DE102013012774A1 - Part-turn actuator and method for automated definition of a switching point - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb zur Bereitstellung einer winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle (2) um eine Schwenkachse (3), mit einem Antriebsgehäuse (4) und mit einer am Antriebsgehäuse (4) angebrachten Sensoreinrichtung (16) zur Ermittlung einer rotatorischen Lage der Antriebswelle (2), wobei die Antriebswelle (2) an einem Endbereich (15) mit einem Permanentmagneten (19) zur Bereitstellung eines Magnetfelds ausgerüstet ist und wobei die Sensoreinrichtung (16) wenigstens ein Sensormittel (20) zur Ausgabe wenigstens eines vom Magnetfeld abhängigen Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung (21) zur Verarbeitung des Sensorsignals umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Permanentmagnet (19) und das Sensormittel (20) in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Auswerteeinrichtung (21) eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Sensorsignals, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle (2) entspricht, umfasst.The invention relates to a pivoting drive for providing an angularly limited pivotal movement of a drive shaft (2) about a pivot axis (3), with a drive housing (4) and with a sensor device (16) mounted on the drive housing (4) for determining a rotational position of the drive shaft (2 ), wherein the drive shaft (2) at one end region (15) with a permanent magnet (19) is provided for providing a magnetic field and wherein the sensor means (16) at least one sensor means (20) for outputting at least one sensor signal dependent on the magnetic field and an evaluation device (21) for processing the sensor signal comprises, characterized in that the permanent magnet (19) and the sensor means (20) are arranged spaced apart in the axial direction to each other and that the evaluation device (21) comprises a memory device for storing a sensor signal that a predeterminable rotational position the drive shaft (2) corresponds, comprehensive t.
Description
Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb zur Bereitstellung einer winkelbegrenzten Schwenkbewegung einer Antriebswelle um eine Schwenkachse, mit einem Antriebsgehäuse und mit einer am Antriebsgehäuse angebrachten Sensoreinrichtung zur Ermittlung einer rotatorischen Lage der Antriebswelle, wobei die Antriebswelle an einem Endbereich mit einem Permanentmagneten zur Bereitstellung eines Magnetfelds ausgerüstet ist und wobei die Sensoreinrichtung ein Sensormittel zur Ausgabe wenigstens eines vom Magnetfeld abhängigen Sensorsignals sowie eine Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung des Sensorsignals umfasst.The invention relates to a pivot drive for providing an angularly limited pivotal movement of a drive shaft about a pivot axis, with a drive housing and with a sensor housing attached to the sensor device for determining a rotational position of the drive shaft, wherein the drive shaft is equipped at one end with a permanent magnet for providing a magnetic field and wherein the sensor device comprises a sensor means for outputting at least one sensor signal dependent on the magnetic field as well as an evaluation device for processing the sensor signal.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Schwenkantrieb mit verbesserter Positionserfassung bereitzustellen.The object of the invention is to provide a rotary actuator with improved position detection.
Diese Aufgabe wird für einen Schwenkantrieb der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet und die Sensormittel in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet sind und dass die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung zur Speicherung eines Sensorsignals, das einer vorgebbaren rotatorischen Lage der Antriebswelle entspricht, umfasst.This object is achieved for a rotary actuator of the type mentioned with the features of
Aufgrund der axialen Anordnung von Permanentmagnet und Sensormittel wird erreicht, dass bei einer Änderung der rotatorischen Lage der Antriebswelle sich lediglich die Richtung des Magnetfelds ändert, während eine Feldstärke des Magnetfelds zumindest im Wesentlichen gleich bleibt. Hierdurch ist es möglich, innerhalb eines, insbesondere auf weniger als 360 Grad begrenzten, Schwenkwinkelbereichs für jeden einstellbaren Schwenkwinkel eine zuverlässige Bestimmung der rotatorischen Lage der Antriebswelle vorzunehmen, ohne hierbei eine Vielzahl von in Umfangsrichtung angeordneten Sensoreinrichtungen zu benötigen. Ferner kann durch die axiale Beabstandung von Permanentmagnet und Sensormittel eine besonders schlanke Ausgestaltung des Schwenkantriebs hinsichtlich einer normal zur Schwenkachse ausgerichteten Querschnittsebene erreicht werden. Die zur Speicherung wenigstens eines Sensorsignals ausgebildete Speichereinrichtung ermöglicht es, eine oder mehrere rotatorische Lagen der Antriebswelle abzuspeichern und die gespeicherten Sensorsignale zu einem späteren Zeitpunkt für eine weitere Verwertung einzusetzen. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, die gespeicherten Sensorsignale mit aktuellen Sensorsignalen zu vergleichen, um daraus Informationen über die rotatorische Lage der Antriebswelle zu gewinnen.Due to the axial arrangement of permanent magnet and sensor means is achieved that when changing the rotational position of the drive shaft, only the direction of the magnetic field changes, while a field strength of the magnetic field remains at least substantially equal. This makes it possible to make a reliable determination of the rotational position of the drive shaft within a, in particular limited to less than 360 degrees, swivel angle range for each adjustable swivel angle, without requiring a plurality of circumferentially arranged sensor devices. Furthermore, by the axial spacing of permanent magnet and sensor means, a particularly slim design of the pivot drive with respect to a normal to the pivot axis aligned cross-sectional plane can be achieved. The memory device designed to store at least one sensor signal makes it possible to store one or more rotational positions of the drive shaft and to use the stored sensor signals at a later point in time for further utilization. In this case, it may be provided, in particular, to compare the stored sensor signals with current sensor signals in order to obtain information about the rotational position of the drive shaft.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Zweckmäßig ist es, wenn die Antriebswelle mit einem ersten Endbereich zumindest bereichsweise in ein Sensorgehäuse hineinragt und dass der Permanentmagnet an einer axial ausgerichteten Stirnseite der Antriebswelle angeordnet ist. Hierdurch kann eine vorteilhafte räumliche Nähe zwischen der Antriebswelle und der Sensoreinrichtung erzielt werden, wobei sich das Sensorgehäuse in axialer Richtung an das Antriebsgehäuse anschließt und/oder das Sensorgehäuse vorzugsweise unmittelbar mit dem Antriebsgehäuse gekoppelt ist, um eine abdichtende Verbindung zwischen Antriebsgehäuse und Sensorgehäuse zu gewährleisten. Besonders bevorzugt ist das Sensorgehäuse napfförmig ausgebildet und umgibt den aus dem Antriebsgehäuse abragenden ersten Endbereich der Antriebswelle. Somit müssen für die Lagerung der Antriebswelle im Antriebsgehäuse keine separaten Dichtmaßnahmen gegenüber Umwelteinflüssen ergriffen werden, sofern das Sensorgehäuse zusammen mit dem Antriebsgehäuse ein abgedichtetes Raumvolumen bestimmt. Durch die Anordnung des Permanentmagneten an der axial ausgerichteten Stirnseite der Antriebswelle lässt sich die räumliche Nähe zwischen Permanentmagnet und Sensormittel nochmals verbessern. Die Erzielung einer vorgebbaren magnetischen Feldstärke, die vom Permanentmagneten an die Sensoreinrichtung bereitgestellt werden soll, um eine einwandfreie Ermittlung der rotatorischen Lage der Antriebswelle zu ermöglichen, kann aufgrund dieser Anordnung bereits mit einem sehr kompakt ausgestalteten Permanentmagneten erreicht werden.It is expedient if the drive shaft protrudes at least partially into a sensor housing with a first end region and that the permanent magnet is arranged on an axially aligned end face of the drive shaft. In this way, an advantageous spatial proximity between the drive shaft and the sensor device can be achieved, wherein the sensor housing connects in the axial direction of the drive housing and / or the sensor housing is preferably coupled directly to the drive housing to ensure a sealing connection between the drive housing and sensor housing. Particularly preferably, the sensor housing is cup-shaped and surrounds the protruding from the drive housing first end portion of the drive shaft. Thus, no separate sealing measures against environmental influences must be taken for the storage of the drive shaft in the drive housing, provided that the sensor housing together with the drive housing determines a sealed volume of space. The arrangement of the permanent magnet on the axially aligned end face of the drive shaft, the spatial proximity between the permanent magnet and the sensor means can be further improved. The achievement of a predeterminable magnetic field strength, which is to be provided by the permanent magnet to the sensor device in order to enable a perfect determination of the rotational position of the drive shaft, can already be achieved with a very compact designed permanent magnet due to this arrangement.
