DE2814606A1

DE2814606A1 - DEVICE FOR GENERATING A SPEED-DEPENDENT SIGNAL

Info

Publication number: DE2814606A1
Application number: DE19782814606
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Dr Huber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1979-10-18
Also published as: JPS54145174A; GB2019002B; GB2019002A; FR2422168A1; FR2422168B3

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine derartige Einrichtung bekannt, die jedoch ein relativ kleines drehzahlabhängiges Ausgangssignal liefert. Durch Streuungen des Magnetfeldes und durch Störsignale kann das drehzahlabhängige Ausgangssignal verfälscht werden.The invention is based on a device according to the preamble of the main claim. It is such an institution known, which, however, provides a relatively small speed-dependent output signal. By scattering of the magnetic field and the speed-dependent output signal be falsified.

Vorteile der Erfindung:Advantages of the invention:

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß er eine hohe Ausgangsspannung bei einem relativ großen Luftspalt und auch bei kleiner Drehzahl liefert. Die untere Grenzfrequenz kann dabei beliebig klein gewählt werden. Besonders vorteilhaft ist auch, daß der Geber störunempfindlich ist und ferner keine Störimpulse bei ungleichmäßigem Lauf desZaiirraaes abgibt. Außerdem kann der Geber relativ klein gebaut werden und seine obere Grenztemperatur ist praktisch' nur durch die Grenztemperatur des Hall-Elementes begrenzt.The device according to the invention with the characterizing features The main claim has the advantage that it has a high output voltage with a relatively large air gap and delivers even at low speed. The lower limit frequency can be selected as small as desired. Particularly It is also advantageous that the encoder is insensitive to interference and, furthermore, does not emit any interference pulses if the Zaiirraaes runs unevenly. In addition, the encoder can be built relatively small and its upper limit temperature is practically only due to the limit temperature of the Hall element is limited.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements of the main claim specified facility possible.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung, Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung, Fig. 3 eine Auswerteschalteinrichtung für das Ausgangssignal1 shows a first embodiment of a sensor arrangement, FIG. 2 shows a second embodiment of a sensor arrangement, 3 shows an evaluation switching device for the output signal

des Hall-Elementes und
Fig. k ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3·of the Hall element and
FIG. K shows a diagram to explain the mode of operation of the arrangement according to FIG.

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f^ 28Η60Θf ^ 28Η60Θ

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

In Figur 1 ist ein Zahnrad 10 dargestellt, das auf einer Welle 11 angeordnet ist und mit dieser umläuft. Einem ersten Zahn des Zahnrades steht ein Hall-Element 13 gegenüber. Mit diesem Hall-Element 13 ist ein Dauermagnet 14, vorzugsweise aus seltenen Erden, verbunden. An den Dauermagnet Ik schließt sich ein Flußleitstück 15 an, dessen Endabschnitt einem zweiten Zahn l6 gegenübersteht .In Figure 1, a gear 10 is shown, which is arranged on a shaft 11 and rotates with this. A Hall element 13 faces a first tooth of the gearwheel. A permanent magnet 14, preferably made of rare earths, is connected to this Hall element 13. A flux guide 15 connects to the permanent magnet Ik , the end portion of which faces a second tooth 16.

In Figur 2 ist die Reihenfolge des Hall-Elementes I3 und des Dauermagnets Ik vertauscht, d.h. hier steht der Dauermagnet dem Zahn 12 gegenüber. An den Dauermagnet Ik schließt sich dann das Hall-Element I3 an, das wiederum mit dem Flußleitstück verbunden ist, wobei der Endabschnitt des Flußleitstückes dem Zahn l6 des Zahnrades 10 gegenübersteht. Der Endabschnitt des"Flußleitstückes I5 und das Hall-Element 13 bzw. der Dauermagnet Ik haben eine derartige Gestalt, daß sie die gesamte Breite des jeweils gegenüberstehenden Zahnes abdecken. Durch diese Gestaltung der Flußleitstücke I5 wird der Streufluß minimal gehalten und die Flußänderungen werden bei der Drehung des Zahnrades 10 relativ groß. Als besonders günstigen Nebeneffekt bewirken die Flußleitstücke eine gewisse Abschirmung des Hall-Elementes I3 gegenüber Störfeldern.In FIG. 2, the sequence of the Hall element I3 and the permanent magnet Ik is interchanged, ie the permanent magnet is opposite the tooth 12 here. The Hall element I3 then adjoins the permanent magnet Ik , which in turn is connected to the flux guide, the end section of the flux guide facing the tooth 16 of the gear 10. The end section of the "Flußleitstückes I5 and the Hall element 13 or the permanent magnet Ik have such a shape that they cover the entire width of the opposite tooth A relatively large rotation of the gear wheel 10. As a particularly favorable side effect, the flux guide pieces cause a certain shielding of the Hall element I3 from interference fields.

