DE2158713A1 - Induktiver drehgeber - Google Patents

Induktiver drehgeber

Info

Publication number
DE2158713A1
DE2158713A1 DE2158713A DE2158713A DE2158713A1 DE 2158713 A1 DE2158713 A1 DE 2158713A1 DE 2158713 A DE2158713 A DE 2158713A DE 2158713 A DE2158713 A DE 2158713A DE 2158713 A1 DE2158713 A1 DE 2158713A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotary encoder
encoder according
inductive rotary
delivery system
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE2158713A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2158713B2 (de
DE2158713C3 (de
Inventor
Wolfgang Dipl Ing Stedtnitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fried Krupp AG
Original Assignee
Fried Krupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fried Krupp AG filed Critical Fried Krupp AG
Priority claimed from DE19712158713 external-priority patent/DE2158713C3/de
Priority to DE19712158713 priority Critical patent/DE2158713C3/de
Priority to GB5430372A priority patent/GB1414517A/en
Priority to IT32087/72A priority patent/IT971206B/it
Priority to JP47118815A priority patent/JPS4863749A/ja
Priority to US00310221A priority patent/US3812481A/en
Priority to FR7242120A priority patent/FR2170406A5/fr
Publication of DE2158713A1 publication Critical patent/DE2158713A1/de
Publication of DE2158713B2 publication Critical patent/DE2158713B2/de
Publication of DE2158713C3 publication Critical patent/DE2158713C3/de
Application granted granted Critical
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2073—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of a single coil with respect to two or more coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
    • G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/484—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by contact-making switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • H03M1/08—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of noise

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)

