DE10126076A1 - Impulsgeber - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Impulsgeber (1) mit einer drehbar gelagerten Magnetscheibe (5), welche über ihren Umfang verteilte Magnetpole (30a, 30b) mit abwechselnder Polarität (N, S) aufweist und einem ortsfesten Verbindungsteil (2) aus magnetisch leitendem Material, das Magnetpole (30a, 30b) unterschiedlicher Polarität so miteinander verbindet, daß auf die Magnetscheibe (5) eine rastende Haltekraft ausgeübt wird. Dabei ist das Verbindungsteil (2) scheibenförmig ausgebildet und in axialer Richtung versetzt zu der Magnetscheibe (5) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Impulsgeber nach der Gattung des Hauptanspruchs, insbesondere zum quasikontinuierlichen Durchstimmen eines Frequenzsynthesizers.

Ein solcher Impulsgeber ist zum Beispiel aus der DE 81 30 371 U1 bekannt. Zum Erzeugen der Pulse ist eine permanentmagnetische Scheibe, über deren Umfang verteilt magnetische Pole wechselnder Polarität angeordnet sind, mit einer Welle verbunden, die eine Leiterplatte durchdringt und auf deren gegenüberliegender Seite ein Drehknopf befestigt ist. Mit einem geringen Abstand zum äußeren Umfang der permanentmagnetischen Scheibe ist auf der Leiterplatte ein Hall-Sensor angeordnet. Durch Drehung des Drehknopfes und der damit verbundenen permanentmagnetischen Scheibe werden in dem Hall-Sensor Impulse generiert. Zum Erzeugen einer Rastwirkung sind auf der Leiterplatte zwei U-förmige Rastteile angebracht. Sie bestehen aus einem magnetisierbaren Material und verbinden jeweils einen Nord- und einen Südpol magnetisch leitend. Die beiden Rastteile sind ebenfalls mit einem geringen Abstand am radial äußeren Umfang der permanentmagnetischen Scheibe angeordnet.

Der bekannte Impulsgeber mit Rastwirkung hat den Nachteil, daß der Hall-Sensor und die beiden Rastteile unabhängig voneinander auf der Leiterplatte angeordnet und fixiert werden. Zur zuverlässigen Funktion ist jedoch die relative Lage des Hall-Sensors bezüglich der Rastteile von entscheidender Bedeutung. Bei der Herstellung des bekannten Impulsgebers führt dies zu einem hohen Justieraufwand mit entsprechend hohen Fertigungskosten.

Der erforderliche große axiale sowie radiale Bauraum ist ein weiterer Nachteil des bekannten Impulsgebers. Insbesondere die am äußeren Umfang der permanentmagnetischen Scheibe angeordneten Rastteile mitsamt den Halterungen, in denen die Rastteile angeordnet sind, reduzieren die zur Bestückung der Leiterplatte verfügbare freie Fläche erheblich.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen einfach zu fertigenden Impulsgeber zu schaffen, dessen Platzbedarf gering ist.

Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Impulsgeber mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Impulsgeber weist eine permanentmagnetische Scheibe auf, über deren Umfang magnetische Pole wechselnder Polarität angeordnet sind, und die mit einem Drehknopf fest verbunden sein kann. In axialer Richtung versetzt zu der Magnetscheibe ist ein Verbindungsteil angeordnet, welches fest mit der Leiterplatte verbunden sein kann und aus einem magnetisch leitendem Material besteht. Durch die Ausbildung des Verbindungsteils als flache Scheibe, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des Drehknopf entspricht, ist der beanspruchte Bauraum auf der Leiterplatte in axialer sowie in radialer Richtung minimiert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Impulsgebers möglich.

Der erfindungsgemäße Impulsgeber ist in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Zusammenstellungszeichnung des erfindungsgemäßen Impulsgebers;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Impulsgeber in montiertem Zustand;

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Impulsgeber in montiertem Zustand als Teilaufriß;

Fig. 4 die Projektion der magnetischen Polaritäten der Magnetscheibe in Raststellung auf ein Verbindungsteil;

Fig. 5 ein Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Impulsgeber;

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungsteils in Raststellung sowie in Zwischenstellung; und

