DE3041041C2 - Magneto-elektrischer Wegaufnehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen magneto-elektrischen Wegaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I, wie er aus der DE-AS 23 29 845 bekannt ist.

Bei dem bekannten Wegaufnehmer wird die Drehbewegung eines Zahnrades mit Hilfe eines magnetischen Fühlers erfaßt und in ein elektrisches Impulssigiial umgewandelt, dessen Periodendauer wegproportional ist. Der magnetische Fühler besteht aus zwei Paaren magneto-elektrischer Wandler, von denen jedes Wandlerpaar auf einem gesonderten Permanentmagneten angebracht ist. Die beiden Wandlerpaare sind mit ihren elektrischen Ausgängen an eine Auswerteinrichtung angeschlossen, weiche beispielsweise eine Brückenschaltung zur Wegmessung und eine weitere Brückenschaltung zur Richtungsmessung aufgrund der Phase des Impulssignals aufweist Dabei ist in jeder Brückenschaltung ein Wandlerpaar als einer der Brückenzweige angeordnet

Der bekannte Wegaufnehmer weist jedoch eine Reihe von Unzulänglichkeiten auf. Zum einen ist der Abstand zwischen dem Zahnrad und den Wandlerpaaren außerordentlich kritisch, und zwar insofern, als dieser Abstand betragsmäßig auf maximal etwa 1,2 mm begrenzt ist und deshalb genau justiert werden muß, was umständlich und zeitraubend ist. Ferner erzeugt der bekannte Wegaufnehmer beispielsweise bei Vibrationen und stehendem Zahnrad fälschlicherweise ein Meßsignal. Schließlich kann das Meßergebnis des bekannten Wegaufnehmers durch äußere magnetische .Störfelder verfälscht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, einen magneto-elektrischen Wegaufnehmer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welcher bei unproblematischem Abstand zwischen den Wandlern und dem gezahnten Organ eine geringere Störempfindlichkeit gegenüber mechanischen Vibrationen und äußeren magnetischen Störfeldern aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
ίο Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Wegaufnehmers nach Anspruch I ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch den erfindungsgemäßen magneto-elektrischen Wegaufnehmer,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Wegaufnehmer nach Fig. l.und

F i g. 3 ein elektrisches Schaltbild des Wegaufnehmers nach Fig. 1.

Der in F i g. 1 im Schnitt und in F i g. 2 in der Draufsicht veranschaulichte Wegaufnehmer nach der Erfindung umfaßt zwei magneto-elektrische Wandlerpaare 10 und 20, die auf einem gemeinsamen Permanentmagneten 30 an dessen einer Polfläche, z. B. der N-Polfläche, angebracht sind. Der Permanentmagnet 30 mit den beiden Wandlerpaaren 10, 20 ist unter einem Abstand von einem gezahnten Organ 40, z. B. einem Zahnrad oder einer Zahnstange, angeordnet, welches in Richtung des Pfeils 50 beweglich ist Die Bewegungsgeschwindigkeit des Organs 40 ist proportional des zu messenden Weges. Infolge der Bewegung des Organs 40 ändert sich das in F i g. 1 schematisch dargestellte Magnetfeld des Permanentmagneten, was sine entsprechende Induktion in den beiden Wandlerpaaren 10, 20 hervorruft und zur Erzeugung einer periodischen Ausgangsspannung an jedem Wandler 10a, 106 bzw. 20a, 20ö (F i g. 3) der Wandlerpaare 10,20 führt Zur Bestimmung der Bewegungsgeschwindigkeit des Organs 40 und damit des vi messenden Weges braucht lediglich die Periodendauer einer dieser Ausgangsspannungen ermittelt zu werden, was mit Hilfe einer Brückenschaltung der Wandler eines Wandlerpaares mit zwei Meßwiderständen erfolgen kann. Zur Bestimmung der Bewegungsrichtung des Organs 40 wird die Phasenverschiebung zwischen den Ausgangsspannungen der beiden Wandlerpaare 10, 20 herangezogen, die dadurch auftritt daß die beiden Wandlerpaarc 10,20 in Bewegungsrichtung (Pfeil 50) des Organs 40 gesehen unter einem geringen Abstand a von z. B. 0,4 mm nebeneinander angeordnet sind. Zur Messung dieser Phasenverschiebung werden die Wandler des nicht zur Wegmessung benutzten Wandlerpaares ebenfalls mit den erwähnten Meßwiderständen in einer Brückenschaltung angeordnet, so daß sich insgesamt die in Fig.3 veranschaulichte Doppelbrückenschaltung ergibt

