FR2512208A3 - Speed sensor for stepped rotation of shaft - uses integrated hall effect sensor with Schmitt trigger circuit providing digital output - Google Patents

Speed sensor for stepped rotation of shaft - uses integrated hall effect sensor with Schmitt trigger circuit providing digital output Download PDF

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FR2512208A3
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Werner Herden
Heinz Leiber
Klaus Neidhard
Hans Neu
Hermann Roozenbeek
Gunter Schmidt
Erich Zabler
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets

Abstract

A wheel (1) is fixed onto a shaft (2) whose rotational speed is to be measured. The wheel has several permanent magnetic pole elements around its periphery. These successive pole elements are of alternate magnetic pole polarity. A fixed detector (3) is positioned facing the peripheral surface of the wheel. This detector contains a linear Hall effect detector which is integrated on a common substrate with a Schmitt trigger circuit (5) to form a hybrid circuit of thick and thin film component technologies. Compensating components are mounted on these circuits. The Schmitt trigger provides a digital output signal each time the Hall effect detector senses a zero value.

Description

L'invention concerne un dispositif pour détecter la vitesse de rotation d'un arbre, lequel porte une roue émettrice constituée par un aimant annulaire, ou bien une couç ronne dentée. The invention relates to a device for detecting the speed of rotation of a shaft, which carries a transmitting wheel constituted by an annular magnet, or else a toothed crown.

L'invention a pour but de créer un dispositif permettant la détection de la vitesse de rotation dans des systèmes incrémentaux ou bien segmentaires, et qui puisse être d'une application autant que possible universelle, par exemple pour l'allumage totalement électronique à bobines (VSZ), pour l'électronique numérique d'un moteur (DNE), pour l'allumage à bobines et à transistors (Tsz) , pour les systèmes électriques d'allumage ou d'inJection sans contact, pour la protection antiblocage (Â3s).  The invention aims to create a device for detecting the speed of rotation in incremental or segmental systems, and which can be of universal application as much as possible, for example for fully electronic ignition with coils ( VSZ), for digital engine electronics (DNE), for coil and transistor ignition (Tsz), for contactless ignition or injection systems, for anti-lock protection (Â3s) .

Pour les détections des fluctuations de l'induction par suite de modifications du flux magnétique sur des aimants annulaires (roues polaires) ou bien sur des couronnes dentées de démarreurs, on peut prévoir de façon pleinement efficace un dispositif caractérisé en ce que, vis-à-vis de la zone de bordure de la roue émettrice, est placé un circuit linéaire intégré de Hall auquel est raccordé un déclencheur de Schmitt commandé par ce circuit intégré de Hall.  For the detection of fluctuations in induction as a result of changes in the magnetic flux on annular magnets (polar wheels) or else on starter crowns, a device can be provided which is fully effective, characterized in that, opposite -vis the edge zone of the transmitting wheel, is placed a linear integrated Hall circuit to which is connected a Schmitt trigger controlled by this integrated Hall circuit.

L'avantage particulier réside ici en ce que les signaux de vitesse de rotation sont obtenus sous forme numérique qui, 3n conséquence, peuvent être facilement traités ou décomptés à l'aide de microcalculateurs. The particular advantage here resides in that the rotational speed signals are obtained in digital form which, consequently, can be easily processed or deducted using microcomputers.

L'inventioh va être expliquée plus en détail en se référant à deux exemples de réalisation représentés sur les dessins ci-joints dans lesquels t
- la figure I représente un exemple de réalisation de l'invention dans lequel une roue polaire est utili sée,
- la figure 2 représente un autre exemple de réalisation de l'invention dans lequel une roue émettrice dentée est utilisée.
The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments shown in the accompanying drawings in which t
FIG. I represents an exemplary embodiment of the invention in which a pole wheel is used,
- Figure 2 shows another embodiment of the invention in which a toothed transmitting wheel is used.

