ITBZ970042A1

ITBZ970042A1 - ADJUSTMENT DEVICE.

Info

Publication number: ITBZ970042A1
Application number: IT97BZ000042A
Authority: IT
Inventors: Helmut Plener; Gerhard Tritt; Klaus Volz
Original assignee: Robert Seuffer Gmbh & Co
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-01-31
Also published as: IT1296380B1

Description

D E S C R I Z I Ο Ν E D E S C R I Z I Ο Ν E

L’invenzione riguarda un dispositivo di regolazione con uno statore e con un rotore regolabile in diverse posizioni angolari rispetto allo statore. The invention relates to an adjustment device with a stator and with a rotor adjustable in different angular positions with respect to the stator.

Nel caso di un tale dispositivo di regolazione conformato ad esempio come interruttore rotante, le diverse posizioni angolari corrispondono a diverse posizioni di comando. Nel caso di usuali interruttori rotanti i desiderati collegamenti elettrici nelle varie posizioni di comando vengono realizzati con l’aiuto di contatti ad esempio sottoforma di molle a lamina o simili. In the case of such an adjustment device which is configured for example as a rotary switch, the different angular positions correspond to different operating positions. In the case of usual rotary switches, the desired electrical connections in the various control positions are made with the help of contacts, for example in the form of leaf springs or the like.

Compito dell’invenzione è di realizzare un dispositivo del tipo citato inizialmente, in cui le varie posizioni di comando sono definite senza contatti. The aim of the invention is to produce a device of the type mentioned initially, in which the various control positions are defined without contacts.

Questo compito viene secondo l’invenzione risolto per il fatto che sul rotore è disposto in modo non girevole un magnete permanente, che un sensore bidimensionale di campo magnetico sostanzialmente parallelo al piano in cui viene ruotato il campo magnetico creato dal magnete permanente é collegato in modo non girevole con lo statore ed è disposto dirimpetto al magnete permanente in modo da non toccarlo e che il sensore di campo magnetico fornisce un segnale proporzionale alla posizione angolare del magnete permanente. According to the invention, this task is solved by the fact that a permanent magnet is arranged in a non-rotatable manner on the rotor, that a two-dimensional magnetic field sensor substantially parallel to the plane in which the magnetic field created by the permanent magnet is rotated is connected in such a way. not rotatable with the stator and is arranged opposite the permanent magnet so as not to touch it and that the magnetic field sensor provides a signal proportional to the angular position of the permanent magnet.

Il sensore bidimensionale di campo magnetico è conformato in modo da rilevare bidimensianalmente, cioè in X e Y componenti in un piano giacente parallelo al piano in cui si trova la linea di collegamento tra polo nord e polo sud, una rotazione del magnete permanente attorno ad un asse di rotazione il quale si estende perpendicolarmente alla linea di collegamento fra il polo nord e il polo sud del magnete permanente. Un tale sensore bidimensionale di campo magnetico può essere fot'mato da piastre di campo (Rohrbach, Handbuch fur experimentelle Spannungsanalyse VDI Verlag, 1983, pagina 544,545; Profas/Pfeifer, Handbuch der industriellen Messtechnick, 5 edizione, Oldenbourg, pagine 146,147). Il piano in cui viene ruotato il campo magnetico creato dal magnete permanente è il piano in cui si muove la linea di collegamento fra polo nord e polo sud all'atto della rotazione attorno all’asse a ciò perpendicolare. Il sensore di campo magnetico, il quale funge da sensore dell’angolo di rotazione, rileva senza contatti la posizione del campo magnetico, indipendentemente dalla sua intensità di campo. La posizione del campo magnetico viene misurata nel piano orizzontale e la sua angolazione viene data rispetto ad una posizione iniziale precedentemente definita. The two-dimensional magnetic field sensor is shaped in such a way as to detect two-dimensional, i.e. in X and Y components in a plane lying parallel to the plane in which the connection line between the north and south poles is found, a rotation of the permanent magnet around a axis of rotation which extends perpendicular to the line connecting the north and south poles of the permanent magnet. Such a two-dimensional magnetic field sensor can be photographed by field plates (Rohrbach, Handbuch fur experimentelle Spannungsanalyse VDI Verlag, 1983, page 544,545; Profas / Pfeifer, Handbuch der industriellen Messtechnick, 5 edition, Oldenbourg, pages 146,147). The plane in which the magnetic field created by the permanent magnet is rotated is the plane in which the connecting line between the north and south poles moves when rotating around the axis perpendicular to this. The magnetic field sensor, which acts as a rotation angle sensor, detects the position of the magnetic field without contacts, regardless of its field strength. The position of the magnetic field is measured in the horizontal plane and its angle is given with respect to a previously defined initial position.

