CN103620416A - 用于确定设备转速的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定设备转速的方法，在此，所述设备具有转速发送器，在所述转速发送器上设有分布在径向圆周上的段，在此，所述设备具有相对于转速发送器基本上位置固定的传感器，所述方法包括：持续地确定所有段相对于传感器的通过时间；通过相加所有段的通过时间持续地确定转速发送器的周转时间；以及由周转时间持续地确定转速；其中，在一个段相对于传感器每次通过之后确定周转时间，其中，使用所有段的最新的通过时间用于确定每个周转时间。各个段的长度的受生产条件限制而导致的不同不会对速度的计算造成负面的影响，因为总是分析处理用于一个整圈的时间。尽管如此，仍可以在段每次经过时给出最新的速度值。

Description

用于确定设备转速的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定设备转速的方法。
背景技术
常规地，以周期性的间隔测量周转持续时间以检测转速，由此以周期性的间隔确定转速。也公开了，实施脉冲计数用于确定转速，所述脉冲计数通过转速发送器（例如，磁轮）产生，所述转速发送器被分成段（例如磁轮的极）。在此，每个预定时间计数脉冲并且据此在考虑电动机的极对数量的情况下确定转速。此外，还公开了，确定脉冲之间的时间，据此计算转速。
上述的常规的方法均具有作为缺点的相对粗糙的分辨率的缺点。这个原因尤其在于，为了检测转速，实施电动机的轴的全部周转的旋转持续时间周转持续时间测量用于检测转速。在旋转慢的设备或在受限于遭受快速的转速波动的设备中，两次测量之间的时间可能大于电动机旋转一圈的时间基数，例如，所述时间基数取决于电子馈电电压的馈电频率。由此，例如识别快速的转速下降的识别以及相应的调节不利地滞后。进一步地，由于各个段（例如，磁轮上的极）的不对称的分配划分的原因，由各个转速发送器段（例如，在磁轮上）的时间测量不能精确地确定转速。
在设备旋转非常慢的情况下，周转时间可能长于时间基数，所述时间基数对应于预期的脉冲之间的固定的时间间隔。不利地，通过上述公开的方法不能精确地确定转速。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种更好的用于确定转速的方法。
所述任务通过用于确定设备的转速的方法解决，在此，所述设备具有一个转速发送器，在所述转速发送器上设有分布在径向圆周上的段，在此，所述设备具有相对于转速发送器基本上位置固定的传感器，所述方法包括：
—持续地确定所有段相对于传感器的通过时间，
—通过相加所有段的通过时间持续地确定转速发送器的周转时间，以及
—由所述周转时间持续地确定转速；其中，根据每个段相对于传感器的通过确定周转时间，在此，使用所有段的最新的通过时间用于确定每个周转时间。
借助于本发明的方法，设备的转速有利地比用常规的方法更精确地并且更频繁地确定，因此，总是使用所有段的最后确定的通过时间来确定总周转持续时间的当前值。其原因在于，在一个段在传感器前面每次通过之后确定总周转时间，因此，转速也频繁得多地并且更新地确定。因此有利地实现，对设备的突然的转速变化更快地进行反应。
根据本发明的方法的一个优选的改进方案，段具有不同的弧长。因此，即使在所述段的通过这种方式形成的不对称构型中也支持当前周转持续时间或者设备转速的精确检测。所述方法因此有利地与段长度的具体设计无关。
在一个有利的改进方案中：转速发送器设计成磁轮，其中，段的数量与磁轮的极的数量相关，其中，段的数量最多与极的数量相同。因此，有利地支持本方法的简单的设计和适配并且支持转速检测的高精度。
在一个有利的改进方案中：转速发送器的段通过软件技术实现。通过这种方式，本发明的方法以简单的方式实施，不需要设备的硬件适配。
附图说明
下面借助于三个附图详细地说明本发明。附图主要用于解释发明的基本原理。具体的尺寸、结构特征或者任何参数都不能从所述附图中获得。
在附图中示出了：
图1用于实施根据本发明的方法的划分成多个段的转速发送器的原理图；
图2旋转一整圈后的转速发送器的原理图；
图3又旋转一个段后的转速发送器的原理图。
具体实施方式
图1以原理图示出了设计成电动机（未示出）的磁轮10的转速发送器，其中，磁轮10具有均匀分布在其径向圆周上的8个极30。每个极30在结构方面对应一个具有北极或南极的磁极。例如，磁轮10可设计成用于电动工具的电动机的风机磁轮。由于转速确定技术方面的原因，具有极30的磁轮10的圆周被划分成4个单独的弧形段A、B、C、D，其中，每两个极30归入一个段A、B、C、D。极30的数量和段A、B、C、D的数量是相关的且必须具有至少两个，其中，段A、B、C、D的数量最大可与极30的数量相等。在图1-3的实施例中，段A、B、C、D的数量是极30的数量的一半（4个段，8个极）。
在附图中段A、B、C、D均具有相同的弧长，然而，段A、B、C、D也可分别具有不同的弧长且也如此地分布在磁轮10的径向圆周上。在电动机内设有相对磁轮10基本上位置固定的传感器20。传感器20用于检测所述段A、B、C、D在传感器20前方的通过时间。为此，传感器20能够检测每个段A、B、C、D的开始和结束，（例如，利用已知的光学或电感式的发送器原理）和由此可确定每个段A、B、C、D完全经过传感器20所需要的时间。在本发明的方法的上下文中，这些时间被称为段A、B、C、D的通过时间。
图2示出了磁轮10相对传感器20第一次完成一周后的原理图，其中，为了更好地理解本发明的方法，段A、B、C、D被标号。在此，A1对应段A在传感器20前面第一次完成一周或经过。B1对应段B在传感器20前面第一次完成一周或经过。C1对应段C在传感器20前面第一次完成一周或经过。D1对应段D在传感器20前面第一次完成一周或经过。电动机的磁轮10的转动方向通过转动方向箭头示出，其中，根据本发明的方法与转动方向无关。