Dans le cas de l'exemple de réalis;tion selon la figure 1 il est prévu une roue polaire 1 en forme de disque, placée sur un arbre 2 dont la vitesse de rotation doit être détectée et restituée sous forme numérique. La roue polaire 1 comporte, sur sa zone de bordure, une pluralité de piles magnétiques permanents qui alternent en direction périphérique de la roue polaire et qui sont indiqués par des pâles sud S et des pôles nord N.Pour détecter les modifications d'induction intervenant lors de la rotation de la roue polaire 1 il est prévu un détecteur fixe 3, portant sur sa face frontale tournée vers la surface périphérique de la roue polaire i, un circuit linéaire intégré de Hall 4, intégré sur une puce semi-conductrice et monté sur une plaque de substrat commune avec un détecteur de Schmitt 5 intégré sur une autre puce. Â la sortie 6 on peut prélever des signaux numériques, non représentés, qui prennent naissance chaque fois que l'induction en face du circuit intégré de Hall franchit la valeur zéro ou une valeur se situant au voisinage de zéro. In the case of the exemplary embodiment; tion according to Figure 1 there is provided a pole wheel 1 in the form of a disc, placed on a shaft 2 whose speed of rotation must be detected and restored in digital form. The polar wheel 1 comprises, on its border area, a plurality of permanent magnetic batteries which alternate in the peripheral direction of the polar wheel and which are indicated by pale south S and north poles N. To detect the changes in induction occurring during the rotation of the pole wheel 1 a fixed detector 3 is provided, carrying on its front face turned towards the peripheral surface of the pole wheel i, an integrated linear circuit of Hall 4, integrated on a semiconductor chip and mounted on a common substrate plate with a Schmitt 5 detector integrated on another chip. At output 6 you can take digital signals, not shown, which arise each time the induction opposite the Hall integrated circuit crosses the value zero or a value located near zero.

Dans le cas de l'exemple de réalisation selon la figure 2, il est prévu une roue émettrice Il qui est équipée sur sa zone de bordure de dents rectangulaires 12 entre leaquelles est chaque fois prévu un intervalle de dents 13. La roue émettrice 11 est placée sur un arbre indiqué en coupe par 14, dont la vitesse de rotation doit 8trie détectée par induction.A cet effet, vis-aris de la surface périphérique de la roue émettrice 11, est placé un circuit linéaire intégré de Hall 15 contre la face arrière duquel est placé un aijiant 16 en forme de bâtonnet polarisé dans le sens longitudinal et engendrant un flux magnétique élevé qui traverse le circuit in tégré de Hall lorsque celui-ci est en face d'une des dents de la roue émettrice 11 en fer doux. Lorsque, au lieu d'une dent 12, un intervalle 13 se trouve devant le circuit intégré de Hall 15, le flux magnétique traversant le circuit intégré de
Hall est notablement plus faible. La tension de sortie du circuit intégré de Hall 15 est alors notablement plus basse que pour une des dents 12.
In the case of the exemplary embodiment according to FIG. 2, there is provided a transmitting wheel II which is fitted on its border zone with rectangular teeth 12 between the leagues which is each time provided with an interval of teeth 13. The transmitting wheel 11 is placed on a shaft indicated in section by 14, whose speed of rotation must 8trie detected by induction. To this end, vis-a-vis the peripheral surface of the emitting wheel 11, is placed a linear integrated circuit of Hall 15 against the face behind which is placed an aijiant 16 in the shape of a rod polarized in the longitudinal direction and generating a high magnetic flux which crosses the integrated circuit of Hall when this is opposite one of the teeth of the emitting wheel 11 in soft iron . When, instead of a tooth 12, an interval 13 is located in front of the Hall 15 integrated circuit, the magnetic flux passing through the integrated circuit
Hall is notably weaker. The output voltage of the Hall integrated circuit 15 is then notably lower than for one of the teeth 12.

Pour convertir les variations d'induction, il est prévu, comme dans le premier exemple de réalisation, un déclencheur de Schmitt 17 qui est monté en même temps que le circuit intégré de Hall 15 et que l'aimant permanent 16 sur une plaque de substrat 18. Cette plaque de substrat peut porter sur son recto ou son verso (non identifiable sur le dessin) des résistances de compensation rapportées par la technique des couches minces ou des couches épaisses, et qui peuvent être réglées à la valeur correcte par exemple par un rayon laser. To convert the induction variations, there is provided, as in the first embodiment, a Schmitt trigger 17 which is mounted at the same time as the Hall integrated circuit 15 and that the permanent magnet 16 on a substrate plate 18. This substrate plate may bear on its front or back (not identifiable in the drawing) compensation resistors reported by the thin film or thick film technique, and which can be adjusted to the correct value for example by a laser ray.