Description

FRIED.KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRlIiKTER HAFTUNG in Essen ' .
Induktiver Drehgeber
Die Erfindung betrifft einen, induktiven Drehgeber mit zwei nebeneinander angeordneten, um eine gemeinsame Achslinie gegeneinander verdrehbaren Systemen elektrischer Leiterbahnen, die in untereinander in wesentlichen Teilen übereinstimmenden Anordnungen (Formfunktionen) in vielfach wechselnden radialen Abständen zur Achslinie, aber im Mittel kreisbogenförmig und konzentrisch um die Achslinie, nach Art von Schwingungen verlaufen, wobei das eine System (Einspeisesystem) zur Speisung seiner Leiterbahnen mit einem Wechselstrom ausgebildet ist und das andere System (Abgabesystem) zur Abgabe von amplitudenmodulierben Spannungen bei einer relativen Drehbewegung der beiden Systeme gegeneinander ausgebildet ist.
Zur exakten elektronischen Messung von Winkel- oder Drehbewegungen werden Drehgeber benötigt, die eine feine Winkelauflösung geben, wobei vor allem ein geringes Drehmoment sowie eine geringe Reibung gefordert ist, um auch bei kleinen winkelverandernden Kräften exakte Messungen zu gewährleisten. Außerdem
309824/0970
_ 2 —
werden Drehgebersysteme zu drehzahlproportionaler' Impulsgabe eingesetzt, die pro Umdrehung nur einen Impuls oder wenige Impulse liefern, wobei diese Impulse sehr definiert und reproduzierbar von der Drehbewegung abhängen sollen. Diese Forderungen können im allgemeinen nur von kontaktlos arbeitenden Drehgebern erfüllt werden.
Es sind induktive Drehgeber bekannt, die nach einem
• für Drehbewegungen umgewandelten Prinzip des Bügeln
nannten "Indutosyn" arbeiten (zum Induktosyn verglichen: "Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen" von Prof. Dr. Ing. Wilhelm Simon, 1971 Carl Hanser Verlag München, Seite 112 ff.), wobei auf einem Stator und einem Rotor mäanderförmig verlaufende Leiter im Kreise verlegt sind. Die Leiter des Rotors werden mit einem Wechselstrom gespeist, am Stator können dann induzierte amplitudenmodulierte Spannungen abgegriffen werden.
Diese Anordnung hat jedoch den erheblichen Nachteil, nicht kontaktlos zu arbeiten, weil nämlich die Wechselstromeinspeisung in die Leiter des Rotors über Schleifkontakte erfolgt, womit die Reibung des Drehgebers für die eingangs umrissenen Anforderungen nicht klein genug gehalten werden kann.
309824/0970
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen induktiven Drehgeber zu schaffen, der eine feine Winkelauflösung gestattet, eine hohe Winkelgenauigkeit "bietet und eine geringe rotierende Masse sowie eine geringe Reibung aufweist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß das Einspeisesystem aus zwei einander ergänzenden ebenen Hilfssystemen besteht, einem ersten Hilfssystem in Form eines, aus in sich geschlossenen Leiterbahnen bestehenden, Kurzschlußsystems, welches in seiner Anordnung (Forinf unkt ion) an der Anordnung (Formfunktion) des Abgabesystems orientiert ist, und einem zweiten Hilfssystem in Form einer im wesentlichen bogenförmig um die Achslinie angeordneten Leiterbahn, die mit einer Einspeisung für einen Wechselstrom versehen ist und induktiv mit dem KurzSchlußsystem verkoppelt ist.
Vorzugsweise wird das Abgabesystem gerätefest angeordnet, während das erste Hilfssystem, also das Kurzschlußsystem, davor drehbar angeordnet ist. Das zweite Hilfssystem, das aus der bogenförmigen Leiterbahn besteht, ist ebenfalls gerätefest - und vor-
309824/0970
zugsweise in der Ebene des Abgabesystems - angeordnet; vorteilhaft ist die bogenförmige Leiterbahn spiralförmig ausgebildet und als Induktivität eines Oszillators betrieben.