Il magnete permanente è disposto possibilmente vicino, ad esempio 1-2 mm , alla superficie del sensore bidimensionale di campo magnetico, in modo che le linee di campo del campo magnetico attraversino perpendicolarmente rispettivamente quasi perpendicolarmente gli elementi semiconduttori (piastre di campo). Il magnete permanente può avere una induzione magnetica dell’ordine di grandezza di 20-50 mT. Il sensore bidimensionale di campo magnetico può essere conformato come elemento costruttivo di un comando integrato, in forma di un chip. The permanent magnet is arranged as close as possible, for example 1-2 mm, to the surface of the two-dimensional magnetic field sensor, so that the field lines of the magnetic field traverse the semiconductor elements (field plates) perpendicularly or almost perpendicularly. The permanent magnet can have a magnetic induction of the order of magnitude of 20-50 mT. The two-dimensional magnetic field sensor can be configured as a construction element of an integrated control, in the form of a chip.

Preferibilmente lo statore, sul quale è guidato in modo girevole il rotore, come pure il sensore di campo magnetico rispettivamente l’elemento costruttivo elettronico nel quale è integrato il sensore di campo magnetico, è collegato con una piastra portante. Sulla piastra portante possono essere previsti ulteriori elementi costruttivi elettrici o elettronici, i quali sono collegati con il sensore di campo magnetico rispettivamente con il comando integrato in cui si trova il sensore di campo magnetico. I segnali di uscita del sensore di campo magnetico, i quali possono essere segnali analogici, ad esempio tensioni di uscita analogiche, vengono valutati nel comando integrato rispettivanente negli elementi costruttivi a ciò associati o rispettivamente ulteriormente trattati. La piastra portante può ad esempio essere conformata come circuito stampato. Preferably the stator, on which the rotor is rotatably guided, as well as the magnetic field sensor or the electronic construction element in which the magnetic field sensor is integrated, is connected with a bearing plate. Further electrical or electronic construction elements can be provided on the carrier plate, which are connected to the magnetic field sensor or to the integrated control in which the magnetic field sensor is located. The output signals of the magnetic field sensor, which can be analog signals, for example analog output voltages, are evaluated in the respective integrated control in the associated construction elements or further processed respectively. The carrier plate can, for example, be shaped like a printed circuit.

Il dispositivo elettrica di regolazione è utilizzabile nella maniera di un interruttore rotante elettrico, le posizioni angolari corrispondendo alle posizioni di comando dell’ interruttore rotante. The electric adjustment device can be used in the manner of an electrical rotary switch, the angular positions corresponding to the control positions of the rotary switch.

Inoltre il dispositivo elettrico di regolazione può esere usato come disposizione di potenziometro senza contatti, le varie posizioni angolari corrispondendo a corrispondenti regolazioni di potenziometro (potenziometri) rispettivamente a punti di presa di una parte di tensione. Per mezzo di opportuna valutazione dei segnali di uscita del sensore di campo magnetico possono essere regolate rispettivamente comandate anche altre grandezze fisiche, in particolare elettriche. Il rotore può essere ruotata di 360°, entro questo campo angolare potendo essere previste opportune posizioni di comando. Furthermore, the electrical adjustment device can be used as a contactless potentiometer arrangement, the various angular positions corresponding to corresponding potentiometer adjustments (potentiometers) respectively to tapping points of a voltage part. By means of suitable evaluation of the output signals of the magnetic field sensor, other physical quantities, in particular electrical ones, can also be controlled or controlled. The rotor can be rotated by 360 °, within this angular range, suitable control positions can be provided.