Vorteilhaft ist es, wenn der Permanentmagnet in einer Wellenkupplung angeordnet ist, die für eine drehfeste Verbindung mit dem Endbereich der Antriebswelle ausgebildet ist und/oder dass der Permanentmagnet diametral zur Schwenkachse oder einseitig zweipolig magnetisiert ist und/oder dass der Permanentmagnet konzentrisch zur Schwenkachse angeordnet ist und/oder dass der Permanentmagnet scheibenförmig ausgebildet ist. Durch die Verwendung einer Wellenkupplung, die auf den Endbereich der Antriebswelle aufgesetzt und drehfest mit der Antriebswelle verbunden wird, kann der Permanentmagnet im Wesentlichen unabhängig von der Ausführung der Antriebswelle in optimaler Weise an die Erfordernisse der Sensoreinrichtung angebracht werden. Die Wellenkupplung dient somit als Adapter, der seinerseits an unterschiedliche Geometrien von Antriebswellen kostengünstig angepasst werden kann. Für die vorgesehene Erfassung der Feldrichtung des Magnetfelds, das vom Permanentmagneten ausgegeben und von der Sensoreinrichtung detektiert wird, ist es vorteilhaft, wenn der Permanentmagnet diametral magnetisiert ist. Dies bedeutet, dass eine magnetische Hauptachse des vom Permanentmagneten ausgegebenen Magnetfelds quer zur Schwenkachse der Antriebswelle ausgerichtet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Permanentmagnet scheibenförmig, insbesondere mit kreisförmigem Querschnitt, ausgebildet ist. Hierdurch lässt sich eine kompakte Bauweise für den Permanentmagneten verwirklichen. Ferner wird hierdurch eine möglicherweise störende Unwucht für den Schwenkantrieb vermieden.It is advantageous if the permanent magnet is arranged in a shaft coupling which is designed for a rotationally fixed connection to the end region of the drive shaft and / or that the permanent magnet is magnetized diametrically to the pivot axis or one-sided bipolar and / or that the permanent magnet is arranged concentrically to the pivot axis and / or that the permanent magnet is disc-shaped. By using a shaft coupling on the end the drive shaft is mounted and rotatably connected to the drive shaft, the permanent magnet can be attached to the requirements of the sensor device in an optimal manner substantially independent of the design of the drive shaft. The shaft coupling thus serves as an adapter, which in turn can be inexpensively adapted to different geometries of drive shafts. For the intended detection of the field direction of the magnetic field, which is output by the permanent magnet and detected by the sensor device, it is advantageous if the permanent magnet is diametrically magnetized. This means that a main magnetic axis of the magnetic field output by the permanent magnet is oriented transversely to the pivot axis of the drive shaft. It is particularly advantageous if the permanent magnet is disc-shaped, in particular with a circular cross-section. This makes it possible to realize a compact design for the permanent magnet. Furthermore, a potentially disturbing imbalance for the rotary actuator is thereby avoided.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensormittel wenigstens einen zumindest zweidimensionalen, insbesondere als Hall-Sensoren oder magnetoresistiven Sensor ausgebildeten, Sensor umfasst, um wenigstens eine Feldkomponente des Magnetfelds in Abhängigkeit von der rotatorischen Lage der Antriebswelle zu ermitteln. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor derart im Sensorgehäuse und gegenüber dem Permanentmagneten angeordnet, dass er diejenige Feldkomponente erfassen kann, die sich bei der Schwenkbewegung der Antriebswelle um die Schwenkachse am stärksten verändert. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um die Feldkomponente des Magnetfelds, die in einer normal zur Schwenkachse ausgerichteten Ebene ihre stärkste Ausprägung aufweist und somit bei der Schwenkbewegung der Antriebswelle eine durch wenigstens einen entsprechend angeordneten Sensor präzise zu ermittelnde Veränderung ihrer rotatorischen Orientierung erfährt. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Sensor derart angeordnet, dass er zum Einen in jeder rotatorischen Lage der Antriebswelle stets zuverlässig ein Signal aus dem Magnetfeld des Permanentmagneten erzeugen kann und zum Anderen eine möglichst hohe Auflösung für die Erfassung der Schwenkbewegung der Antriebswelle gewährleisten können. Dies kann beispielsweise bei Hall-Sensoren dadurch sichergestellt werden, dass die beiden Hall-Sensoren senkrecht zueinander ausgerichtet werden, wobei eine durch den Strom durch den Hall-Sensor und die am Hall-Sensor abnehmbare Hall-Spannung aufgespannte Ebene normal zur Hauptrichtung der Feldlinien des Permanentmagneten ausgerichtet ist. In gleicher Weise können auch magnetoresistive Sensoren ausgerichtet werden. Sofern ein wenigstens dreidimensionaler Sensor eingesetzt wird, kann auch eine Veränderung einer magnetischen Feldstärke längs der Schwenkachse während der Rotation der Antriebswelle und des daran angebrachten Permanentmagneten ermittelt werden. Mit dieser Information ist es möglich, eine eventuell vorliegende Verkippung des Permanentmagneten gegenüber der Schwenkachse zu bestimmen und eventuell bei der Ermittlung des Sensorsignals mit einzubeziehen, so dass die Verkippung zumindest teilweise kompensiert werden kann. Dies ist insbesondere auch dann von Vorteil, wenn eine zentrische Montage des Sensormittels nicht möglich ist oder nicht gewährleistet werden kann, da durch die Informationen in der dritten Dimension eine Kompensation der Exzentrizität vorgenommen werden kann.In a further development of the invention, it is provided that the sensor means comprise at least one at least two-dimensional, in particular designed as Hall sensors or magnetoresistive sensor, sensor to determine at least one field component of the magnetic field in dependence on the rotational position of the drive shaft. The at least one sensor is preferably arranged in the sensor housing and in relation to the permanent magnet such that it can detect that field component which changes most strongly during the pivotal movement of the drive shaft about the pivot axis. Preferably, this is the field component of the magnetic field, which has its strongest expression in a plane aligned normal to the pivot axis and thus undergoes a change in its rotational orientation which is to be precisely determined by at least one appropriately arranged sensor during the pivotal movement of the drive shaft. Preferably, the at least one sensor is arranged such that it can always reliably generate a signal from the magnetic field of the permanent magnet in each rotational position of the drive shaft and secondly ensure the highest possible resolution for detecting the pivoting movement of the drive shaft. This can be ensured, for example, in Hall sensors in that the two Hall sensors are aligned perpendicular to each other, wherein a plane defined by the current through the Hall sensor and the Hall sensor removable Hall voltage plane normal to the main direction of the field lines Aligned permanent magnet. In the same way magnetoresistive sensors can be aligned. If an at least three-dimensional sensor is used, it is also possible to determine a change in a magnetic field strength along the pivot axis during the rotation of the drive shaft and of the permanent magnet attached thereto. With this information, it is possible to determine any tilting of the permanent magnet with respect to the pivot axis and possibly to include it in the determination of the sensor signal, so that the tilting can be at least partially compensated. This is particularly advantageous if a centric mounting of the sensor means is not possible or can not be guaranteed, since a compensation of the eccentricity can be made by the information in the third dimension.