Dans les deux exemples de réalisation, on part de ce qu'une puce semi-conductrice est prévue pour le circuit linéaire intégré de Hall 4 ou bien 15, tandis que le déclencheur de Schmitt 5 ou bien 17 est intégré sur une seconde puce semi-conductrice. Selon une variante de réalisation de l'invention, le circuit intégré de Hall et le déclencheur de Schmitt peuvent entre tous les deux intégrés sur une puce semi-conductrice unique commune.  In the two exemplary embodiments, it is assumed that a semiconductor chip is provided for the integrated linear circuit of Hall 4 or else 15, while the Schmitt trigger 5 or else 17 is integrated on a second semi-chip conductive. According to an alternative embodiment of the invention, the Hall integrated circuit and the Schmitt trigger can both be integrated on a common single semiconductor chip.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour détecter la vitesse de rotation d'un arbre, lequel porte une roue émettrice constituée par un aimant annulaire, ou bien une couronne dentée, dispositif caractérisé en ce que, vis-à-vis de la zone de bordure de la roue émettrice, est placé un circuit linéaire intégré de 1.- Device for detecting the speed of rotation of a shaft, which carries a transmitting wheel constituted by an annular magnet, or else a ring gear, device characterized in that, vis-à-vis the border area of the transmitting wheel, is placed an integrated linear circuit of Hall (4, 15) auquel est raccordé un déclencheur de Schmitt commandé par ce circuit intégré de Hall. Hall (4, 15) to which is connected a Schmitt trip device controlled by this integrated Hall circuit. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégré de Hall et le déclencheur de Schmitt sont intégrés sur une puce semi-conductrice commune. 2.- Device according to claim 1, characterized in that the Hall integrated circuit and the Schmitt trigger are integrated on a common semiconductor chip. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit intégré de Hall est disposé sur une première puce conductrice et le déclencheur de Schmitt aur une seconde puce conductrice, ces deux puces conductrices étant disposées sur un hybride commun. 3.- Device according to claim 1, characterized in that the Hall integrated circuit is disposed on a first conductive chip and the Schmitt trigger has a second conductive chip, these two conductive chips being arranged on a common hybrid. 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que I'hypr,ide comporte des possibilités de compensation notamment sous la forme de bandes résistantes rapportées par la technique des couches minces ou des couches épaisses.  4.- Device according to claim 3, characterized in that I'hypr, ide includes compensation possibilities in particular in the form of resistant bands reported by the technique of thin layers or thick layers.
FR8209884A 1981-08-29 1982-06-07 Speed sensor for stepped rotation of shaft - uses integrated hall effect sensor with Schmitt trigger circuit providing digital output Granted FR2512208A3 (en)

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DE3134296 1981-08-29

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FR8209884A Granted FR2512208A3 (en) 1981-08-29 1982-06-07 Speed sensor for stepped rotation of shaft - uses integrated hall effect sensor with Schmitt trigger circuit providing digital output

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IT (1) IT1152099B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2590746A1 (en) * 1985-11-26 1987-05-29 Duss Maschf Retroactive speed control for universal electric motor
EP0404701A1 (en) * 1989-06-23 1990-12-27 Eaton S.A.M. Hall effect rotation sensor
US8624586B2 (en) 2008-10-10 2014-01-07 Continental Automotive France Hall effect measuring device

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EP0404701A1 (en) * 1989-06-23 1990-12-27 Eaton S.A.M. Hall effect rotation sensor
FR2648914A1 (en) * 1989-06-23 1990-12-28 Eaton Sa Monaco HALL EFFECT ROTATION SENSOR
US8624586B2 (en) 2008-10-10 2014-01-07 Continental Automotive France Hall effect measuring device

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FR2512208B3 (en) 1983-07-22
IT1152099B (en) 1986-12-24
IT8222991A0 (en) 1982-08-26

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