Das dem Zahnrad zugeordnete Endstück des Flußleitstückes I5 muß nicht dem jeweils benachbarten Zahn zugeordnet sein, es kann auch einem beliebigen anderen Zahn des Zahnrades gegenüberstehen. Dies kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn die Zähne des Zahnrades 10 außerordentlich eng beieinander liegen. Um die Streuung der Flußleitstücke I5 besonders klein zu halten, ist es zweckmäßig, dem Dauermagnet Ik eine kurze und gedrungene Form zu geben. Besonders vorteilhaft ist es, als Permanentmagnet seltene Erdenmagnete zu verwenden. Diese weisen den besonderen Vorteil auf, besonders temperatur- und störfeidunempfindlich zu sein. Durch eine geeignete WahlThe end piece of the flux guide piece I5 assigned to the toothed wheel need not be assigned to the respective adjacent tooth; it can also be opposite any other tooth of the toothed wheel. This can be necessary in particular when the teeth of the gear 10 are extremely close together. In order to keep the spread of the flux guide pieces I5 particularly small, it is expedient to give the permanent magnet Ik a short and compact shape. It is particularly advantageous to use rare earth magnets as permanent magnets. These have the particular advantage of being particularly insensitive to temperature and interference. By making an appropriate choice

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der Länge des Dauermagnets wird ein optimaler Innenwiderstand der magnetischen Anordnung realisiert, der dem magnetischen Belastungswiderstand angepaßt ist.the length of the permanent magnet, an optimal internal resistance of the magnetic arrangement is realized, that of the magnetic Load resistance is adapted.

Durch die U-förmige Ausgestaltung der Sensoranordnung 13,14,15 mit einem praktisch geschlossenen magnetischen System erhält man große Induktionsänderungen bei relativ kleinem Magnetvolumen, Störfeldunempfindlichkeit, Einbauunabhängigkeit und eine relativ geringe Baugröße.Due to the U-shaped configuration of the sensor arrangement 13, 14, 15 with a practically closed magnetic system one obtains large changes in induction with a relatively small magnet volume, Immunity to interference fields, installation independence and a relatively small size.

Das Hall-Element 13 ist zweckmäßigerweise mit einem Vorverstärker verbunden, der vorzugsweise mit dem Hall-Generator in einem gemeinsamen Chip integriert ist. Das Ausgangssignal des Hall-Elementes I3 wird verstärkt und das Ausgangssignal des Vorverstärkers wird kapazitiv ausgekoppelt und auf einen Hauptverstärker gegeben. Die Vorverstärkung und die kapazitive Ankopplung an den Hauptverstärker ist deshalb gewählt worden, weil bei einer direkten Verstärkung der Ausgangsspannung des Hall-Elementes I3 die Gefahr der Übersteuerung des Verstärkers bestünde, da die Gleichkomponente der Hall-Spannung sehr stark streuen kann. Durch die kapazitive Auskopplung des Ausgangssignales des Vorverstärkers I7 über den Koppelkondensator l8 und die anschließende Verstärkung in dem Hauptverstärker 19 wird erreicht, daß der in Fig. k dargestellte Gleichspannungsanteil mit dem Koppelkondensator 18 unterdrückt wird und daß dem Hauptverstärker I9 nur noch der Wechselspannungsantexl entsprechend dem Kurvenzug 20 in Fig. k zugeführt ist. Dieses Wechselsignal wird mit Hilfe des Hauptverstärkers I9 verstärkt, so daß an dem Ausgang des Hauptverstärkers ein drehzahlabhängiges Signal abgenommen werden kann, dessen Frequenz die Drehzahl der Welle 11 und des mit dieser Welle umlaufenden Zahnrades 10 bestimmt. The Hall element 13 is expediently connected to a preamplifier, which is preferably integrated with the Hall generator in a common chip. The output signal of the Hall element I3 is amplified and the output signal of the preamplifier is capacitively decoupled and sent to a main amplifier. The preamplification and the capacitive coupling to the main amplifier were chosen because if the output voltage of the Hall element I3 were amplified directly, there would be a risk of the amplifier being overdriven, since the DC component of the Hall voltage can spread very widely. By the capacitive decoupling of the output signal of the preamplifier I7 via the coupling capacitor l8 and the subsequent amplification in the main amplifier 19 is achieved that the DC component shown in FIG k. Is suppressed to the coupling capacitor 18 and that the main amplifier I9 only the Wechselspannungsantexl corresponding to the curve 20 in Fig. K is supplied. This alternating signal is amplified with the aid of the main amplifier I9, so that a speed-dependent signal can be picked up at the output of the main amplifier, the frequency of which determines the speed of the shaft 11 and the gear wheel 10 rotating with this shaft.