Fig. 7 ein näherungsweiser Verlauf der rastenden Haltekraft bei Betätigung des erfindungsgemäßen Impulsgebers.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Bauteile eines erfindungsgemäßen Impulsgebers 1 in einer Sprengzeichnung dargestellt. Ein Verbindungsteil 2, das aus einem magnetisch leitendem Material besteht, ist auf einer Leiterplatte 3 angeordnet und gemeinsam mit einem auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 3 angeordneten Achshalter 4 durch Verschrauben fixiert. Auf der von der Leiterplatte 3 abgewandten Seite des Verbindungsteils 2 ist eine Magnetscheibe 5 angeordnet, welche fest mit einem Drehknopf 6 verbunden ist. Der Drehknopf 6 und die Magnetscheibe 5 sind gemeinsam drehbar auf einer Achse 7 gelagert. Die Achse 7 weist an ihrem von dem Drehknopf 6 abgewandten Ende ein Außengewinde auf, mit dem sie eine Durchgangsöffnung 8 des Verbindungsteils 2 durchdringt und in ein Gewinde 9 des Achshalters 4 eingeschraubt ist.

Das die Achse 7 aufnehmende Innengewinde 9 ist in einen an dem Achshalter 4 angeordneten Zentrierstutzen 11 eingebracht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zentrierstutzen 11 ein zylinderförmiger Fortsatz, der an dem Achshalter 4 angeordnet ist, und in eine Zentrierausnehmung 12 der Leiterplatte 3 einführbar ist. Die Ausdehnung des Zentrierstutzens 11 in axialer Richtung ist dabei größer als die Dicke der Leiterplatte 3, so daß der Zentrierstutzen 11 zumindest teilweise in die Durchgangsöffnung 8 des Verbindungsteils 2 hineinragt. In den Achshalter 4 sind Durchgangsbohrungen 14a eingebracht, welche mit zweiten Durchgangsbohrungen 14b, die in der Leiterplatte 2 angeordnet sind, korrespondieren und durch die Schrauben 13 in entsprechende Innengewinde 15 des Verbindungsteils 2 einschraubbar sind. Das Verbindungsteil 2 wird damit auf der Leiterplatte 3 fixiert, wobei der Achshalter 4, die Leiterplatte 3 sowie das Verbindungsteil 2 verdrehgesichert miteinander verbunden sind. Das Klemmen der Leiterplatte 3 zwischen dem Verbindungsteil 2 und dem Achshalter 3 sorgt für eine hohe Belastbarkeit, so daß Stöße gegen den Drehknopf 6, wie sie bei der Benutzung auftreten können, keine mechanischen Schäden hervorrufen können.

Die Magnetscheibe 5 ist beispielsweise durch eine Klebeverbindung an einem Teil des Drehknopfs 6 fixiert. Durch die Schraubverbindung zwischen der Achse 7 und dem Achshalter 4 läßt sich der Abstand zwischen Magnetscheibe 5 sowie dem Verbindungsteil 2 einstellen, indem die Achse 7 in dem Achshalter 4 verdreht wird. Die Achse 7 ist dabei so bemessen, daß sich rückseitig des Achshalters 4 eine Kontermutter 10 auf das Gewinde der Achse 7 aufschrauben läßt. Mit Hilfe der Kontermutter 10 ist eine Verdrehsicherung der Achse 7 gewährleistet und der eingestellte Abstand fixiert.

Die Magnetscheibe 5 weist über ihren Umfang verteilt magnetische Pole abwechselnder Polarität auf, welche gleichmäßig über den Umfang verteilt sind. Insbesondere verläuft die Trennfläche zweier benachbarter Polaritäten durch die Mittelachse 23 des Impulsgebers 1. Das in seiner Grundgeometrie scheibenförmige Verbindungsteil 2 weist über einen Teil seines Umfangs mehrere Abschnitte 16 auf, welche durch Aussparungen 17 voneinander getrennt sind. Die Abschnitte 16 bilden dabei sich in radialer Richtung erstreckende Begrenzungsflächen 16a, 16b aus, welche einen Zwischenwinkel einschließen, der so groß ist, daß die Abschnitte 16 jeweils ein benachbartes magnetisches Polpaar abdecken. Die Aussparungen 17 sind demgemäß in ihre Geometrie so gewählt, daß zwischen den Abschnitten 16 jeweils ein Magnetpol mit der Projektion einer Aussparung 17 identisch ist. In Fig. 4 ist eine Projektion der magnetischen Polaritäten auf das Verbindungsteil 2 zur Verdeutlichung dargestellt. Durch die Abschnitte 16 werden jeweils zwei benachbarte magnetische Pole der Magnetscheibe 5 miteinander verbunden. Dadurch wird auf die Magnetscheibe 5 eine Haltekraft ausgeübt, welche bei Drehen des Drehknopfs 6 eine Rastwirkung der Magnetscheibe 5 und damit des Drehknopfs 16 bewirkt. Der Drehwinkel zwischen zwei solchen Raststellungen entspricht dem Zwischenwinkel zweier benachbarter magnetischer Pole.