Die Verläufe der Leiterbahnen des KurzSchlußsystems und des Abgabe syst ems, d.h. deren Formfunkt ionen, können, je nach der Anforderung für die Anwendung eines Drehgebers, in Form periodischer Schwingungen, z.B. in an sich bekannter Art in Rechteckmäandern angeordnet sein, womit eine im eino ganze Umdrehung gleichmäßig hohe Winkelauflösung erzielbar ist; sie können auch in einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Erfindung als andere Formfunktionen ausgebildet sein, wobei ein solcher Funktionsverlauf auch mehrfach auf einem Kreisumfang angeordnet sein kann. Als solche andere Formfunktionen kommen beliebige.andere periodische oder aperiodische Schwingungen in Betracht. Sollen pro Umdrehung des KurzSchlußsystems nur wenige Impulse, vorzugsweise nur ein einziger genau definierter Impuls von besonders steiler Flanke und kurzer Dauer, geliefert werden, so werden, in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, Formfunktionen stochastischen oder - vorzugsweise - pseudostochastischen Charakters gewählt, die auf dem Kurz Schlußsystem und dem Abgabesystem iden-
309824/0970
tisch sind. Pur Gewinnung mehrerer üapulse wird vorzugsweise nur eins der beiden Systeme mit einer Folge solcher Funktionsverlaufe versehen. Damit besteht die Möglichkeit, eine störungsfreie direkte und sehr exakte Bestimmung einer vollen Umdrehung des KurzSchlußsystems bzw. eines vorgegebenen Teiles einer vollen Umdrehung vorzunehmen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung dieser ä Erfindung ist vorgesehen, das erste Hilfssystem und das Abgabesystem mit mehre*Tena ·, voneinander getrennten, Leiterbahnen zu versehen; diese sind jeweils konzentrisch angeordnet und vorzugsweise jeweils in einer gemeinsamen Ebene verlegt; dabei kann beispielsweise jeweils eine Leiterbahn etwa auf äußeren Kreisen mit einer sehr großen Zahl periodisch wechselnder unterschiedlicher Abstände zum Zentrum in einer ganz feinen Mäanderform angeordnet sein, andere Leiterbahnen können z.B. mit einer gröberen Aufteilung, beispielsweise auch mit um einen bestimmten Faktor kleiner Anzahl unterschiedlicher Abstände zum Zentrum, oder mit anderen Formfunktionen als Rechteckmäander auf inneren Kreisen angeordnet sein. Durch diese kombinierte Anordnung sind sowohl eine Bestimmung kleinster Winkel-
309824/0970
■bewegung als auch eine Drehzahlmessung gleichzeitig möglich, wobei auch Drehzahlangaben in unterschiedlichen Maßstäben, wie Umdrehung pro Sekunde, Minute oder ähnlichen, gleichzeitig erzielbar sind.
Die Erfindung ermöglicht es somit, einen induktiven Drehgeber zu schaffen, der, mit geringem eigenen Dreh- und Trägheitsmoment abnutzungsfrei und ohne Reibung, Dreh- und Winkelbewegung in weitem Bereich zu bestimmen gestattet, d.h. der sowohl für Messung kleinster inkrementaler Winkeländerungen als auch für exakte Drehzahlmessung bei sehr hohen Drehzahlen bzw. zur drehabhängigen Impulsgabe geeignet ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Hilfssystem eines Einspeisesystems in Form eines KurzSchlußsystems mit zwei getrennten Leiterbahnen für periodische Grob- und Feinmäander,
Fig. 2 ein Abgabesystem mit einer Ausbildung seiner Leiterbahnen entsprechend denen des Kurzschlußsystems gemäß Fig. 1 zur Abgabe von am-
309824/0970
plituden- und phasenmodulierten Spannungen sowie einen spiralförmigen Leiterbahnenverlauf eines zweiten HiIfssystems des Einspeisesystems,
Fig. 3 ein KurzSchlußsystem in einer Formfunktion einer stetig "veränderten Frequenz,
Fig. 4· ein KurzSchlußsystem mit pseudostochastischer Rechteckimpulsfolge als Formfunktion,
Fig. 5 Seitenansicht eines induktiven Drehgebers mit einem KurzSchlußsystem gemäß Fig. 1 und einem Abgabesystem sowie einem zweiten Hilfssystem gemäß Fig. 2.
