WO1997002660A1 - Berührungsloser rotationsschalter mit mindestens drei schaltpositionen - Google Patents
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- H03K2217/94057—Rotary switches
- H03K2217/94068—Rotary switches with magnetic detection
Definitions
- Non-contact rotary switch with at least three switching positions
- the invention relates to a non-contact rotary switch with at least three switching positions.
- the Hall sensor which supplies a Hall voltage that is proportional to the applied transverse magnetic field.
- the Hall sensor and evaluation circuit can be integrated together as an integrated circuit (IC) on a chip.
- IC integrated circuit
- the integrated signal evaluation There are three different possibilities for the integrated signal evaluation: a linear output signal, a switching (digital) output signal and the evaluation of the differential signal of two sensors.
- FIG. 1 shows the structure of the rotary switch schematically next to one another in two different sectional views
- FIGS. 2 and 3 the magnet development using the example of two or five sensors / segments
- Figure 3 is a diagram of the dependence of the magnetic flux on the angle of rotation alpha.
- a lock rotor 1 is shown, into which two segment-shaped magnets 2, 3 are injected in the axial direction and radially magnetized.
- the lock rotor 1 is usually made of plastic and with the
- Lock cylinder mechanically connected. Radial to the lock rotor 1 are two magnetic field sensors 4, 5, as can be seen better in the right part of FIG. 1.
- FIG. 2 shows a development of the magnet segments 2, 3 on one level.
- the rest position (middle position)
- a magnetic flux flows through the sensor so that an external magnetic field cannot disturb the state of the sensor. This is of great advantage with regard to security against burglary.
- the rotor 1 rotates through an angle alpha, the magnetic field is lowered by the sensor at the end of the magnetic segment, as shown in FIG. When falling below the
- the sensor threshold changes the switching signal at the output of the IC.
- the number of sensors or magnet segments depends on the number of desired visual conditions.
- FIG three An embodiment with five sensors "X" and associated segments is shown, which already allows the detection of five switching positions in addition to the rest position.
- coding switches can accordingly also be implemented.
Landscapes
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Abstract
Im Rotor (1) werden in axialer Richtung aufeinanderfolgend mindestens zwei segmentförmige Dauermagneten (2, 3) angeordnet, denen radial zum Rotor (1) lagefest angeordnete Magnetfeldsensoren (4, 5) zugeordnet werden. In einer Ruhestellung stehen alle Magnetsegmente (2, 3) den jeweiligen Sensoren (4, 5) gegenüber, wodurch sie deren Magnetfluß wahrnehmen. Durch Drehen des Rotors (1) in eine andere Schaltposition ergibt sich jeweils eine andere Kombination von einander gegenüberstehenden bzw. nicht-gegenüberstehenden Magnetsegmenten (2, 3) und Magnetfeldsensoren (4, 5), so daß mit den verschiedenen Schaltpositionen jeweils verschiedene Kombinationen der Schaltsignale der Sensoren (4, 5) korrespondieren, die als Schaltzustand des Rotationsschalters auswertbar sind.
Description
Beschreibung
Berührungsloser Rotationsschalter mit mindestens drei Schalt- Positionen
Die Erfindung betrifft einen berührungslosen Rotationsschal¬ ter mit mindestens drei Schaltpositionen.
Insbesondere bei Personenkraftwagen besteht gegenwärtig ein Trend, mindestens einige der bisher verwendeten mechanischen Schalter durch berührungslose Schalter mit Magnetfeldsensoren zu ersetzen. Hauptbestandteil eines solchen Schalters ist meistens ein Hall-Sensor, der eine Hall-Spannung liefert, die proportional zum anliegenden transversalen Magnetfeld ist. Durch die Verwendung von Silizium als Halbleitermaterial las¬ sen sich Hall-Sensor und Auswerteschaltung zusammen als inte¬ grierter Schaltkreis (IC) auf einem Chip integrieren. Für die integrierte Signalauswertung gibt es dabei drei unterschied¬ liche Möglichkeiten: ein lineares Ausgangssignal, ein schal- tendes (digitales) Ausgangssignal und die Auswertung des Dif¬ ferenzsignals zweier Sensoren.
Auε dem DE 94 15 257 Ul ist bereits ein Näherungsschalter mit drei Schaltpositionen bekannt, durch den der Zustand des Schloßzylinders in einer Kraftfahrzeugtür für die Zentralver¬ riegelung abgefragt werden soll. Im einzelnen sollen drei Zu¬ stände erkannt werden: Schloßzylinder in Ruhe, nach links ge¬ dreht oder nach rechts gedreht (Öffnen oder Schließen der Kfz-Türe) . Zur Lösung wird dort ein Mikroschalter mit einer auf eine positive oder negative Magnetflußdifferenz reagie¬ renden dualen Auswerteschaltung vorgeschlagen, der durch einen in der Ruhestellung des Schloßzylinders mittig oberhalb der beiden Hall-Sensoren befindlichen Auslösekörper, der durch Drehen deε Schloßzylinders in eine außermittige Position bringbar ist, geschaltet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen berührungs¬ losen Rotationsschalter mit mindestens drei Schaltpositionen zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies gelöst durch einen Rotationsschal¬ ter
- mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Rotor, in dem in axialer Richtung aufeinanderfolgend mindestens zwei segment- förmige, radial aufmagnetisierte Dauermagneten angeordnet sind,
- und mit jeweils einem der Dauermagneten zugeordneten Ma¬ gnetfeldsensoren, die in axialer Richtung aufeinanderfolgend radial zum Rotor lagefest angeordnet sind, und die bei gegen¬ überstehenden zugehörigen Magnetsegmenten deren Magnetfluß wahrnehmen und bei nicht-gegenüberstehenden zugehörigen Ma¬ gnetsegmenten keinen Magnetfluß wahrnehmen und jeweils ein entsprechendes Schaltsignal erzeugen,
- wobei in einer Ruhestellung des Rotors alle MagnetSegmente den zugehörigen Magnetfeldsensoren gegenüberstehen,
- und wobei durch Drehen des Rotors in eine andere Schaltpo- sition eine jeweils andere Kombination von einander gegen¬ überstehenden bzw. nicht-gegenüberstehenden MagnetSegmenten und Magnetfeldsensoren auftritt, so daß mit den verschiedenen Schaltpositionen jeweils verschiedene Kombinationen der Schaltsignale der Magnetfeldsensoren korrespondieren, die als Schaltzustand des Rotationsschalters auswertbar sind.