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung im Sensorgehäuse angeordnet ist und dass dem Sensorgehäuse ein Eingabemittel zur Auslösung einer Speicherung eines Sensorsignals in der Auswerteeinrichtung und/oder ein Anzeigemittel zur Ausgabe von Statusinformationen der Auswerteeinrichtung zugeordnet sind. Durch die Anordnung der Auswerteeinrichtung im Sensorgehäuse wird eine kompakte Bauweise für den Schwenkantrieb ermöglicht. Ferner können die Signale der Sensoren auf kurzem Wege der Auswerteeinrichtung zugeführt werden, sodass Störeinflüsse aus der Umgebung gering gehalten werden. Vorteilhaft ist es, wenn am Sensorgehäuse ein Eingabemittel ausgebildet ist, das beispielsweise als Tastschalter ausgeführt sein kann und das dazu genutzt werden kann, ein Sensorsignal in der Auswerteeinrichtung zu speichern, wenn die Schwenkachse eine vom Benutzer gewünschte Stellung erreicht hat. Bei Zugrundelegung einer entsprechenden Bedienlogik kann mit Hilfe des Eingabemittels auch eine Löschung von gespeicherten Sensorsignalen vorgenommen werden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn am Sensorgehäuse ein Anzeigemittel ausgebildet ist, das beispielsweise in Form einer Leuchtdiode, einer Flüssigkristallanzeige oder einer Mehrsegmentanzeige ausgebildet ist und das in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Auswerteeinrichtung eine entsprechende Statusinformation ausgeben kann.In an advantageous development of the invention, it is provided that the evaluation device is arranged in the sensor housing and that the sensor housing is assigned an input means for triggering storage of a sensor signal in the evaluation device and / or a display device for outputting status information of the evaluation device. The arrangement of the evaluation in the sensor housing a compact design for the rotary actuator is possible. Furthermore, the signals of the sensors can be supplied to the evaluation device over a short path, so that interference from the environment is kept low. It is advantageous if an input means is formed on the sensor housing, which can be embodied, for example, as a push-button switch and which can be used to store a sensor signal in the evaluation device when the pivot axis has reached a position desired by the user. On the basis of a corresponding operating logic, a deletion of stored sensor signals can also be carried out with the aid of the input means. Further, it is advantageous if a display means is formed on the sensor housing, which is formed for example in the form of a light emitting diode, a liquid crystal display or a multi-segment display and which can output a corresponding status information depending on an operating state of the evaluation.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine im Sensorgehäuse angeordnete Vorverarbeitungseinheit und eine außerhalb des Sensorgehäuses angeordnete Auswerteeinheit umfasst und dass zwischen der Vorverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine, insbesondere gemäß I/O-Link-Standard, ausgebildete Kommunikationsverbindung vorgesehen ist. Eine derartige Zweiteilung der Auswerteeinrichtung ist vorteilhaft, wenn ein besonders kompakter Schwenkantrieb geschaffen werden soll, bei dem eine vollständig im Sensorgehäuse angeordnete Auswerteeinrichtung zu viel Bauraum beanspruchen würde. Darüber hinaus kann durch die Auftrennung der Auswerteeinrichtung in die Vorverarbeitungseinheit und die Auswerteeinheit eine vorteilhafte Austauschbarkeit der Auswerteeinheit verwirklicht werden, um beispielsweise eine Anpassung an unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitung der Sensorsignale und/oder des zur Verfügung zu stellenden Speicherplatzes zu ermöglichen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Vorverarbeitungseinheit und der Auswerteeinheit eine nach dem I/O-Link-Standard ausgebildete Kommunikationsverbindung vorgesehen ist, mit deren Hilfe eine kostengünstige Signalübertragung zwischen Vorverarbeitungseinheit und aus Auswerteeinheit realisiert werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the evaluation device comprises a preprocessing unit arranged in the sensor housing and an evaluation unit arranged outside the sensor housing and that a communication connection formed, in particular according to the I / O link standard, is provided between the preprocessing unit and the evaluation unit. Such a division of the evaluation device is advantageous if a particularly compact pivot drive is to be provided, in which a fully arranged in the sensor housing evaluation would take too much space. In addition, by the separation the evaluation device in the preprocessing unit and the evaluation unit an advantageous interchangeability of the evaluation unit can be realized, for example, to allow adaptation to different requirements with respect to the processing of the sensor signals and / or the space to be provided. In this case, it is advantageous if a communication connection formed according to the I / O link standard is provided between the preprocessing unit and the evaluation unit, with the aid of which cost-effective signal transmission between the preprocessing unit and the evaluation unit can be realized.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung für einen Vergleich des wenigstens einen Sensorsignals mit einem gespeicherten Sensorsignal anhand eines, vorzugsweise frei programmierbaren, vorgegebenen Vergleichskriteriums und zur Ausgabe eines Schaltsignals und/oder eines Winkelsignals, insbesondere in Abhängigkeit von einer Einhaltung oder Nichteinhaltung des Vergleichskriteriums, ausgebildet ist. Bei dem Vergleichskriterium kann es sich beispielsweise um einen Fensterkomparator oder einen Hysteresekomparator handeln, mit deren Hilfe festgestellt werden kann, ob das aktuell vorliegende Sensorsignal in einem definierten Intervall um das gespeicherte Sensorsignal liegt. Bei einem Fensterkomparator wird hierbei betrachtet, ob das aktuelle Sensorsignal innerhalb eines durch einen Minimal- und einen Maximalwert definierten Intervalls liegt. Bei einem Hysteresekomparator ist vorgesehen, dass eine Umschaltung eines Signalpegels zwischen einem Low-Niveau und einem High-Niveau mit einem Hystereseband erfolgt, das vorzugsweise einstellbar ist. Vorzugsweise kann wenigstens ein Vergleichskriterium frei in die Auswerteeinrichtung programmiert werden, insbesondere ist es vorgesehen, dass mehrere Vergleichskriterien in der Auswerteeinrichtung gespeichert werden und für spezifische Zwecke individuell abgerufen werden können. Die Auswerteeinrichtung ist ferner dazu ausgebildet, ein Schaltsignal und/oder ein Winkelsignal auszugeben. Ein Schaltsignal kann insbesondere ausgegeben werden, wenn die