Wie aus Fig.3 im einzelnen hervorgeht, liegen die Wandler 10a, 106 des einen Wandlerpaarcs 10 in der einen Brückenhälfte und zwei Meßwiderstände R in der anderen Brückenhälfte einer ersten Meßbrückenschaltung 60. Demgegenüber liegen die Wandler 20a, 20£>des anderen Wandlerpaares 20 in der einen Brückenhälfte und die beiden Meßwiderstände R in der anderen Brückenhälfte einer zweiten Meßbrückenschaltung 70. Beide Brückenschaltungen 60, 70 sind an die Klemmen einer Gleichspannungsquelle von z.B. +5V ange-

schlossen. Zwischen den Brückenmittelpunkten beider Brückenschaltungen 60, 70 befindet sich jeweils ein Spannungsmesser V,

Die Anordnung der Wandlerpaare 10, 20 auf der einen Polfläche des gemeinsamen Permanentmagneten 30 ist erfindungsgemäß so getroffen, daß das zur Wegmessung vorgesehene Wandlerpaar t0 in der der Symmetrieachse 80 (Fig.! und 2) des in Fig. 1 veranschaulichten Äquipotentiallinienfeldes des Permanentmagneten 30 liegt Das zur Richtungsmessung ίο vorgesehene Wandlerpaar 20 Hegt in einem senkrecht zu der Symmetrieachse SO gemessenen Abstand a von dem Wandlerpaar 10 entfernt Diese Anordnung der Wandlerpaare 10, 20 gewährleistet, daß zum einen der Abstand des Permanentmagneten 30 von dem Organ 40 unkritisch ist und zum anderen der Einfluß von äußeren Fremdfeldern beide Wandlerpaare 10, 20 in gleicher Stärke betrifft, so daß sich die dadurch hervorgerufenen Verfälschungen der Wandlerausgangsspannungen in der Doppelbrückenschaltung nach Fig.3 kompensieren, Dadurch bleiben wiederum der Nullabgleich der Brückenschaltung und in weiterer Folge die Nulldurchgänge des periodischen elektrischen Ausgangssignals unbeeinflußt Dies führt letztlich dazu, daß der Wegaufnehmer insgesamt gegenüber magnetischen Fremdfeldern und Abstandsänderungen z.B. infolge von Vibrationen unempfindlich ist

Als Werkstoff für den Permanentmagneten 30 ist eine gesinterte Cobalt-Samarium-Verbindung vorgesehen, da dieser Werkstoff eine für die erfindungsgemäßen Zwecke günstige hohe Flußdichte besitzt Diese hohe Flußdichte der CoSm-Magneten erlaubt es, selbst bei kurzen Magneten einen geringen Polflächenabstand des Permanentmagneten 30 vorzusehen, wodurch über die Länge der Polflächen hinweg eine relativ große Differenz zwischen benachbarten Äquipotentiallinien und damit eine hohe Meßempfindlichkeit vorhanden ist

Als Wandler kommen in bevorzugter Weise Feldplatten in Betracht, obwohl auch andere Arten elektromagnetischer Wandler, wie z. B. Hallgeneratoren, Anwendung finden können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Magneto-elektrischer Wegaufnehmer, mit einem line*,· oder kreisbahnförmig beweglichen, gezahnten Organ, dessen Bewegung von einem magnetischen Fühler in Form von Feldstärkeänderungen erfaßt und in ein periodisches elektrisches Signal umgewandelt wird, dessen Periodendauer ein Maß für den zu messenden Weg und dessen Phase ein Maß für die Bewegungsrichtung darstellen, wobei der magnetische Fühler wenigstens zwei Paare magneto-elektrischer Wandler aufweist, die unter definiertem gegenseitigem Abstand auf einem gemeinsamen Permanentmagneten angebracht und elektrisch in einer Doppelbrückenschaltung angeordnet sind, von denen das eine Wandlerpaar zur Wegmessung und das andere Wandlerpaar zur Richtungsmessung dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Polfläche (31) des Permanentmagneten (30) groß im Verhältnis zur Wirksamen Meßfläche (11 bzw. 21) der Wandlerpaare (IC, 20) ist, daß als Fsrmanentmagnet (30) ein Cobalt-Samariummagnet vorgesehen ist und daß das eine zur Wegmessung dienende Wandlerpaar (10) in der Symmetrieachse des Äquipotentialfeldprofils des Permanentmagneten (30) angeordnet ist

2. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magneto-elektrische Wandlerpaare (10, 20) Feldplattenpaare vorgesehen sind.

3. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als magneto-elektrische Wandlerpaare (10, 20) Hall-Generatorenpaare vorgesehen sind.