Wie schon weiter oben angedeutet, ist der Vorverstärker I7 zweckmäßigerweise mit dem Hall-Element 13 auf einem Chip integriert. Besonders vorteilhaft ist es, auch den Hauptverstärker I9 mit zu integrieren, während der KoppelkondensatorAs already indicated above, the preamplifier is I7 expediently integrated with the Hall element 13 on a chip. It is particularly advantageous to also use the main amplifier I9 to be integrated with while the coupling capacitor

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wegen seiner Größe zweckmäßigerweise extern dem Halbleiter-Chip zugeschaltet wird.because of its size, it is expediently connected externally to the semiconductor chip.

Die Anordnung nach Fig. 1 hat noch neben den bereits genannten Vorteilen den zusätzlichen Vorteil, daß etwas größere Induktionsänderungen erfolgen als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Der besondere Vorteil der Anordnung nach Fig. 2 liegt darin, daß wegen der größeren Entfernung zwischen dem Zahnrad 10 und dem Hall-Element 13 größere Zahnradtemperaturen zulässig sind, so daß eine derartige Geberanordnung insbesondere in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann, in dem bekanntlich hohe Temperaturen auftreten.In addition to the advantages already mentioned, the arrangement according to FIG. 1 has the additional advantage that there are somewhat larger changes in induction than in the embodiment according to FIG. 2. The particular advantage of the arrangement of FIG. 2 is that because of the greater distance between the gear 10 and the Hall element 13 higher gear wheel temperatures are permissible, so that such a sensor arrangement in particular in a motor vehicle can be used in which, as is known, high temperatures occur.

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Claims

28U6Q628U6Q6

Ka/Kb 23.2.1978Ka / Kb February 23, 1978

Robert Bosch GmbH, StuttgartRobert Bosch GmbH, Stuttgart

AnsprücheExpectations

Einrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signales, mit einem umlaufenden Zahnrad, dem eine Sensoranordnung mit einem Hall-Element, einem Permanentmagnet und einem Flußleitstück zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Element (13\ der Permanentmagnet ( 1Λ) und das Flußleitstück (I5) eine U-förmige Anordnung bilden, deren einer Schenkel einem ersten Zahn (12) und deren zweiter Schenkel einem zweiten Zahn (l6) des Zahnrades (10) gegenüberstehen. Device for generating a speed-dependent signal, with a rotating gear, which is a sensor arrangement associated with a Hall element, a permanent magnet and a flux guide, characterized in that the Hall element (13 \ the permanent magnet (1Λ) and the Flußleitstück (I5) form a U-shaped arrangement, whose one leg of a first tooth (12) and the second leg of which is opposite a second tooth (l6) of the gearwheel (10).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (14) dem ersten Zahn (12) des Zahnrades (10) und das Flußleitstück (I5) dem zweiten Zahn (l6) des Zahnrades (lO) gegenüberstehen, vrobei der Permanentmagnet {lk) und das Flußleitstück (I5) die Breite der jeweils gegenüberstehenden Zähne (12 bzw. l6) vollständig abdecken.2. Device according to claim 1, characterized in that the permanent magnet (14) the first tooth (12) of the gearwheel (10) and the flux guide piece (I5) face the second tooth (l6) of the gearwheel (lO), vrobei the permanent magnet { lk) and the flux guide piece (I5) completely cover the width of the respective opposing teeth (12 or l6).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch'gekennzeichnet, daß das Hall-Element (13) dem ersten Zahn (12 des Zahnrades (lO) und das Flüßleitstück (I5) dem zweiten Zahn (l6) des Zahnrades (10) gegenüberstehen, wobei das Hall-Element (I3)3. Device according to claim 1, characterized in that the Hall element (13) the first tooth (12 of the gear (10) and the Flüßleitstück (I5) the second tooth (l6) of the gear (10) face each other, the Hall element (I3)

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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und das Flußleitstück (15) die Breite der jeweils gegenüberstehenden Zähne (12 bzw, 16) vollständig abdecken.and the Flußleitstück (15) the width of the respective opposing Completely cover teeth (12 or 16).

k. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Element (13) mit einem Vorverstärker (17) verbunden ist, dessen Ausgang über einen Koppelkondensator (18) mit einem Hauptverstärker (I9) verbunden ist, an. dessen Ausgang das drehzahlproportionale Signal abnehmbar ist. k. Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the Hall element (13) is connected to a preamplifier (17), the output of which is connected to a main amplifier (I9) via a coupling capacitor (18). the output of which the speed-proportional signal can be removed.

5. Einrichtung nach Anspruch ¹J₅ dadurch gekennzeichnet, daß das Hall-Element (13), der Vorverstärker (17).und der Hauptverstärker (19) in der Nähe der magnetischen Anordnung (14, 15) angeordnet sind und insbesondere auf einem gemeinsamen Chip in integrierter Schaltungstechnik ausgeführt sind.5. Device according to claim ¹ J _5, characterized in that the Hall element (13), the preamplifier (17) .and the main amplifier (19) are arranged in the vicinity of the magnetic arrangement (14, 15) and in particular on a common one Chip are implemented in integrated circuit technology.

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