Auswerteeinrichtung festgestellt hat, dass ein aktuelles Sensorsignal ein vorgegebenes Vergleichskriterium mit einem gespeicherten Sensorsignal einhält oder nicht einhält. Die Ausgabe eines Winkelsignals ist dann von Interesse, wenn ein der rotatorischen Lage der Antriebswelle proportionales Ausgangssignal von Interesse ist.It is preferably provided that the evaluation device for a comparison of the at least one sensor signal with a stored sensor signal on the basis of a preferably freely programmable, predetermined Vergleichskriteriums and for outputting a switching signal and / or an angle signal, in particular in response to compliance or non-compliance of the Vergleichskriteriums formed is. The comparison criterion may be, for example, a window comparator or a hysteresis comparator, with the aid of which it can be determined whether the currently present sensor signal lies within a defined interval around the stored sensor signal. In the case of a window comparator, it is considered here whether the current sensor signal lies within an interval defined by a minimum and a maximum value. In the case of a hysteresis comparator, it is provided that a switching of a signal level between a low level and a high level takes place with a hysteresis band, which is preferably adjustable. Preferably, at least one comparison criterion can be programmed freely in the evaluation device, in particular it is provided that a plurality of comparison criteria are stored in the evaluation device and can be retrieved individually for specific purposes. The evaluation device is further configured to output a switching signal and / or an angle signal. A switching signal can be output, in particular, if the evaluation device has determined that a current sensor signal fulfills or does not comply with a predetermined comparison criterion with a stored sensor signal. The output of an angle signal is of interest when an output signal proportional to the rotational position of the drive shaft is of interest.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung eine Vergleichseinrichtung und ein Zeitglied umfasst, dass die Vergleichseinrichtung für einen Vergleich eines gespeicherten Messwerts mit einem aktuell ermittelten Messwert ausgebildet ist, dass die Vergleichseinrichtung für eine Bereitstellung eines Steuersignals an das Zeitglied ausgebildet ist, wenn ein Ergebnis des Vergleichs einem vorgebbaren Kriterium genügt, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei der Bereitstellung des Steuersignals ein Zeitmessvorgang weitergeführt wird und dass bei einem Ausbleiben des Steuersignals der Zeitmessvorgang erneut gestartet wird, dass das Zeitglied derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne ein Triggersignal vom Zeitglied ausgegeben wird und dass die Auswerteeinrichtung eine Speichereinrichtung umfasst, die zur Speicherung des aktuellen Messwerts bei Eintreffen des Triggersignals eingerichtet ist.In an advantageous development of the invention, it is provided that the evaluation device comprises a comparison device and a timing element, that the comparison device is designed for a comparison of a stored measured value with a currently determined measured value, that the comparison device is designed for providing a control signal to the timing element, if a result of the comparison satisfies a predefinable criterion that the timer is designed such that in the provision of the control signal, a time measuring operation is continued and that in the absence of the control signal, the time measuring operation is restarted, that the timer is designed such that upon reaching a trigger signal is output from the timer for a presettable period of time, and that the evaluation device comprises a memory device which is set up to store the current measured value upon arrival of the trigger signal.
Die Auswerteeinrichtung ist dazu vorgesehen, mit minimalem Datenverarbeitungsaufwand ein eigenständiges Festlegen wenigstens eines Schaltpunkts durch das Sensorsystem zu ermöglichen. Von dem Sensorsystem soll an dem wenigstens einen Schaltpunkt ein Sensorsignal in Form eines konkreten Positionswerts und/oder ein Schaltsignal, insbesondere ein digitales Schaltsignal, ausgegeben werden, das dazu dient, einer mit dem Sensorsystem gekoppelten, übergeordneten Steuereinrichtung wie beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) die Information zu übermitteln, dass das Messobjekt eine vorher ermittelte und gespeicherte Arbeitsposition erreicht hat. Typischerweise handelt es sich bei der Arbeitsposition des Messobjekts, die mit einem Schaltpunkt verknüpft wird, um eine Endlage, die ein rotatorischer oder translatorischer Aktor längs einer Bewegungsbahn einnimmt. Es kann sich bei der Position des Messobjekts ergänzend oder alternativ auch um eine Zwischenstellung zwischen zwei Endstellungen handeln. Eine Arbeitsposition wird dadurch bestimmt, dass das Messobjekt vorzugsweise eine gewisse Zeitspanne an dem jeweiligen Ort verbleibt.The evaluation device is provided to allow independent determination of at least one switching point by the sensor system with minimal data processing effort. The sensor system should output at the at least one switching point a sensor signal in the form of a specific position value and / or a switching signal, in particular a digital switching signal, which serves to connect a higher-level control device, such as a programmable logic controller (PLC), coupled to the sensor system. to convey the information that the measurement object has reached a previously determined and stored working position. Typically, the working position of the object to be measured, which is linked to a switching point, is an end position which a rotary or translatory actuator assumes along a path of movement. The position of the measurement object may additionally or alternatively also be an intermediate position between two end positions. A working position is determined by the measurement object preferably remaining at the respective location for a certain period of time.
Abweichend von einem Verfahren zur Schaltpunkteinstellung eines Sensors unter Verwendung einer Häufigkeitsauswertung erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem lediglich ein zeitlich begrenzter Vergleich eines aktuell ermittelten Messwerts mit einem, vorzugsweise einzigen, gespeicherten Messwert. Die hierzu vorgesehene Zeitspanne ist im Zeitglied gespeichert, wobei das Zeitglied einen Zeitmessvorgang so lange weiterführt, bis entweder die vorgegebene Zeitspanne erreicht wurde oder bis das Steuersignal von der Vergleichseinrichtung ausbleibt. Bei einem Ausbleiben des Steuersignals erfolgt eine Rücksetzung des Zeitglieds, so dass der Zeitmessvorgang wieder von Neuem beginnt. Das Steuersignal wird von der Vergleichseinrichtung bereitgestellt, sofern ein gespeicherter Messwert mit einem aktuell ermittelten Messwert übereinstimmt. Dabei ist vorgesehen, dass nach Durchführung eines Vergleichs zwischen dem gespeicherten Messwert und dem aktuell ermittelten Messwert zur Vorbereitung des nächsten Vergleichszyklus stets der gespeicherte Messwert durch den aktuellen Messwert ersetzt wird. Dabei wird der bislang gespeicherte Messwert verworfen, so dass hierfür weder ein Speicherplatz