Si ottiene una alta risoluzione per le varie posizioni angolari in particolare perchè le posizioni possono essere distribuite su un campo angolare di 360°. Inoltre il dispositivo elettrico di regolazione è adatto per le diagnosi e per il bus. In paragone ai sistemi meccanici si ottiene una maggiore durata nel tempo. E’ necessario solo un spazialmente piccolo montaggio meccanico. Inoltre il dispositivo è adatto come SMD. finche in situazioni ambientali difficili è possibile un utilizzo senza problemi. E’ necessario solamente un ridotto lavoro di cablaggio in presenza di interfaccia seriali. Il sistema è atto ad essere calibrato. Inoltre si ottiene una riduzione degli errori di comando di dieci volte rispetto a sistemi meccanici. Come già spiegato è possibile una soluzione chip on bord. A high resolution is obtained for the various angular positions in particular because the positions can be distributed over an angular field of 360 °. In addition, the electric control device is suitable for diagnostics and for the bus. Compared to mechanical systems, a longer life is achieved. Only a spatially small mechanical assembly is required. Also the device is suitable as an SMD. as long as problem-free use is possible in difficult environmental situations. Only a small amount of wiring work is required in the presence of serial interfaces. The system is capable of being calibrated. In addition, a reduction in control errors of ten times is obtained compared to mechanical systems. As already explained, a chip on border solution is possible.

Sulla base delle figure vengono descritti più in dettaglio esempi di realizzazione dell’invenzione. On the basis of the figures, examples of implementation of the invention are described in more detail.

Si mostra: It shows:

in figura 1 schematicamente un primo esempio di realizzazione , in figure 1 schematically a first embodiment example,

in figura 2 schematicamente un secondo esempio di reai izzazione e in figure 2 schematically a second embodiment example e

in figura 3 schematicamente un terzo esempio di realizzazione. in figure 3 schematically a third embodiment example.

Gli esempi di realizzazione mostrati nelle figure possiedono uno statore 1 ed un rotore 2. Il rotore 2 è girevole attorno ad un asse 8. Lo statore 1 è collegato in modo fisso con una piastra portante 5. Inoltre un elemento costruttivo elettrico 9, il quale può comprendere un comando intergrato, è collegato in modo fisso, ad esempio con la tecnica SDM, con la piastra portante 5 conformata ad esempio come circuito stampato. L’elemento costruttivo elettrico 9 contiene un sensore bidimensionale di campo magnetico A, al quale giace dirimpetto ad una distanza d un magnete permanente 3 disposto sul rotore 2. La distanza d fra il magnete permanente 3 e il sensore bidimensionale di cmpo magnetico A è tenuta il più possibile piccola e può misurare 1-2 mm. The embodiments shown in the figures have a stator 1 and a rotor 2. The rotor 2 is rotatable around an axis 8. The stator 1 is fixedly connected to a bearing plate 5. Furthermore, an electrical construction element 9, which it can comprise an integrated control, it is connected in a fixed way, for example with the SDM technique, with the supporting plate 5 shaped for example as a printed circuit. The electrical construction element 9 contains a two-dimensional magnetic field sensor A, to which it lies opposite at a distance d a permanent magnet 3 arranged on the rotor 2. The distance d between the permanent magnet 3 and the two-dimensional magnetic sensor A is kept as small as possible and can measure 1-2mm.

Il sensore bidimensionale di campo magnetico 4 fornisce in dipendenza della posizione angolare attorno all’asse 8 e con riferimento allo statare 1 rispettivamente al sensore fisso di campo magnetico A una componente X ed una componente Y di un segnale di uscita. Queste due componenti possono essere analoghe tensioni di uscita del sensore di campo magnetico A. Queste due componenti possono eventualmente essere potenziate ed essere interrelate in modo tale che riproducano una informazione sulla posizione angolare del magnete permanente 3 rispettivamente del rotore 2 fissato ad esso in modo non ruotabile rispetto ad una posizione di riferimento fissa eventualmente prevista sullo statore 1. The two-dimensional magnetic field sensor 4 provides an X component and a Y component of an output signal depending on the angular position around the axis 8 and with reference to the station 1 respectively to the fixed magnetic field sensor A. These two components can be analogous output voltages of the magnetic field sensor A. These two components can possibly be enhanced and be interrelated in such a way that they reproduce an information on the angular position of the permanent magnet 3 or of the rotor 2 fixed to it in a non rotatable with respect to a fixed reference position possibly provided on the stator 1.