Die Erfindung wird anhand der Figuren der Zeichnung noch nä¬ her erläutert. Es zeigt:
Figur 1 nebeneinander in zwei verschiedenen geschnittenen Ansichten schematisch den Aufbau des Rotationsschalterε,
Figur 2 und 3 die Magnetentfaltung am Beispiel von zwei bzw. fünf Sensoren/Segmenten,
Figur 3 ein Diagramm der Abhängigkeit des Magnetflusses vom Drehwinkel Alpha.
Im linken Teil der Figur 1 ist ein Schloßrotor 1 dargestellt, in den in axialer Richtung zwei segmentförmige Magneten 2,3 eingespritzt und radial aufmagnetisiert sind. Der Schloßrotor 1 ist in der Regel aus Kunststoff hergestellt und mit dem
Schloßzylinder mechanisch verbunden. Radial zum Schloßrotor 1 stehen zwei Magnetfeldsensoren 4,5, wie dies im rechten Teil der Figur 1 besser erkennbar ist.
Daε erfindungsgemäße Funktionsprinzip ist insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, die eine Abwicklung der Magnetsegmente 2,3 auf eine Ebene zeigt. In Ruhestellung (Mittelstellung) steht, wie dargestellt, immer ein Dauermagnet oberhalb des zugehörigen Sensors. Hierdurch fließt ein Magnetfluß durch den Sensor, so daß ein externes Magnetfeld den Zustand des Sensors nicht stören kann. Dies ist von großem Vorteil hin¬ sichtlich der Einbruchεicherheit. Wenn der Rotor 1 sich um einen Winkel Alpha dreht, dann wird am Ende des Magnetsegmentes das Magnetfeld durch den Sensor abgesenkt, wie in Figur 4 dargestellt. Bei Unterschreiten des
Sensorschwellwertes ändert sich das Schaltsignal am Ausgang des ICs.
Aus der Figur 4 iεt erkennbar, daß die Toleranzen auf die Schaltpunkte aufgrund der steilen Flanke der dargestellten Kurve relativ klein und unempfindlich für die Toleranzen des Magneten und des Sensors sind. Die Kurve wurde für einen Abstand von 1 mm vom Hall-IC zur Polfläche aufgenommen. Gemesεen wurde die radiale Induktion.
Die Anzahl der Senεoren bzw. der Magnetsegmente ist abhängig von der Anzahl der gewünschten Sehaltzustände. In Figur drei
ist ein Ausführungsbeispiel mit fünf Sensoren "X" und zugehö¬ rigen Segmenten dargestellt, das bereits die Erfassung von fünf Schaltpositionen zusätzlich zur Ruhestellung erlaubt. Mit einem erfindungsgemäß aufgebautem Rotationsschalter können demnach auch Codierschalter realisiert werden.
Claims
1. Berührungsloser Rotationsschalter mit mindestens drei Schaltpositionen,
- mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Rotor (1) , in dem in axialer Richtung aufeinanderfolgend mindestenε zwei segmentförmige, radial aufmagnetisierte Dauermagneten (2,3) angeordnet sind,
- und mit jeweils einem der Dauermagneten (2,3) zugeordneten Magnetfeldsensoren (4,5) , die in axialer Richtung aufeinan¬ derfolgend radial zum Rotor (1) lagefest angeordnet sind, und die bei gegenüberstehenden zugehörigen MagnetSegmenten (2,3) deren Magnetfluß wahrnehmen und bei nicht-gegenüberstehenden zugehörigen Magnetsegmenten (2,3) keinen Magnetfluß wahrneh¬ men und jeweils ein entsprechendeε Schaltsignal erzeugen,
- wobei in einer Ruhestellung des Rotors (1) alle Magnetsegmente (2,3) den zugehörigen Magnetfeldsensoren (4,5) gegenüberstehen,
- und wobei durch Drehen des Rotors (1) in eine andere Schaltposition eine jeweils andere Kombination von einander gegenüberstehenden bzw. nicht-gegenüberεtehenden
Magnetsegmenten (2,3) und Magnetfeldsensoren (4,5) auftritt, so daß mit den verschiedenen Schaltpositionen jeweils ver¬ schiedene Kombinationen der Schaltsignale der Magnetfeldsensoren (4,5) korrespondieren, die als Schaltzu- stand des Rotationsschalterε auswertbar sind.
Applications Claiming Priority (2)
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ID=8010022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 1995-06-30 DE DE29510696U patent/DE29510696U1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1996-06-14 WO PCT/DE1996/001054 patent/WO1997002660A1/de active Application Filing
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