noch eine Speicherplatzverwaltung notwendig sind. Bei dem Kriterium, das zur Beurteilung des Vergleichsergebnisses herangezogen wird, kann es sich beispielsweise um eine maximal zulässige Differenz zwischen dem gespeicherten und dem aktuellen Messwert handeln. Somit sind für eine Entscheidung, ob das Steuersignal weiterhin an das Zeitglied bereitgestellt werden soll oder ob das Zeitglied durch ein Ausbleiben des Steuersignals zurückgesetzt werden soll, vorzugsweise lediglich eine Speicherzelle für einen vorherigen Wert des Messwerts, eine erste Vergleichsoperation zur Verarbeitung der beiden Messwerte sowie eine zweite Vergleichsoperation zum Abgleich des Ergebnisses der ersten Vergleichsoperation mit einem vorgebbaren Kriterium erforderlich. In dem Zeitglied findet zumindest in regelmäßigen Abständen eine Abfrage statt, ob das Steuersignal von der Vergleichseinrichtung bereitgestellt wird. Sofern dies der Fall ist, wird im Zeitglied eine Zeitmessung so lange fortgesetzt, bis eine vorgebbare Zeitspanne erreicht ist. Bei Erreichen der vorgebbaren Zeitspanne gibt das Zeitglied ein Triggersignal aus, das innerhalb der Auswerteeinrichtung dazu führt, dass der aktuelle Messwert gespeichert wird. Dieser Messwert dient nunmehr als Schaltpunkt für das Sensorsystem, so dass bei neuerlichem Ermitteln dieses Messwerts ein Positionssignal an eine übergeordnete Steuereinrichtung wie beispielsweise eine speicherprogrammierbare Steuerung ausgegeben werden kann, um anzuzeigen, dass das Messobjekt in eine vorgegebene, insbesondere in eine mechanisch vorgegebene, Arbeitsposition gelangt ist.Deviating from a method for switching point adjustment of a sensor using a frequency evaluation is carried out in the sensor system according to the invention only a time-limited comparison of a currently determined measured value with a, preferably single, stored measured value. The period of time provided for this purpose is stored in the timer, wherein the timer continues a time measuring operation until either the predetermined period of time has been reached or until the control signal from the comparison device is absent. In the absence of the control signal resets the timer, so that the time measurement process starts again. The control signal is provided by the comparison device if a stored measured value coincides with a currently determined measured value. It is provided that after carrying out a comparison between the stored measured value and the currently determined measured value for preparing the next comparison cycle always the stored reading is replaced by the current reading. In this case, the previously stored measured value is discarded, so that neither a memory space nor a memory space management are necessary for this. The criterion that is used to evaluate the comparison result may be, for example, a maximum permissible difference between the stored and the current measured value. Thus, for a decision as to whether the control signal is still to be provided to the timer or whether the timer is to be reset by a lack of the control signal, preferably only a memory cell for a previous value of the measured value, a first comparison operation for processing the two measured values and a second comparison operation for matching the result of the first comparison operation with a predetermined criterion required. In the timer takes place at least at regular intervals, a query whether the control signal is provided by the comparison device. If this is the case, a time measurement is continued in the timer until a predefinable period of time has been reached. Upon reaching the predeterminable time period, the timer outputs a trigger signal, which leads within the evaluation device to the fact that the current measured value is stored. This measured value now serves as a switching point for the sensor system, so that a renewed determination of this measured value, a position signal to a higher-level control device such as a programmable logic controller can be output to indicate that the measurement object enters a predetermined, in particular in a mechanically predetermined, working position is.
Praktisch gesehen kann immer dann ein Schaltpunkt vom Sensorsystem festgelegt werden, wenn die Geschwindigkeit des Messobjekts verschwindet oder Null ist und die vom Sensorsystem ermittelten Messwerte zumindest über einen vorgegebenen Zeitraum im Wesentlichen konstant sind.In practice, a switching point can always be determined by the sensor system when the velocity of the measurement object disappears or is zero and the measured values determined by the sensor system are essentially constant at least over a predetermined period of time.
Bei dem Messwert handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches Spannungs- oder Stromsignal, das seinerseits von einem Messergebnis eines Sensors oder von Messergebnissen mehrerer Sensoren bestimmt wird. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Sensorsystem einen zweiachsigen Hall-Sensor umfasst, der eine Radialfeldkomponente und eine Axialfeldkomponente eines Magnetfelds, insbesondere eines Permanentmagnetfelds, des Messobjekts erfassen kann und die beiden Magnetfeldkomponenten in vorgebbarer Weise miteinander verrechnet, so dass der gewünschte Messwert ausgegeben werden kann.The measured value is preferably an electrical voltage or current signal, which in turn is determined by a measurement result of a sensor or by measurement results of several sensors. By way of example it can be provided that the sensor system comprises a two-axis Hall sensor which can detect a radial field component and an axial field component of a magnetic field, in particular a permanent magnetic field, of the measurement object and the two magnetic field components are charged together in a predeterminable manner, so that the desired measured value can be output ,
Zweckmäßig ist es, wenn die Vergleichseinrichtung für die Speicherung genau eines, insbesondere eines zuletzt ermittelten, Messwerts eingerichtet ist. Hierdurch kann die Vergleichseinrichtung einen sehr einfachen Aufbau aufweisen, da sie lediglich eine Speicherzelle für den Messwert benötigt und da keine aufwendige Verwaltung einer Vielzahl von Speicherzellen erforderlich ist. Vorzugsweise findet eine Ermittlung von Messwerten mit einer konstanten Taktfrequenz statt, so dass Messwerte sequentiell ermittelt und verarbeitet werden können. Vorzugsweise findet in der Vergleichseinrichtung ein Vergleich des jeweils aktuellen Messwerts mit einem unmittelbar vorher, also zuletzt eingetroffenen Messwert, statt.It is expedient if the comparison device is set up for the storage of exactly one, in particular one last determined, measured value. As a result, the comparison device can have a very simple structure, since it requires only one memory cell for the measured value and since no complex administration of a large number of memory cells is required. Preferably, a determination of measured values takes place with a constant clock frequency, so that measured values can be determined and processed sequentially. Preferably, in the comparison device, a comparison of the respective current measured value with an immediately before, so last arrived measured value, instead.