Εί·τ\ erstes Hilfssystem eines Einspeise syst ems, ein KurzSchlußsystem 1 mit zwei kreisförmig und konzentrisch zu einem Zentrum 2 verlaufenden, in sich geschlossenen Leiterbahnen 3? 4- ist, wie Fig. 1 zeigt auf einem Träger 6 angeordnet. Die Leiterbahnen 3i 4- sind mäanderförmig in Art periodischer Schwingungen, als Formfunktionen f1^1VieIfach wechselnden radialen Abständen zum Zentrum 2 angeordnet und bestehen jeweils aus einer Anzahl nach gleichen Bogenstücken d bzw. d1 radial verlaufender Leiterstege 8.1, 8.2, wobei die Leiterstege 8.1, 8.2 untereinander abwechselnd
309824/0970
an jeweils inneren Kadien r1, r2 über Zwischenstege 9.1, 9-2 und an jeweils äußeren Radien r1',r2' über ,Zwischenstege 9.3, 9.4 verbunden sind.
Dabei weist die Leiterbahn 4 eine feine Mäanderform auf, mit einer hier vierfach größeren Anzahl an Leiterstegen 8.2 als die Leiterbahn 3·
Ein Abgabesystem 10 ist, wie -Pig. 2 zeigt, mit vier, jeweils zu zweit auf zu einem Zentrum 2 . zentrischen Kreisen angeordneten Leiterbahnen 11^1,JJ 14 versehen, wobei die Leiterbahnen 11 und 12 auf Kreisbögen eines gemeinsamen inneren Kreises,die Leiterbahnen 13, 14-auf Kreisbögen eines gemeinsamen äußeren Kreises verlegt sind.
Die Leiterbahnen 11 und 12 weisen als Formfunktionen f2 eine Mäanderform auf, die der Mäanderform der Leiterbahn 3 angepaßt ist. Die Leiterbahnen 11 und 12 weisen radiale, nach gleichen Bogenstücken d angeordnete Leiterstege 16 und verbindende Zwischenstege 17·1, 17-2 an inneren und äußeren Eadien r3, r3' auf, wie die Leiterbahn 3·
Die Leiterbahnen 13 und 14 weisen als Formfunktionen f2 eine Mäanderform mit radialen, nach gleichen Bogen-
309824/0970
stücken d1 voneinander angeordneten Leiterstegen und verbindenden Zwischenstegen 19·1, 19·2 an inneren und äußeren Radien r4, r4' auf, die der Anordnung der Mäander der Leiterbahn 4 angepaßt ist.
Dabei ist die Anzahl der Mäanderschwingungen der Leiterbahnen 11, 12, 13,14 frei wählbar; sie ist zweckmäßig so groß zu halten wie es räumlich angängig ist, um eine möglichst große Kopplung zwischen den Leiterbahnen 11, 12, 13, 14 des Abgabesystems 10 und den t Leiterbahnen 3, 4 des KurzSchlußsystems 1 zu erhalten. Die genannten Anpassungen bestehen im Beispiel der Fig. 1/Fig. 2 aus jeweils identischer Frequenz der Radienwechsel, wobei aber auf dem Abgabesystem eine Begrenzung der Schwingungszahl erfolgt.
Die Leiterbahnen 11 und 12 sowie die Leiterbahnen und 14 sind jeweils unsymmetrisch zueinander angeordnet, sie sind auf den konzentrischen Kreisen je- t weils um die Hälfte der Bogenstücke d, d1 gegeneinander versetzt, was in Fig. 2 durch die Lage der Durchmesserlinie D angedeutet ist, und was eine Phasenverschiebung der periodischen Mäanderschwingungen von 90 gegeneinander bedeutet.
Die Leiterbahnen 11, 12, 13, 14 sind auf einem Träger angeordnet, auf dem auch ein zweites Hilfssystem des Einspeisesystems, eine spiralförmig angeordnete Leiter-
30982 4/0970 Λη
bahn 22 aufgebracht ist. Die Leiterbahn 22 ist als Induktivität des Schwingkreises eines Oszillators 23 ausgebildet. Die Leiterbahn 22 ist induktiv mit den Leiterbahnen 35 4- des KurzSchlußsystems 1 verkoppelt und bewirkt einen hochfrequenten Kurzschlußstrom in den Leiterbahnen 3> 4-. Die Frequenz des Oszillators liegt z.B. vorteilhaft bei 1-10 ΓΉίζ, bei einer realisierbaren Ausführung der Leiterbahn 22 hinsichtlich ihrer Induktivität. Als Oszillator 23 kann eine der bekannten, wenig aufwendigen Schaltungen, z.B. eine Dreipunktschaltung, angewendet werden, da die induktive Kopplung von der Leiterbahn 22 zu den Leiterbahnen 3 und 4- des KurzSchlußsystems 1 aperiodisch wirkt; denn da keinerlei Resonanzerseheinungen ausgenutzt werden, ist eine FrequenzStabilität des Oszillators 23 unkritisch,weil nicht die Oszillatorschwingungen, sondern die in das Abgabesystem 10 induzierten Schwingungen ausgewertet werden.