Zur Erzeugung von Impulsen bei einer Drehbewegung des Drehknopfs 6 und der damit verbundenen Magnetscheibe 5 sind auf der Leiterplatte 3 Hall-Sensoren 18a, 18b vorgesehen. Die Hall-Sensoren 18a, 18b sind in der Ebene des Verbindungsteils 2 angeordnet, und werden bei einer Drehbewegung der Magnetscheibe 5 durch Magnetpole wechselnder Polarität überstrichen. Von besonderer Bedeutung für die Funktion ist dabei die Ausrichtung der Hall-Sensoren 18a, 18b relativ zu den Raststellungen des Drehknopfs 6. In dem Verbindungsteil 2 sind hierzu zwei Aufnahmeausschnitte 19a, 19b vorgesehen, so daß zur Montage des Impulsgebers 1 zunächst das Verbindungsteil 2 in oben beschriebener Weise auf der Leiterplatte 3 befestigt wird, und anschließend die in die Aufnahmeausschnitte 19a, 19b eingebrachten Hall- Sensoren 18a, 18b auf der Leiterplatte 3 verlötet werden. Durch die Verwendung des die Rastwirkung erzeugenden Verbindungsteils 2 als Lötschablone werden die Hall-Sensoren 18a, 18b lagerichtig verlötet. Eine präzise Fertigung des Verbindungsteils 2 ist beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen des Verbindungsteils 2 möglich.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Impulsgeber 1 in montiertem Zustand dargestellt. Die auf der Leiterplatte 3 beanspruchte Fläche wird nicht durch über den Drehknopf 6 radial überstehende Bauteile eingeschränkt.

In Fig. 3 ist eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Impulsgebers 1 dargestellt. Der Drehknopf 6 ist dabei als Teilaufriß dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Drehknopf 6 aus einer Schwungmasse 22, in die ein Wälzlager 20 beispielsweise eingepreßt ist. Der Lagerinnenring des Wälzlagers 20 wird durch die Achse 7 durchdrungen, die beispielsweise mit einem Sicherungsring 21 axial fixiert ist. An der dem Wälzlager 20 gegenüberliegenden Stirnseite der Schwungmasse 22 ist die Magnetscheibe 5 fixiert. Durch die Verwendung einer Schwungmasse 22 können eine Vielzahl von Rastpositionen überdreht werden und so bei Verwendung des Impulsgebers 1 zum Durchstimmen eines Frequenzsynthesizers große Frequenzbereiche schnell überbrückt werden.

Zur Verdeutlichung der geometrischen Ausgestaltung des Verbindungsteils 2 ist in Fig. 4 das Verbindungsteil 2 mit den projizierten magnetischen Polaritäten der Magnetscheibe 5 in einer Rastposition dargestellt. Die Lage der Aufnahmeaussparungen 19a, 19b relativ zu den Abschnitten 16 und den Aussparungen 17 ist so gewählt, daß in Raststellung der Drehknopfs 6, also bei vollständiger Überdeckung jeweils zweier benachbarter Magnetpole, durch einen Abschnitt 16 ein Magnetpol mittig über dem sensitiven Bereich 24a eines der beiden Hall-Sensoren 18a oder 18b angeordnet ist. Die entsprechende zweite Aufnahmeaussparung 19b oder 19a ist so in das Verbindungsteil 2 eingebracht, daß die Position des sensitiven Bereichs 24b des zweiten Hall-Sensors 18b oder 18a bezüglich der magnetischen Pole der Magnetscheibe 5 um ein Viertel des zwischen zwei benachbarten identischen Polen ausgebildeten Winkels α verdreht ist. Befindet sich die Magnetscheibe 5 in Rastposition mit einem Pol mittig über dem sensitiven Bereich eines Hall-Sensors 18a oder 18b, so ist der sensitive Bereich des zweiten Hall-Sensors 18b, 18a dementsprechend auf einer Grenzlinie zwischen zwei benachbarten magnetischen Polaritäten positioniert. Die Information des zweiten Hall-Sensors 18a oder 18b läßt sich zur Bestimmung der Drehrichtung des Drehknopfs 6 verwenden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind auf der Magnetscheibe 5 vierundzwanzig Pole vorgesehen. Durch die Verwendung einer geänderten Anzahl von Polen kann die Schrittweite der einzelnen Raststellungen angepaßt werden, wobei eine entsprechende Anpassung des Verbindungsteils 2 vorzunehmen ist.