Vorteilhaft ist es, wenn die Speichereinrichtung zur Speicherung mehrerer Messwerte unterschiedlicher Arbeitspositionen ausgebildet ist. Somit können für das Messobjekt längs einer Bewegungsbahn, also beispielsweise einer Bewegungsachse bei einem Linearantrieb oder einer Kreisbahn bei einem Drehantrieb, mehrere Schaltpunkte für mehrere Arbeitspostionen durch das Sensorsystem festgelegt werden.It is advantageous if the memory device is designed to store a plurality of measured values of different working positions. Thus, a plurality of switching points for a plurality of work positions can be determined by the sensor system along a trajectory, that is, for example, a movement axis in a linear drive or a circular path in a rotary drive.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung zur Ausgabe eines Positionssignals ausgebildet ist, wenn ein aktuell ermittelter Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt. Das Positionssignal kann ausgegeben werden, wenn das Messobjekt die jeweilige Arbeitsposition passiert und/oder wenn das Messobjekt an der jeweiligen Arbeitsposition eine vorgebbare Mindestdauer verweilt. Vorzugsweise beinhaltet das Positionssignal eine Information über die jeweils vom Messobjekt erreichte Position oder es wird unmittelbar der an der jeweiligen Position vorliegende Messwert als Positionssignal ausgegeben. Somit können in einfacher Weise unterschiedliche Positionssignale ausgegeben werden. Exemplarisch kann vorgesehen werden, dass das Sensorsystem kein Signal ausgibt, solange der aktuelle Messwert mit keinem der gespeicherten Messwerte übereinstimmt. Sobald der aktuelle Messwert mit dem gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt, kann der jeweils aktuelle Messwert einmal oder wiederkehrend oder dauerhaft ausgegeben werden. Für eine Entscheidung darüber, ob der aktuelle Messwert zumindest nahezu mit dem gespeicherten Messwert übereinstimmt, kann ein Vergleichskriterium angesetzt werden. Beispielsweise kann das Vergleichskriterium als maximal zulässige Differenz zwischen den beiden Messwerten definiert sein.In one development of the invention, it is provided that the evaluation device is designed to output a position signal if a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device. The position signal can be output when the measurement object passes the respective working position and / or when the measurement object lingers at the respective working position for a predefinable minimum duration. The position signal preferably contains information about the position respectively reached by the measuring object, or the measured value present at the respective position is output directly as a position signal. Thus, different position signals can be output in a simple manner. By way of example, it can be provided that the sensor system does not output a signal as long as the current measured value does not match any of the stored measured values. As soon as the current measured value at least almost coincides with the stored measured value, the respectively current measured value can be output once or recurrently or permanently. For a decision as to whether the current measured value at least almost coincides with the stored measured value, a comparison criterion can be used. For example, the comparison criterion can be defined as the maximum permissible difference between the two measured values.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung derart eingerichtet, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei zumindest nahezu gleichem Messwert bestätigt wurde. Dadurch wird erreicht, dass eine bestimmte Position längs der Bewegungsbahn des Messobjekts zumindest ein zweites Mal derart angefahren wird, dass es zur Ausgabe eines Triggersignals durch das Zeitglied kommt, bevor das Positionssignal ausgegeben wird. Hierdurch wird vermieden, dass eine Speicherung eines Messwerts an einer Position des Messobjekts längs des Bewegungswegs erfolgt, die das Messobjekt nur einmalig, beispielsweise aufgrund äußerer Umstände wie einer zeitweiligen außerplanmäßigen Blockierung der Bewegung des Messobjekts, angesteuert hat. Zum Vergleich der beiden Messwerte kann ein Vergleichskriterium, insbesondere gemäß der vorstehend genannten Art, vorgesehen werden.In a further embodiment of the invention, the evaluation device is set up such that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with at least almost the same measured value. This ensures that a certain position along the Movement of the measuring object is at least a second time approached such that it comes to the output of a trigger signal by the timer, before the position signal is output. This avoids that a storage of a measured value takes place at a position of the measuring object along the movement path, which has the measuring object only once, for example due to external circumstances such as a temporary unscheduled blockage of the movement of the measuring object, driven. To compare the two measured values, a comparison criterion, in particular according to the aforementioned type, can be provided.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung für eine benutzerdefinierte Skalierung eines vom ermittelten Sensorsignal abhängigen analogen Ausgangssignals ausgebildet ist. Bei dem Ausgangssignal handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom, der in einer vorgebbaren, insbesondere proportionalen, Abhängigkeit zu dem ermittelten Sensorsignal steht, das seinerseits in einer vorgegebenen, insbesondere proportionalen Abhängigkeit zum Schwenkwinkel der Antriebswelle steht. Da es bei einem Einsatz des Schwenkantriebs vorgesehen sein kann, den Schwenkbereich für die Antriebswelle mechanisch zu begrenzen, beispielsweise auf einen Bruchteil des maximal möglichen Schwenkwinkelbereichs, wird dadurch zunächst auch ein Intervall für das zum Sensorsignal proportionale Ausgangssignal begrenzt. Um dennoch eine vorteilhafte Weiterleitung und Verarbeitung des analogen Ausgangssignals zu ermöglichen, kann vorgesehen werden, das Ausgangssignal zu skalieren, so dass es innerhalb des vorgesehenen Schwenkwinkelbereichs für die Antriebswelle das volle Ausgangssignalintervall abdeckt. Dies wird vorzugsweise durch eine drahtlos oder drahtgebunden übermittelte Benutzereingabe an der Auswerteeinrichtung durchgeführt. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass das Ausgangssignal bei einem maximalen Schwenkwinkelbereich von 0 bis 300 Grad für die Antriebswelle ein Spannungsintervall von 0 bis 9 Volt abdeckt. Bei einer mechanischen Beschränkung des Schwenkwinkelbereichs von 100 bis 200 Grad ergibt sich dementsprechend ohne eine Skalierung für das Ausgangssignal ein von 3 bis 6 Volt. Da es jedoch vorteilhaft ist, das analoge Ausgangssignal zur Reduzierung von Störeinflüssen mit einem maximalen Spannungshub über entsprechende Anschlusskabel zu übertragen, wird von einem Benutzer eine Einstellung an der Auswerteeinrichtung vorgenommen, die dazu führt, dass das Ausgangssignal skaliert wird. Bei einer exemplarischen Skalierung des Ausgangsignals wird dieses bei dem begrenzten Schwenkwinkelbereich von 100 bis 200 Grad auf den vollen Spannungshub skaliert, so dass der Schwenkwinkel 100 Grad durch ein Ausgangssignal von 0 Volt repräsentiert wird und der Schwenkwinkel von 200 Grad durch ein Ausgangssignal von 9 Volt. Es kann auch ein anderes, abweichendes Spannungsintervall eingestellt werden. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann eine automatisierte Skalierung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von automatisiert ermittelten Schaltpunkten erfolgen. Hierzu kann vorgesehen werden, dass zunächst wenigstens zwei Schaltpunkte längs der Schwenkbewegung der Antriebswelle automatisiert ermittelt werden. In einem nachgelagerten Schritt können dann diejenigen Schaltpunkte identifiziert werden, die jeweils den minimalen und den maximalen Schwenkwinkel der Antriebswelle repräsentieren, um anschließend für das Schwenkwinkelintervall zwischen diesen beiden Schaltpunkten eine Skalierung des Ausgangssignals vorzunehmen.In a further embodiment of the invention, it is provided that the evaluation device is designed for a custom scaling of an analog output signal dependent on the determined sensor signal. The output signal is, for example, an electrical voltage or an electric current which is in a specifiable, in particular proportional, dependence on the determined sensor signal, which in turn is in a predetermined, in particular proportional, dependence on the swivel angle of the drive shaft. Since it may be provided in an application of the rotary actuator to mechanically limit the pivoting range for the drive shaft, for example, to a fraction of the maximum possible pivot angle range, thereby initially an interval for the sensor signal proportional to the output signal is limited. In order nevertheless to enable an advantageous forwarding and processing of the analogue output signal, provision can be made for the output signal to be scaled so that it covers the full output signal interval within the intended pivot angle range for the drive shaft. This is preferably carried out by a wireless or wired user input to the evaluation. By way of example, it can be provided that the output signal covers a voltage interval of 0 to 9 volts for the drive shaft at a maximum pivot angle range of 0 to 300 degrees. Accordingly, with a mechanical limitation of the swing angle range of 100 to 200 degrees, a scaling of the output signal results in 3 to 6 volts. However, since it is advantageous to transmit the analog output signal for reducing disturbing influences with a maximum voltage swing via corresponding connection cables, a setting is made at the evaluation device by a user, which results in the output signal being scaled. In an exemplary scaling of the output signal, this is scaled at the limited swing angle range of 100 to 200 degrees to the full voltage swing, so that the pivot angle is 100 degrees represented by an output signal of 0 volts and the swing angle of 200 degrees by an output signal of 9 volts. It is also possible to set another, different voltage interval. In an advantageous development, an automated scaling of the output signal in dependence on automatically determined switching points can take place. For this purpose, it may be provided that first at least two switching points are determined automatically along the pivoting movement of the drive shaft. In a subsequent step, those switching points can then be identified, which respectively represent the minimum and the maximum pivot angle of the drive shaft, in order then to perform a scaling of the output signal for the pivot angle interval between these two switching points.