Bei einer Drehbewegung des KurzSchlußsystems 1 liefert das Abgabesystem 10 vom KurzSchlußstrom im KurzSchlußsystem 1 induzierte amplituden- und phasenmodulierte Spannungen, dabei ist die Frequenz der modulierten Spannung von der Anzahl der auf den Leiterbahnen 3 und 4· des KurzSchlußsystems 1 ange-
11
309824/0970
ordneten Mäanderschwingungen und von der Drehbewegung des KurzSchlußsystems 1 abhängig.
Aus den amplitudenmodulierten Spannungen können in bekannter Weise nach Gleichrichtung Rechteckimpulsfolgen abgeleitet werden, mit denen Zähler zur Messung der Drehzahl der KurzSchlußsystemes 1 angesteuert werden können.
TM die"°Sbgabesystem 10 gelieferten Spannungen ohne KadaverStärkung gleichrichten zu können, sind die Leiterbahnen 11, 12, 13, 14- im Ausführungsbeispiel der Fig, 2, vorteilhaft etwa bei der Hälfte des Verlaufes zwischen Anfang und Ende, einer jeden Leiterbahn 11, 12, 13, 14- an Kopplungspunkten 11', 12', 13', 14' galvanisch mit der Leiterbahn 22 verbunden. Damit stehen an den Leiterbahnen 11, 12, 13, 14- zu den Koppelpunkten 11', 12} 131, 14-' symmetrische, gegenphasige Spannungen an, deren Modulationshub oberhalb der Schwelle von Gleichrichtern liegt. Eine physikalische Ableitung des Induktionsvorganges zwischen dem KurzSchluß system 1 und dem Abgabesystem 10 führt für jede Leiterbahn 11, 12, 13, 14 des Abgabesystems 10 auf eine Schwiitungsform, in der im wesentlichen ein Integralanteil enthalten ist, welcher die mit dem
12
309824/0970
Umlauf des Kurzschlußsystemes periodische Kreuzkorrelationsfunktion ist. Im in Fig. 1/Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel mit Rechteckmäandern konstanter Breite ist diese Kreuzkorrelationsfunktion eine Dreiecksfunktion.
Anfang und Ende einer jeden Leiterbahn 11, 12, 13» wird über Gleichrichter an Differenzverstärker 29, 30, 31» 32 geschaltet an deren Ausgängen, bei · genügender Übersteuerung, Rechteckimpulsfolgen anstehen.
Aus den phasenverschobenen Anordnungen der Leiterbahn 11 gegen die Leiterbahn 12 und der Leiterbahn gegen die Leiterbahn 14 ist in bekannter Weise eine Auflösung eines Drehwinkels in einen Sinus- und Kosinusanteil gegeben. Außerdem ist aus der Phasenlage der Spannungen eine Drehrichtungsanzeige und über eine Impulszählung im Anschluß an die Differenzverstärker 29, 30, 31» 32 eine Digitalverschlüsselung der Drehbewegung, z.B. als Steuergröße für Meß- und Regelsysteme, ableitbar. Diese Anwendungsfälle sind hier nicht näher ausgeführt, da sie zum Stand der Technik zählen und im Zusammenhang mit anderen Drehgebersystemen für gleiche Aufgabenstellungen vielfach publiziert wurden.
309824/0970
In der Anordnung des KurzSchlußsystems 1 und des Abgabesystems 10 nach Fig. 1 und Fig. 2 ist bei einer vollen Umdrehung des Kurzschlußsystems 1 von den Leiterbahnen 13 und 14 des Abgäbesystems 10 eine Folge von 90 Impulsen,von den Leiterbahnen 11 und 12 eine Folge von 36 Impulsen ableitbar. Aber auch eine Anordnung, die pro Umdrehung des KurzSchlußsystems 1 z.B. 720 Impulse liefert, d.h. pro halben Winkelgrad eine halbe Mäanderschwinungsperiode aufweist, ist in der heutigen hochwertigen Technologie gedruckter Leiterplatten noch gut realisierbar.
Ein Kurz Schlußsystem 33 mit einer Leiterbahn 34- in unperiodischer Anordnung als Formfunktionjci ' zeigt Fig. 3· Diese Formfunktion.f 1 weist eine gleichbleibend lineare Frequenzänderung auf. Ein Abgabesystem (nicht gezeichnet) mit identischer Formfunktion wie f1 gibt bei Jeder vollen Umdrehung des Kurzschlußsystemes 1 entsprechend der nun zugehörigen Korrelationsfunktion einen kurzen Impuls ab, nämlich dann, wenn das Kurzschlußsystem 1 und das Abgabesystem genau auf Deckung gegenüberstehen.
Fig. 4 zeigt ein KurzSchlußsystem 35 mit einer Leiterbahn 36 mit einer pseudo-stochastischen Rechteckimpuls folge als Formfunktion f1. Eine solche Anordnung läßt