Fig. 5 zeigt den erfindungsgemäßen Impulsgeber 1 in einem Teilschnitt. Die Leiterplatte 3 ist an einem Gehäusebauteil 25 befestigt, insbesondere an einer Gehäusefrontplatte. Der Drehknopf 6 ragt aus dem Gehäuse des Geräts heraus. Unter einer Drehknopfkappe 27 ist die Schwungmasse 22 angeordnet, wobei die Drehknopfkappe 27 vorzugsweise auf die Schwungmasse 22 aufgeschraubt ist. In die Schwungmasse 22 ist ein Wälzlager 20 eingesetzt, in dem die Achse 7 in axialer Richtung mittels zumindest eines Sprengrings 21 fixiert ist. In der Zeichnung ist der durch die Schraubverbindung zwischen der Achse 7 und dem Achshalter 4 einstellbare Abstand der Magnetscheibe 5 von dem Verbindungsteil 2 mit dem Bezugszeichen 26 versehen.

Fig. 6 zeigt eine Magnetscheibe 5a mit vier Polpaaren und ein Verbindungsteil 2a, welches zum besseren Verständnis "nach außen gestülpt" ist, also anstelle der Verbindung der magnetischen Pole in axialer Richtung eine Verbindung in radialer Richtung erzeugt. Im linken Teil der Darstellung befindet sich das Verbindungsteil 2A in Raststellung. Die aufeinanderfolgenden magnetischen Pole werden von der Magnetscheibe 5a miteinander verbunden und so eine Rastkraft ausgeübt. Der rechte Teil der Darstellung zeigt die Verbindungsscheibe 2a in einer Position, die exakt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Raststellungen liegt. In dieser Stellung wird ebenfalls eine rastende Haltekraft erzeugt, da an der Polgrenze ebenfalls zwei Bereiche entgegengesetzter magnetischer Polarität miteinander verbunden sind. Durch die Breite der Aussparungen 17, die in das Verbindungsteil 2 eingebracht sind, läßt sich das Verhältnis der Haltekraft in Raststellung zu der Haltekraft in Zwischenstellung bestimmen.

Bei geeigneter Auswahl der Breite der Aussparungen 17 ergibt bei Drehung der Magnetscheibe 5 über mehrere Rastpunkte RP sich ein Verlauf 31 der Haltekraft F, der näherungsweise der Darstellung in Fig. 7 entspricht. Durch die Erhöhung der Haltekraft F im Bereich der Rastpunkte RP gegenüber der Haltekraft F in dazwischen liegenden Bereichen wird das taktile Gefühl bei der Betätigung des Impulsgebers bestimmt.

Claims (6)

1. Impulsgeber (1) mit einer drehbar gelagerten Magnetscheibe (5), welche über ihren Umfang verteilte Magnetpole (30a, 30b) mit abwechselnder Polarität (N, S) aufweist und einem ortsfesten Verbindungsteil (2) aus magnetisch leitendem Material, das Magnetpole (30a, 30b) unterschiedlicher Polarität (N, S) der Magnetscheibe (5) so miteinander verbindet, daß auf die Magnetscheibe (5) eine rastende Haltekraft ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (2) scheibenförmig aufgebildet ist und in axialer Richtung versetzt zu der Magnetscheibe (5) angeordnet ist.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (2) mehrere Abschnitte (16) aufweist, deren Geometrie mit der Geometrie zweier benachbarter magnetischer Magnetpole (30a, 30b) der Magnetscheibe (5) korrespondiert.

3. Impulsgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (16) des Verbindungsteils (2) jeweils durch eine Aussparung (17) voneinander getrennt sind, wobei die Geometrie der Aussparung (17) mit der Geometrie eines Magnetpols der Magnetscheibe (5) korrespondiert.

4. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von elektrischen Impulsen zumindest ein Hall-Sensor (18a, 18b) vorgesehen ist, der stirnseitig der Magnetscheibe (5) in der Axialebene des Verbindungsteils (2) ortsfest angeordnet ist.

5. Impulsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (2) jeweils eine Aufnahmeaussparung (19a, 19b) zur Positionierung des zumindest einen Hall-Sensors (18a, 18b) aufweist.

6. Impulsgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsteil (2) zwei Aufnahmeaussparungen (19a, 19b) aufweist, die so in das Verbindungsteil (2) eingebracht sind, daß ihre Position relativ zu den Magnetpolen (30a, 30b) um ein Viertel des Winkels (α) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Magnetpolen gleicher Polarität versetzt ist.