Nell’esempio di realizzazione mostrato nella figura 1 il rotore 1 possiede una sporgenza 7 di rotore. La sporgenza 7 di rotore si estende attraverso una apertura 6 del circuito stampato 5. Sul lato inferiore della sporgenza di rotore 7 è previsto il magnete permanente 3. Esso giace, come già spiegato, a ridotta distanza dirimpetto al sensore bidimensionale di campo magnetico 4. L’elemento costruttivo 9, nel quale è integrato il sensore bidimensionale di campo magnetico 4, si trova nell’esempio di realizzazione della figura 1 sul lato superficiale inferiore della piastra portante 5. Lo statore 1 si trova sul lato superficiale superiore della piastra portante 5. finche la parte sostanziale del rotore 2 si trova sul lato superficiale superiore della piastra portante 5. Nel caso di una piastra portante 5 sufficientemente sottile il magnete permanente 3 nel rotore 2 può essere disposto anche in un piano nel quale giace la superficie superiore della piastra portante 5 oppure poco al di sopra di esso. In the embodiment example shown in Figure 1, the rotor 1 has a rotor protrusion 7. The rotor projection 7 extends through an opening 6 of the printed circuit 5. The permanent magnet 3 is provided on the lower side of the rotor projection 7. It lies, as already explained, at a reduced distance opposite the two-dimensional magnetic field sensor 4. The construction element 9, in which the two-dimensional magnetic field sensor 4 is integrated, is located in the embodiment example of Fig. 1 on the lower surface side of the carrier plate 5. The stator 1 is located on the upper surface side of the carrier plate 5 . as long as the substantial part of the rotor 2 lies on the upper surface side of the carrier plate 5. In the case of a sufficiently thin carrier plate 5, the permanent magnet 3 in the rotor 2 can also be arranged in a plane in which the upper surface of the plate lies carrying 5 or slightly above it.

Nell’esempio di realizzazione secondo la figura 2 l’elemento costruttivo 9 con il sensore di campo magnetico 4 si trova sul lato superficiale superiore della piastra portante 5. finche lo statore 1 e il rotore 2 sono previsti sul lato superficiale superiore della piastra portante 5. Lo statore 1 funge da alloggiamento per l’elemento costruttivo 9. finche nel caso di questo esempio di realizzazione il magnete permanente 3 previsto sul lato inferiore del rotore 2 giace a ridotta distanza dirimpetto al sensore di campo magnetico 4 sull’elemento costruttivo 9. In the embodiment example according to Fig. 2, the construction element 9 with the magnetic field sensor 4 is located on the upper surface side of the carrier plate 5. as long as the stator 1 and rotor 2 are provided on the upper surface side of the carrier plate 5 The stator 1 acts as a housing for the constructive element 9. as long as in the case of this embodiment the permanent magnet 3 provided on the lower side of the rotor 2 lies at a reduced distance opposite the magnetic field sensor 4 on the constructive element 9.

Il rotore 2 può assumemere diverse posizioni angolari rispetto allo statore 1. Il rotore 2 può all’atto di ciò essere portato in modo graduato o in modo non graduato nelle diverse posizioni angolari. Queste posizioni angolari possono essere determinate da dispositivi, come quelli noti ad esempio per usuali interruttori rotanti. Ad esempio per mezzo di una disposizione rotore - statore possono essere raggiunte posizioni angolari rispettivamente posizioni di comando come quelle descritte nel documento DE 44 27 833 a nel modello di utilità tedesco G 9407 825. The rotor 2 can assume different angular positions with respect to the stator 1. The rotor 2 can at this time be brought in a graduated or non-graduated way in the different angular positions. These angular positions can be determined by devices, such as those known for example for usual rotary switches. For example by means of a rotor - stator arrangement, angular positions or control positions such as those described in DE 44 27 833 a in the German utility model G 9407 825 can be reached.