309824/0 9 70
sich leicht rechnerisch ermitteln und über Plotter zur Herstellung einer Leiterbahnplatte aufzeichnen, In der Darstellung S1Ig. 4 ist zur Vereinfachung nur der sogenannte ^-Schritt-Barkercode gezeichnet, in der Praxis wird man andere aus der Korrelationselektronik bekannte Schrittfolgen (z.B. die 1.024-er aus dem 10-bit-Register) wegen des ausgeprägteren Korrelationsergebnisses wählen. Ein Abgabesystem (nicht gezeichnet) mit identischer Formfunktion wie f1 gibt wieder bei jöcLer vollen Umdrehung des Kurzschlußsystems 1 einen sehr definierten Impuls ab* wenn sich die Formfunktion f1 und ±2 vom Kurzsehlußsystem 1 und vom Abgabesystem genau auf Deckung gegenüberstehen. Der zeitliche Verlauf des Impulses ist wieder dreiecksförmig, seine Basisbreite ist doppelt so groß, wie die Länge des Einheitsschrittes im Code der Formfunktion f1-:. Der Vorteil einer Anordnung nach Fig. 3 gegenüber dem Beispiel in Fig. 1 liegt darin, pro ISndrehung des KurzSchlußsystemes 1 einen einzigen und sehr definierten, kurzen Ausgangsimpuls zu erhalten- Aus der Korrelationstheorie ist bekannt, daß dieser bei rein statistischer Formfunktion der ideale Dirctc-Impuls ist. Eine rein statistische Formfunktion ist aber für die Herstellung solcher Drehgeber unzweckmäßig, da nicht definiert vorgebbar und Jertigungs-
309824/0970
technisch kaum realisiert)ar. Dagegen kann eine pseudo-stochastische Formfunktion nach Fig. 4 definiert vorgegeben und maschinell realisiert werden. Moderne Leiterplattenzeichenautomaten lassen einen so geringen Abstand zwischen benachbarten Leiterbahnen zu, daß sehr kurze Einheitsschritte für den Code gewählt werden können, was auf sehr gute Winkelauflösung führt, ohne - dem Stande der Technik gemäß - eine Amplitudenauswertung des Ausgangsimpulses zu betreiben.
Das £«5Ββθ^3:Ηββ^%βκ-4 erste Hilfssystem ist, wie Fig. 5 für die Leiterbahn 4 des KurzSchlußsystems 1 aus Fig. 1 zeigt, auf einer Ebene 24 des Trägers 6 aufgebracht. Der Träger 6 ist mit einer im Zentrum angeordneten Drehachse 25 verbunden, über die das KurzSchlußsystem 1 an ein bezüglich seiner Drehbewegung zu messendes Bauteil angeschlossen werden kann. Das Abgabesystem 10 ist wie Fig. 5 für die Leiterbahnen 11, 12, 15 und 14 aus Fig. 2 zeigt, auf einer Ebene 26 des Trägers 21 angeordnet, auf der auch das zweite Hilfssystem des Einspeisesystems, die Spiralförmige Leiterbahn 22, angeordnet ist.
Die beiden Träger 6 und 21 sind in einer Entfernung E voneinander angeordnet, wobei die beiden Zentren 2
309824/0970
auf der Achslinie 27 der Drehachse 25 angeordnet sind.
Vorteilhaft werden, wie schon angedeutet, das Kurzschlußsystem 1, das Abgabesystem 10 und die Leiterbahn 22 in der Technik gedruckter Leiterplatten hergestellt, wobei die Leiterplatten dann die Träger 6 und 21 sind und wobei die Anschlußleitungen 28 des Abgabesystems 10 auf der den Leiterbahnen 11, 12, 13 14 und 22 abgewandten Seite der Leiterplatte verlegt sind.
Wach dieser Erfindung ist somit ein fehlerarmes, da kontaktloses und drehmomentarmes Drehgebersystem realisierbar, das sowohl eine hohe Winkelauflösung als auch eine hohe Winkelgenauigkeit bei geringem gerätetechnischen Aufwand bietet. Das gesamte aktive System des Drehgebers ist als gedruckte Leiterplatten herstellbar und kompakt aufbaubar. Anwendungsbedarf besteht auf sehr vielen unterschiedlichen Gebieten der Technik, insbesondere der Steuer- und Meßtechnik, bei denen es auf reproduzierbare, genaue Impulsgabe in Abhängigkeit von Drehbewegungen ankommt, z.B. zum Triggern der Zeitmessung bei Registriervorgängen oder für Zündbefehle bei Motorsteuerungen, auch unter rauhen Umgebungsbedingungen, da solch ein Drehgeber schock- und schmutzunempfindlich aufgebaut werden kann.
- Ansprüche 30982^/0970 17