从现在起，以周期性的间隔通过以下方式对所有的段A、B、C、D的确定的通过时间进行求和，用于检测磁轮10的总周转时间或者总周转持续时间：
t=A1+B1+C1+D1（磁轮10完成第一圈）
t.......确定周转时间的时间点。
图3示意性地示出了，如果磁轮10继续旋转一个段，则在时间点t1（在时间点t之后）进行下一周转持续时间的确定。在图3的实施例中，继续旋转一个段对应磁轮10的四分之一转。因此段A的标号从一提高为二。标号A2表示段A在传感器20前的通过时间并且已经借助于传感器20被第二次检测。为此，段A已经第二次在传感器20前经过。
现在，将段A的最新的通过时间A2和段B、C、D的已经检测到的通过时间用于确定磁轮10的周转时间。这能够以下面的数学方式表示：
t1=B1+C1+D1+A2
t1.......确定周转时间的时间点。
如果磁轮10又继续旋转一个段（未示出），则在时间点t2（在时间点t1之后）进行另一周转时间的确定。现在，使用段B的最新的通过时间B2和段C、D、A的已经检测到的通过时间用于确定磁轮10的总周转时间。由此，在时间点t2确定的周转时间通过以下的数学方式表示：
t2=C1+D1+A2+B2
t2.......确定周转时间的时间点。
如果磁轮10又继续旋转一个段（未示出），则在时间点t3（在时间点t2之后）进行磁轮10的旋转时间的确定，从而现在将段C的最新通过时间C2和段D、A、B的已经检测的通过时间用于计算周转持续时间。这可以通过以下的数学方式表示：
t3=D1+A2+B2+C2
t3.......确定周转时间的时间点。
如果磁轮10又继续旋转一个段，则在时间点t4（在时间点t3之后）进行旋转时间的另一确定，从而现在将段D的最新的通过时间D2和段A、B、C的已经检测到的通过时间用于确定磁轮10的周转持续时间。这可通过以下的数学方式表示：
t4=A2+B2+C2+D2（磁轮10完成第二圈）
t4.......确定周转时间的时间点。
通过本发明方法的借助于图1-3示出的实施例，在磁轮10的两圈之间进行四次周转时间检测或转速测量，因此，比在常规的方法中频繁得多。
从上述说明中还可以得出：磁轮10的周转时间的确定周期性地以时间间隔实施，所述时间间隔分别与每个段A、B、C、D在传感器20前方的通过相应。在此，为了检测所有的段A、B、C、D或者所述磁轮10的总周转持续时间，分别将每个段A、B、C、D的当前确定的通过时间用作部分周转时间。
通过这种方式，根据段的数量，有利地比通过上述的传统方法频繁得多地确定周转持续时间或者根据周转持续时间确定转速。因此，电动机的控制可以快得多地对转速的突然改变做出反应。有利地，例如可以非常迅速地实现所谓的反冲识别的安全功能性，所述反冲识别的安全功能性识别快速的转速下降并且实施电动机的关断或者对电动机实施合适的调节步骤。
通过本发明的方法，极对30（并且从而段A、B、C、D）的不对称的设置对实施的转速测量的精度没有不利的影响。
在电动机中的段A、B、C、D的实现优选地通过电子控制软件实施，因此，有利地一点也不需要电动机上的硬件的改变。通过这种方式支持各个段A、B、C、D的长度的简单的、成本低廉的和快速的改变。本发明适用于每一种具有磁轮（电枢/转子）的电动机，例如，适用于通用电机或者无刷直流电机。特别地，本发明对任意的电动机也非常有用，所述电动机用在电动工具中，其转速测量通过内部电子设备实施。
总而言之，提出一种基于段的周转持续时间测量用于确定设备的转速，其中，周转时间周期性地以与段通过相应的时间间隔确定。由于以段形式检测周转时间的原因，实现了更高的采样率，因此，有利地实施频繁得多的转速计算。与常规的方法相比，在时间基数相同的情况下可有利地检测低得多的转速。通过这种方式可有利地排除由于太慢的、过时的转速信息引起的调节滞后。根据本发明，提高了电动机的安全技术特征，所述安全技术特征要求实时的转速信息，例如电动工具情况下的反冲检测。
本发明的上述的特征以专业的方式变化或者重组对于专业人员是显而易见的。

Claims (6)

1.一种用于确定设备转速的方法，其中，所述设备具有转速发送器（10），在所述转速发送器上设有分布在径向圆周上的段（A，B，C，D），其中，所述设备具有相对于所述转速发送器（10）基本上位置固定的传感器（20），所述方法包括：
—持续地确定所有的段（A，B，C，D）相对于所述传感器（20）的通过时间，
—通过相加所有的段（A，B，C，D）的通过时间持续地确定所述转速发送器（10）的周转时间，以及
—由所述周转时间持续地确定转速；
其中，
—在一个段（A，B，C，D）相对于传感器（20）每次通过之后确定周转时间，其中，使用所有段（A，B，C，D）的最新的通过时间用于确定每个周转时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述段（A，B，C，D）具有不同的弧长。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述转速发送器（10）设计成磁轮，其中，所述段（A，B，C，D）的数量与所述磁轮的极（30）的数量相关，其中，所述段（A，B，C，D）的数量最多与所述极（30）的数量相同。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，所述转速发送器（10）的所述段（A，B，C，D）通过软件技术实现。
5.一种用于实施根据权利要求1-4任一项所述的方法的装置。
6.根据权利要求5所述的装置在电动机中的应用。
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