Nell’esempio di realizzazione mostrato nella figura 3 il sensore di campo magnetico 4 giace quale chip senza alloggiamento, disposto direttamente sullo statore 1 e collegato a questo. Inoltre il sensore di campo magnetico 4 può essere collegato con la superficie dello statore 1 oppure essere stampato direttamente ad iniezione in esso. L’alloggiamento e il sensore di campo magnetico possono essere adattati in maniera opportuna alla rispettiva applicazione tecnica. Inoltre è possibile un montaggio diretto del sensore di campo magnetico sulla piastra portante 5 conformata in particolare come circuito stampato. Il rotore 2 con i1 magnete permanente 3 è disposto a distanza (ad esempio 1-2 mm) al di sotto del sensore di campo magnetico 4. I rotori 2 degli esempi di realizzazione possono essere ruotati di 360°. Le desiderate posizioni di comando rispettivamente posizioni angolari possono essere distribuite lungo questo campo angolare. In the example of embodiment shown in Figure 3, the magnetic field sensor 4 lies as a chip without housing, arranged directly on the stator 1 and connected to it. Furthermore, the magnetic field sensor 4 can be connected to the surface of the stator 1 or be directly injection molded therein. The housing and the magnetic field sensor can be suitably adapted to the respective technical application. Furthermore, a direct mounting of the magnetic field sensor on the carrier plate 5 is possible, particularly in the form of a printed circuit. The rotor 2 with the permanent magnet 3 is arranged at a distance (for example 1-2 mm) below the magnetic field sensor 4. The rotors 2 of the exemplary embodiments can be rotated by 360 °. The desired control positions or angular positions can be distributed along this angular range.

Per compensare le tolleranze costruttive l’asse di rotore 8 è preferibilmente centrabile rispetto al sensore di campo magnetico 4. Questa centraggio può avvenire in modo elettronico per mezzo di calibratura in un comando traduttore collegato al sensore di campo magnetico. To compensate for construction tolerances, the rotor axis 8 is preferably centerable with respect to the magnetic field sensor 4. This centering can take place electronically by means of calibration in a translator command connected to the magnetic field sensor.

Claims

R I V E N D IC A Z I O N I the. Regulating device with a stator and with a rotor adjustable in different angular positions relative to the stator, characterized in that a permanent magnet (3) is arranged in a non-rotatable manner on the rotor (2), and a two-dimensional field sensor (4) magnetic substantially parallel to the plane in which the magnetic field created by the permanent magnet (3) is rotated is connected in a non-rotatable way with the stator (1) and is arranged opposite the permanent magnet (3) so as not to touch it and that the sensor (4) of the magnetic field provides a signal proportional to the angular position of the permanent magnet (3).

Adjustment device according to claim 1, characterized in that the magnetic field sensor (4) and the stator (1) are firmly connected to a carrier plate (5).

Adjustment device according to claim 1 or 2, characterized in that the stator (1) and the magnetic field sensor (4) are arranged on the same surface side of the carrier plate (5).

Adjustment device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stator (1) with the rotor (2) supported thereon is arranged on a surface side of the carrier plate (5) and the sensor (4 ) of the magnetic field is arranged on the other surface side of the carrier plate (5) and that the rotor (2) has a rotor protrusion (7) which protrudes through an opening (6) of the carrier plate (5).

5. Regulating device according to claim 4, characterized in that the permanent magnet (3) is arranged on the rotor projection (7).

Adjustment device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angular positions of the rotor (2) correspond to the operating positions of an electric rotary switch.

Adjustment device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angular positions of the rotor (2) correspond to the settings of a potentiometer.

Adjustment device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor (2) is rotatable through 360 °.

9. Adjustment device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the axis (8) of the rotor is centerable with respect to the magnetic field sensor (4).