Claims (3)

Patentansprüche
1. Induktiver Drehgeber mit zwei nebeneinander angeordneten, um eine gemeinsame Achslinie gegeneinander verdrehbaren Systemen elektrischer Leiterbahnen, die in untereinander in wesentlichen Teilen übereinst;ütt~ menden Anordnungen (Formfunktionen) in vielfach wechselnden radialen Abständen zur Achslinie, aber im Mittel kreisbogenförmig und konzentrisch um die Achslinie, nach Art von Schwingungen verlaufen, wobei das eine System (Einspeisesystem) zur Speisung seiner ä Leiterbahnen mit einem Wechselstrom ausgebildet ist und das andere System (Abgabesystem) Zur Abgabe von amplitudenmodulierten Spannungen bei einer relativen Drehbewegung der beiden Systeme gegeneinander ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Einspeisesystem aus zwei einander ergänzenden ebenen Hilfssystemen besteht, einem ersten Hilfssystem in Form eines, aus in sich geschlossenen Leiterbahnen (3»4-,34-,36) bestehenden, KurzSchlußsystems (1, 33» 35)» welches in seiner Anordnung (Formfunktion f1) an der Anordnung (Formfunktion f2) des Abgabesystems(10) orientiert ist, und einem zweiten Hilfssystem in Form einer im wesentlichen bogenförmig um die Achslinie (27) angeordneten Leiterbahn (22), die mit einer Einspeisung für einen Wechselstrom versehen ist und mit dem Kurzschlußsystem (1) induktiv verkoppelt ist.
18
30 982 4/0970
2. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise das erste Hilfssystem
(KurzSchlußsystem 1, 33, 35) um die Achslinie (27)
drehbar angeordnet ist, während das Abgabesystem (10) und das zweite Hilfssystem (Leiterbahn 22) gerätefest angeordnet sind.
3. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hilfssystem (Leiterbahn (22) und das Abgabesystem (10) auf einem gemeinsamen
Träger (21) und vorzugsweise in einer gemeinsamen
Ebene (26) angeordnet sind.
4-, Induktiver Drehgeber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (22) spiralförmig
und als Induktivität eines Oszillators (23) ausgebildet ist.
5. Induktiver Drehgeber nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die
iOrmfunktionen (f1 und f2) des Kurzschlußsystems (1,
33» 35) und des Abgabesystems (10) als Eingangsgrößen einer Korrelationsanalyse gewählt sind.
6. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Formfunktionen (f1 und f2) identisch
309824/0970
und als Eingangsgrößen einer Autokorrelationsanalyse gewählt sind.
7· Induktiver Drehgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfunktionen (f1 und f2) stochastischen Charakter aufweisen.
8. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formf unkt ionen (f1 und f2) eine linear frequenzmodulierte Rechteckschwingung der Periode 2 3Γ /a (a = 1,2 .,.,.,., η ganzzahlig) sind.
9. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Formfunktionen (f1 und f2) pseudostochastische Rechteckschwingungen der ß-rundperiode 2 ίΤ/a (a = 1,2 .,.,.,., η ganzzahlig) sind.
10. Induktiver Drehgeber nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das KurzSchlußsystem (1, 331 35) und das Abgabesystem (10) je mehr als eine, jeweils im wesentlichen auf einem von mehreren zentrischen Kreisen verlaufende Leiterbahn (3, 4, 34, 36) und (11, 12, I3 und 14) unterschiedlicher Schwingungslängen aufweisen, wobei die einander zugeordneten Verläufe der Leiterbahnen . (3, 11, 12) bzw. (4, 13, 14) längs je eines Kreis-
20
309824/097Q
umfanges in dem KurzSchlußsystem (1, 33» 35) und in dem Abcjo.6 esystem (10) jeweils im wesentlichen untereinander gleich sind.
11. Induktiver Drehgeber nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine galvanische Verbindung zwischen dem zweiten Hilfssystem (Leiterbahn 22) und dem Abgäbesystem (10) besteht.
12. Induktiver Drehgeber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (11, 12, 13, 14) des Abgabesystemes (10) über Gleichrichter (G) an Differenzverstärker (29, 30> 31 un-d 32) geschaltet simL.
3 09 8 24/0970
DE19712158713 1971-11-26 1971-11-26 Induktiver Drehgeber Expired DE2158713C3 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19712158713 DE2158713C3 (de) 1971-11-26 Induktiver Drehgeber
GB5430372A GB1414517A (en) 1971-11-26 1972-11-24 Rotary inductive transducers
IT32087/72A IT971206B (it) 1971-11-26 1972-11-24 Trasduttore induttivo di rotazione in particolare per la misurazione di movimenti angolari e di rota zioni
US00310221A US3812481A (en) 1971-11-26 1972-11-27 Non-contacting electrical rotary position and rotation transducer
JP47118815A JPS4863749A (de) 1971-11-26 1972-11-27
FR7242120A FR2170406A5 (de) 1971-11-26 1972-11-27

