elementos emisores que no se ven, que emiten unas señales
ópticas, un conductor de luz 8 que escalona y desvía las señales y
dos ramales de conductor de luz 9 y 10, además de unos elementos
receptores que reciben las señales.
En la fig. 2, que muestra un corte a través del
sensor de ángulos de dirección 1 o del conductor de luz 8, queda
claro cómo las señales 12 emitidas por el elemento emisor 11, en
este caso exclusivamente un diodo luminoso, atraviesan el conductor
de luz 8, son desviadas y escalonadas por el mismo y exploran la
codificación de ángulos 3 o las pistas de códigos 4 y 5.
Las señales 12 emitidas por el elemento emisor 11
se reflejan en primer lugar en un primer plano de reflexión 18, se
escalonan y desvían 90º con relación a un plano ortogonal respecto
al disco de códigos 2. Después de la primera reflexión las señales
12 escalonadas discurren en paralelo al disco de códigos 2. En otros
planos de reflexión 19 y 20, en total 4, que están dispuestos
verticalmente sobre los puntos a explorar del disco de códigos 2 con
un ángulo definido, las señales 12 escalonadas son desviadas de
forma correspondiente 90º en la dirección de la codificación de
ángulos 3.
Asimismo el conductor de luz 8 muestra en el lado
vuelto hacia el disco de códigos 2 cuatro segmentos de salida 22
para una salida definida de las señales 12 desde el conductor de luz
8, que descomponen las señales 12 en la dirección de la codificación
de ángulos 13 o bien de la pista de códigos 4 ó 5. Los segmentos de
salida 22 muestran con ello una sección transversal de tipo lente
convergente.
En el lado del disco de códigos 2 vuelto hacia
los segmentos de salida 22 se han dispuesto en total cuatro
elementos receptores 23, con preferencia fotodiodos. Los elementos
receptores 23 reciben con ello las señales que salen en los cuatro
segmentos de salida 22 y pasan por la codificación de ángulos 3. Los
elementos receptores 23 están soldados de forma ventajosa sobre la
misma placa conductora 14 que el elemento emisor 11 por medio de los
puntos de soldadura 17, lo que tiene la ventaja de que el elemento
emisor 11 y los elementos receptores 23 están dispuestos en el mismo
lado del disco de códigos 2 y sólo es necesario que se disponga de
una conexión eléctrica para el sistema electrónico de
exploración.
Si ahora se gira el disco de códigos 2 a causa de
un giro del volante o de un giro del árbol de dirección, a causa de
las señales 12 exploradas, que varían en el tiempo y que se valoran
en una unidad de valoración no representada, se determina el ángulo
de dirección o una variación del ángulo de dirección.
De la figura 2 puede deducirse además que el
conductor de luz 8 prevé una escotadura 13 para alojar el elemento
emisor 11. El conductor de luz 8 está montado con ello sobre una
placa de circuito impreso 14, sobre la que también está dispuesto el
elemento emisor 11 y está soldada con los puntos de soldadura 17. La
escotadura 13, que está ejecutada a modo de una depresión
cilíndrica, abraza el elemento emisor 11.
La fig. 3 muestra la vista frontal del conductor
de luz 8. Pueden reconocerse claramente la escotadura 13, los cuatro
segmentos de salida 22 y los diferentes planos de reflexión 18, 19 y
20, en los que se reflejan de tal modo las señales ópticas 12, que
son desviadas por el elemento emisor 11 no representado en la fig.
3, a través del conductor de luz 8, hasta los segmentos de salida
22.
De la fig. 4, que muestra la vista en planta
sobre el conductor de luz 8, puede reconocerse claramente que el
conductor de luz 8 está configurado en forma de V con los dos
segmentos de conductor de luz 9 y 10. La fig. 4a muestra un corte a
través de un segmento de salida 22 con el plano de reflexión 19
correspondiente.
Asimismo las figs. 3 y 4 muestran unos taladros
cilíndricos 24 para fijar el conductor de luz 8 sobre la placa de
circuito impreso 14.
En el ejemplo de ejecución mostrado la
exploración de las pistas de códigos 4 y 5 se realiza con
desplazamiento de fase, por lo que los segmentos de salida 22 están
dispuestos, con una exploración de solamente dos pistas de códigos 4
y 5, en los ramales de conductor de luz 9 y 10 dispuestos en forma
de V. Con una exploración de cuatro pistas de códigos puede estar
previsto conforme a la invención que los ramales de conductor de luz
discurran en forma de W.
Claims (16)
1. Sensor de ángulos de dirección (1) con un
disco de códigos (2) que muestra una codificación de ángulos (3) que
puede explorarse ópticamente y con una exploración óptica de la
codificación de ángulos (3), en donde se dispone de al menos un
elemento emisor (11), que emite señales ópticas (12), y de al menos
un elemento receptor (23) que recibe las señales (12) que exploran
la codificación de ángulos (3), en donde entre en el al menos un
elemento emisor (11) y el al menos un elemento receptor (23) está
dispuesto al menos un conductor de luz (8), que desvía las señales
emitidas por el al menos un elemento emisor (11), y en donde el al
menos un elemento emisor (11) está dispuesto sobre una placa de
circuito impreso (14), caracterizado porque el conductor de
luz (8) está dispuesto sobre la placa de circuito impreso (14), en
donde el conductor de luz (8) muestra al menos una escotadura (13)
para alojar el elemento emisor (11) o los elementos emisores.
2. Sensor de ángulos de dirección (1) según la
reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un
conductor de luz (8) descompone las señales emitidas (12).
3. Sensor de ángulos de dirección (1) según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el al menos un
conductor de luz (8) muestra diferentes ramales de conductor de luz
(9, 10) para las señales descompuestas (12).
4. Sensor de ángulos de dirección (1) según la
reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque el conductor de
luz y/o los ramales de conductor de luz (9, 10) muestran unos planos
de reflexión (18, 19, 20) para desviar las señales (12).
5. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada
ramal de conductor de luz (9, 10) muestra dos planos de reflexión
(18, 19, 20), que desvían las señales (12) en cada caso 90º con
relación a un plano ortogonal respecto al disco de códigos (2).
6. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se
dispone exclusivamente de un elemento
emisor (11).
emisor (11).
7. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
conductor de luz (8) muestra, en el lado vuelto hacia el disco de
códigos, unos segmentos de salida (22) para una salida definida de
las señales (12) desde el conductor de luz (8), que integran las
señales (12) en la dirección de la codificación de ángulos (3).
8. Sensor de ángulos de dirección (1) según la
reivindicación 7, caracterizado porque los segmentos de
salida (22) muestran una sección transversal de tipo lente
convergente.
9. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
elementos emisores y receptores (11, 23) están dispuestos en el
mismo lado del disco de códigos (2).
10. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
elementos emisores y receptores (11, 23) están dispuestos sobre una
placa de circuito impreso (14).
11. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
señales emitidas (12) exploran ópticamente, varias veces, la
codificación de ángulos (3).
12. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
codificación de ángulos (3) muestra dos pistas de códigos (4, 5) o
cuatro pistas de códigos.
13. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los
ramales de conductor de luz (9, 10) están dispuestos en forma de V o
de W según el número de pistas de códigos (4, 5).
14. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
al menos un elemento emisor (11) muestra al menos un diodo
luminoso.
15. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al
menos un elemento receptor (23) muestra al menos un fotodiodo.
16. Sensor de ángulos de dirección (1) según una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las
señales emitidas (12) muestran una cadencia.
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