Die Aufgabe der Erfindung wird gemäß einem zweiten Aspekt durch ein Verfahren zur automatisierten Festlegung eines Schaltpunkts für ein Sensorsystem, das ein Messwert in Abhängigkeit von einem Abstand zwischen einem Sensor und einem Messobjekt ausgibt, mit den wiederkehrenden Schritten gelöst: Ermitteln eines ersten Messwerts zu einem ersten Zeitpunkt und Speichern des ersten Messwerts in einer Vergleichseinrichtung, Ermitteln eines zweiten Messwerts zu einem zweiten Zeitpunkt und Vergleichen des zweiten Messwerts mit dem ersten Messwert, Bereitstellen eines Steuersignals an ein Zeitglied nur für den Fall, dass ein Ergebnis des Vergleichs der beiden Messwerte einem vorgebbaren Kriterium genügt, Weiterführen eines Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Bereitstellung des Steuersignals, Neustart des Zeitmessvorgangs durch das Zeitglied bei Ausbleiben des Steuersignals, Ausgeben eines Triggersignals vom Zeitglied an die Speichereinrichtung bei Erreichen einer vorgebbaren Zeitspanne, Speichern des aktuellen Messwerts in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung bei Eintreffen des Triggersignals.The object of the invention is achieved according to a second aspect by a method for the automated determination of a switching point for a sensor system, which outputs a measured value as a function of a distance between a sensor and a measuring object, with the recurring steps: determining a first measured value to a first Timing and storing the first measured value in a comparison device, determining a second measured value at a second time and comparing the second measured value with the first measured value, providing a control signal to a timer only in the event that a result of the comparison of the two measured values a predetermined criterion It is sufficient to continue a time measuring operation by the timer upon provision of the control signal, restarting the time measuring operation by the timer in the absence of the control signal, outputting a trigger signal from the timer to the memory device upon reaching a predeterminable Zeitspa nne, storing the current measured value in a memory device of the evaluation device upon arrival of the trigger signal.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass für den Vergleich des ersten Messwerts mit dem zweiten Messwert eine Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorzugsweise eine ausschließliche Zwischenspeicherung des ersten Messwerts, vorgenommen wird.In an embodiment of the method, it is provided that, for the comparison of the first measured value with the second measured value, an intermediate storage of the first measured value, preferably an exclusive temporary storage of the first measured value, is undertaken.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Auswerteeinrichtung ein Positionssignal ausgibt, wenn ein aktuell ermittelter Messwert mit einem in der Speichereinrichtung gespeicherten Messwert zumindest nahezu übereinstimmt.In a further refinement of the method, it is provided that the evaluation device outputs a position signal if a currently determined measured value at least almost coincides with a measured value stored in the memory device.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Ausgabe des Positionssignals erst vorgenommen wird, wenn ein in der Speichereinrichtung gespeicherter Messwert zumindest einmal durch Vorliegen eines Triggersignals bei gleichem Messwert bestätigt wurde. In a further embodiment of the method, it is provided that an output of the position signal is not made until a measured value stored in the memory device has been confirmed at least once by the presence of a trigger signal with the same measured value.
In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein Erfassungsbereich für den Messwert vorgegeben wird, in dem das vorgebbare Kriterium erfüllt werden kann, wobei eine Neubestimmung eines Schaltpunkts nur innerhalb des Erfassungsbereichs erfolgt. Dabei ist der Erfassungsbereich derjenige Abschnitt der Bewegungsbahn, in dem das Sensorsystem ein zuverlässiges Messsignal ermitteln kann. Nur in diesem Bereich sollen eine Festlegung einer Arbeitsposition und eine Ausgabe eines Positionssignals möglich sein.In a further embodiment of the method, it is provided that a detection range for the measured value is specified, in which the predeterminable criterion can be met, wherein a redetermination of a switching point takes place only within the detection range. In this case, the detection area is the section of the movement path in which the sensor system can determine a reliable measurement signal. Only in this area should a definition of a working position and an output of a position signal be possible.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:An advantageous embodiment of the invention is shown in the drawing. Showing:
Die
Um eine rotatorische Lage der Antriebswelle
Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Permanentmagnet
Für eine Erfassung der Richtung des vom Permanentmagneten
Eine Funktion der Sensoreinrichtung
Eine Speicherung eines entsprechenden Wertes für die rotatorische Lage der Antriebswelle
Nachstehend wird anhand der in den
Bei Erreichen dieser Arbeitsposition stellt sich ein eindeutig bestimmbares Magnetfeld des Permanentmagneten
Ergänzend kann vorgesehen sein, ein analoges Ausgangssignal in Abhängigkeit von wenigstens zwei automatisiert bestimmten Arbeitspositionen ebenfalls in automatisierter Weise zu skalieren, um beispielsweise ein zum Schwenkwinkel für die Antriebswelle
In den
In der ersten, mit „#” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist ein ausschließlich zu Übersichtszwecken dienender fortlaufender Zahlenwert angegeben, der exemplarisch einem Arbeitstakt der Sensoreinrichtung
In der zweiten, mit „alter Messwert” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist ein gespeicherter Wert eines Messwerts angegeben, der jeweils auf eine Messung im vorhergehenden Arbeitstakt zurückgeht und der nach Durchführung eines Verarbeitungsschritts durch den jeweils aktuelle Messwert ersetzt wird.In the second line of the table of values marked "old measured value", a stored value of a measured value is given, which in each case is based on a measurement in the preceding working cycle and which is replaced by the current measured value after a processing step has been carried out.
In der dritten, mit „neuer Messwert” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist der Wert für den jeweils aktuellen Messwert angegeben.In the third row of the value table marked "new measured value", the value for the current measured value is indicated.