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19712158713 DE2158713C3 (de) 1971-11-26 Induktiver Drehgeber

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2158713A1 true DE2158713A1 (de) 1973-06-14
DE2158713B2 DE2158713B2 (de) 1973-11-08
DE2158713C3 DE2158713C3 (de) 1977-03-10

Family

ID=

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3407097A1 (de) * 1984-02-28 1985-08-29 Pierburg Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss Stelleinrichtung zur drehwinkeleinrichtung eines stellgliedes
DE19738836A1 (de) * 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Induktiver Winkelsensor
DE102018102094A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-01 Thyssenkrupp Ag Induktiver Winkelsensor für eine Kraftfahrzeuglenkung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3407097A1 (de) * 1984-02-28 1985-08-29 Pierburg Gmbh & Co Kg, 4040 Neuss Stelleinrichtung zur drehwinkeleinrichtung eines stellgliedes
DE19738836A1 (de) * 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Induktiver Winkelsensor
EP0909955A2 (de) * 1997-09-05 1999-04-21 Hella KG Hueck & Co. Induktiver Winkelsensor
US6236199B1 (en) 1997-09-05 2001-05-22 Hella Kg Hueck & Co. Inductive angle sensor
EP0909955A3 (de) * 1997-09-05 2002-07-24 Hella KG Hueck & Co. Induktiver Winkelsensor
DE102018102094A1 (de) * 2018-01-31 2019-08-01 Thyssenkrupp Ag Induktiver Winkelsensor für eine Kraftfahrzeuglenkung

Also Published As

Publication number Publication date
DE2158713B2 (de) 1973-11-08
US3812481A (en) 1974-05-21
GB1414517A (en) 1975-11-19
FR2170406A5 (de) 1973-09-14
IT971206B (it) 1974-04-30
JPS4863749A (de) 1973-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2011222C3 (de) Anordnung zur Bestimmung von Koordinaten auf einer Fläche
EP0900998B1 (de) Induktiver Winkelsensor
EP0909955A2 (de) Induktiver Winkelsensor
DE2853142A1 (de) Messvorrichtung zur kapazitiven bestimmung der relativen lagen zweier zueinander beweglicher teile
DE2218824B2 (de) Verfahren zum Messen der Verschiebung einer Elektrode eines Differentialkondensators relativ zu den anderen Elektroden
DE2305384C2 (de) Anordnung zur Bestimmung der Windelstellung und Drehzahl
DE2122967C3 (de) Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse
DE69915212T2 (de) Kapazitive Wegmesseinrichtung
DE69014577T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Messung der Winkel- und Axialposition.
EP0907891B1 (de) Anordnung zur berührungslosen induktiven übertragung elektrischer messgrössen und/oder elektrischer energie zwischen einem rotor und einem stator
DE2137800A1 (de) Magnetische Aufnehmereinrichtung zum Messen der Winkelgeschwindigkeit oder Winkelstellung
DE2158713A1 (de) Induktiver drehgeber
DD273889A1 (de) Verfahren und einrichtung zur interpolation sinusfoermiger messsignale, insbesondere solcher von fotoelektrischen messsystemen
DE69003594T2 (de) Vorrichtung mit mehreren Winkelpositionssensoren.
DE1903972A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Messung von Bewegungen
DE102004026311A1 (de) Positionsgeber
DE4021637A1 (de) Induktiver stellungsgeber
DE2148703A1 (de) Drehzahlmesser fuer eine ultrazentrifuge oder dgl
DE2933891C2 (de)
DE1437843A1 (de) Inkrementales Phasenmodulationsverfahren und -system zur Fernuebertragung analoger Groessen
DE3045819C2 (de)
EP0932018A2 (de) Induktive Winkelmessvorrichtung
DE69200057T2 (de) Interferometrischer Kreisel mit elektrooptischem Modulator.
DE1623819C (de) Verfahren zur Bestimmung der Winkel stellung einer Welle und Vornchtung zur Durchführung des Verfahrens
DE1423823B1 (de) Kapazitiver messumformer

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977
8339 Ceased/non-payment of the annual fee