In der vierten, mit „Differenz” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist das Ergebnis einer Vergleichsoperation angegeben, das in einer Vergleichseinrichtung der im Mikrocontroller
In der fünften, mit „Kriterium” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist eingetragen, ob der Wert aus der Rechenoperation einem vorgebbaren Kriterium genügt oder ob dies nicht der Fall ist. Sofern der Wert aus der Rechenoperation dem vorgebbaren Kriterium, exemplarisch einer Differenz kleiner/gleich 0.1, entspricht, wird von der Vergleichseinrichtung ein Steuersignal an ein Zeitglied ausgegeben, das in der elektronischen Schaltung des Sensorsystems
In der sechsten, mit „Zeit” gekennzeichneten Zeile der Wertetabelle ist eine fortlaufende Zeitdauer angegeben, die Werte von 1 bis maximal 10 annehmen kann. Sofern kein Steuersignal von der Vergleichseinrichtung an das Zeitglied bereitgestellt wird, verbleibt die Zeitdauer auf dem Ausgangswert
In der siebten, mit „Triggersignal” gekennzeichneten Zeile wird ein „X” eingetragen, wenn das Zeitglied ein Triggersignal an die Auswerteeinrichtung ausgibt. Dies ist dann der Fall, wenn das Zeitglied den Zeitmessvorgang ununterbrochen über die vorgegebene Zeitspanne, exemplarisch 10 Arbeitstakte, durchgeführt hat. In der
In der Wertetabelle der
Exemplarisch ist die Sensoreinrichtung
Dieser weitere Messzyklus ist exemplarisch in der Wertetabelle der
Bei einer alternativen Ausführungsform des Sensorsystems, insbesondere bei der in
Ein weiterer Messzyklus ist exemplarisch in der Wertetabelle der
Da sich der neue Messwert danach wieder ändert, ist ab der Spalte 124 zunächst die Ausgabe des Ausgangssignals wieder beendet.Since the new measured value then changes again, starting from
Ab der Spalte 127 wird die vorgegebene Maximaldifferenz von 0,1 zwischen dem alten und dem neuen Messwert auf einem vom bisher im Speicher 1 gespeicherten Messwert abweichenden Niveau unterschritten, so dass ebenfalls ab Spalte 127 die Erfüllung des Kriteriums angegeben ist und die Zeit zu laufen beginnt. Da das Kriterium in zehn aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten stets erfüllt ist, wird in Spalte 134 das Triggersignal, wie in Zeile 7 angegeben, bereitgestellt. Dadurch wird in den Speicher 1 der neue Messwert gespeichert, ferner wird der Wiederholungsspeicher, wie in Zeile 9 der Tabelle in
Bei einer Weiterbildung der vorstehend angeführten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass eine Speicherung einer neuen Arbeitsposition nur dann erfolgen kann, wenn hierzu am Sensorsystem ein Freigabesignal anliegt oder ein Sperrsignal zeitweilig unterbrochen ist. Hierdurch wird vermieden, dass beispielsweise in einem Fehlerfall oder während Wartungs- oder Reparaturarbeiten, in denen das Messobjekt in eine neue Position längs der Bewegungsachse gebracht wird, ein oder mehrere neue Arbeitspositionen eingelernt werden. In a further development of the above-mentioned embodiments, it is provided that storage of a new working position can only take place if, for this purpose, an enable signal is applied to the sensor system or a blocking signal is temporarily interrupted. This avoids that, for example, in an error case or during maintenance or repair work, in which the measurement object is brought into a new position along the movement axis, one or more new working positions are learned.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das Sensorsystem eine Meldung ausgibt, sofern sich durch Verwendung der vorstehend angeführten Vorgehensweisen eine Verlagerung einer bereits ermittelten Arbeitsposition innerhalb eines vorgebbaren Betragsbereichs um den gespeicherten Wert des Messwerts der bisherigen Arbeitsposition ergibt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass vor der Speicherung einer neuen Arbeitsposition in der Auswerteeinrichtung ein Abgleich mit den gespeicherten Werten der Messwerte der bereits ermittelten Arbeitspositionen vorgenommen wird und dass eine Information an einen Benutzer ausgegeben wird, wenn die neue Arbeitsposition innerhalb des vorgegebenen Betragsbereichs um die bestehende Arbeitsposition herum liegt. Dies kann beispielsweise aufgrund mechanischer Veränderungen im Automatisierungssystem der Fall sein, wobei hier das Automatisierungssystem durch den Benutzer überprüft werden kann. Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, den neuen Arbeitspunkt nach Freigabe durch einen Benutzer für die weitere Verwendung zu speichern oder nach Durchführung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten den neuen Arbeitspunkt zu verwerfen. Alternativ kann vorgesehen werden, die neue Arbeitsposition zu verwenden und eine Speicherung der alten Arbeitsposition vorzunehmen, um anhand der Anzahl der veränderten Arbeitspositionen beispielsweise einen Rückschluss über die Beanspruchung des Automatisierungssystems ziehen zu können.Additionally or alternatively, it can be provided that the sensor system outputs a message, provided that by using the above-mentioned procedures, a displacement of an already determined working position within a predeterminable amount range results around the stored value of the measured value of the previous working position. For this purpose, it can be provided that, before the storage of a new working position in the evaluation device, a comparison is made with the stored values of the measured values of the already determined working positions and that information is output to a user if the new working position is within the predetermined amount range around the existing one Working position lies around. This can be the case, for example, due to mechanical changes in the automation system, in which case the automation system can be checked by the user. Optionally, it may be provided to store the new operating point after release by a user for further use or to discard the new operating point after carrying out maintenance or repair work. Alternatively, it can be provided to use the new working position and to perform a storage of the old working position to be able to draw on the basis of the number of changed working positions, for example, a conclusion about the stress of the automation system.
Bei der in
Bei dem in der
An einem ersten Block
Der erste Block
Die Ausgangsspannung U2 des Operationsverstärkers
Dementsprechend bestimmen die Referenzspannung Uref2 und die Referenzspannung Uref3 die Grenzen eines Spannungsintervalls, innerhalb dessen von beiden Vergleichern
Dies ist der Fall, wenn in dem betrachteten zeitlichen Intervall keine Änderung der Eingangsspannung U1 eingetreten war und somit exemplarisch der Permanentmagnet
Um sicherzustellen, dass die Eingangsspannung U1 einen vorgebbaren Mindestspannungspegel aufweist und somit auf einem plausiblen Messergebnis beruht, ist der dritte Vergleicher
Dementsprechend wird von der als UND-Glied ausgebildeten Logikschaltung
In einem dritten Block
Im vierten Block
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Kondensator
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160290371A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Knr Systems Inc. | Integrated hydraulic rotary actuator |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112295050B (en) * | 2019-08-01 | 2023-06-06 | 上海移宇科技股份有限公司 | Drive device and drug infusion device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0798472B1 (en) | 1996-03-28 | 2001-08-29 | FESTO AG & Co | Fluid-powered rotary actuator |
DE202006001597U1 (en) * | 2006-02-02 | 2006-04-20 | Festo Ag & Co | Rotary drive has at least two operating elements which in their operating positions taken up with regard to driven component and relative to each other can be variably positioned in direction of extent of respective operating track |
DE102010034994B4 (en) * | 2010-08-20 | 2012-06-06 | Festo Ag & Co. Kg | Measuring device and method for detecting and processing a position of a measuring element |
-
2013
- 2013-07-31 DE DE102013012774.2A patent/DE102013012774B4/en active Active
-
2014
- 2014-07-31 CN CN201420427837.XU patent/CN204371831U/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0798472B1 (en) | 1996-03-28 | 2001-08-29 | FESTO AG & Co | Fluid-powered rotary actuator |
DE202006001597U1 (en) * | 2006-02-02 | 2006-04-20 | Festo Ag & Co | Rotary drive has at least two operating elements which in their operating positions taken up with regard to driven component and relative to each other can be variably positioned in direction of extent of respective operating track |
DE102010034994B4 (en) * | 2010-08-20 | 2012-06-06 | Festo Ag & Co. Kg | Measuring device and method for detecting and processing a position of a measuring element |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160290371A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Knr Systems Inc. | Integrated hydraulic rotary actuator |
US9976577B2 (en) * | 2015-03-31 | 2018-05-22 | Knr Systems Inc. | Integrated hydraulic rotary actuator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013012774B4 (en) | 2022-02-17 |
CN204371831U (en) | 2015-06-03 |
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Representative=s name: PATENTANWAELTE MAGENBAUER & KOLLEGEN PARTNERSC, DE |
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