DE3134020C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3134020C2 DE3134020C2 DE19813134020 DE3134020A DE3134020C2 DE 3134020 C2 DE3134020 C2 DE 3134020C2 DE 19813134020 DE19813134020 DE 19813134020 DE 3134020 A DE3134020 A DE 3134020A DE 3134020 C2 DE3134020 C2 DE 3134020C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coil
- rotor
- stator
- rotation
- excitation coils
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Bestimmen der Dreh
zahl einer Welle, enthaltend einen mit der Welle verbundenen
Rotor, auf welchem magnetisch leitend verbundene Magnetpole
in radialer Richtung angeordnet sind, einen Stator, enthal
tend einen Rückschlußring und wenigstens zwei darauf angeord
nete und im wesentlichen radiale und entgegengerichtete Ma
gnetfelder erzeugende Erregerspulen und Mittel zur Erfassung
von Rotordrehzahl und Drehrichtung.
Aus der DE-PS 22 52 159 ist eine solche Anordnung bekannt, wo
bei der Rotor zwei Pole aufweist, die in einem rechten Winkel
zueinander angeordnet sind. Die Erregerspulen sind gegenüber
liegend auf der Innenseite des Stators angeordnet und weisen
mit ihrer Feldwirkungsrichtung auf den Rotormittelpunkt. Zu
den Erregerspulen um 90° in radialer Richtung versetzt sind
weiterhin zwei Sekundärwicklungen, ebenfalls auf dem Rück
schlußring des Stators angebracht. Bei einer Drehbewegung des
Rotors wird mittels der Rotorpole abwechselnd ein magnetischer
Kreis geschlossen, der jeweils eine Erregerspule und eine Se
kundärspule beinhaltet und somit in der Sekundärspule eine
dem Magnetfeld der Erregerspule entsprechende Spannung indu
ziert. Die an den beiden Sekundärspulen auftretenden Spannungen
werden über zwei getrennte Signalleitungen einer Auswerteschal
tung zugeführt, welche mittels einer Gatterkombination die
Spannungen mit dem Bezugssignal, mit welchem die Erregerspu
len angesteuert werden, verknüpft. Hierbei entstehen auf
Ausgangsleitungen Impulse, deren zeitliche Reihenfolge von
der jeweiligen Drehrichtung abhängt. Da Rotor und Stator
der Anordnung meist unmittelbar im Bereich beispielsweise
eines Fahrzeugrades angeordnet sind und die Auswerteelektro
nik in einer an anderer Stelle untergebrachten Elektronik
einheit integriert ist, sind mehrere Signalübertragungslei
tungen erforderlich. Über längere Strecken geführte Signal
leitungen bedeuten jedoch ein erhöhtes Ausfallrisiko und
ein größerer Aufwand an Abschirmung von äußerer oder gegen
seitiger Beeinflussung der Signale.
Aus der DE-OS 14 38 094 ist ein Diskriminator für mechani
sche Bewegungsrichtungen bekannt, welcher einen elektroma
gnetischen Signalgeber enthält. Ein derartiger Signalgeber
setzt eine vergleichsweise hohe Drehgeschwindigkeit der Wel
le voraus, damit die erzeugten Impulse eine ausreichende Am
plitude und Flankensteilheit aufweisen. Erst dann kann die
notwendige Bestimmung der Phasenlage mittels Triggerstufen
und Kippstufen erfolgen.
Beide Arten von Drehrichtungs- und Drehzahlsensoren setzen
einen hohen schaltungstechnischen Aufwand voraus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum
Bestimmen von Drehzahl und Drehrichtung einer Welle zu schaf
fen, welche möglichst wenig Signalübertragungsleitungen und
einen geringen Aufwand an Elektronik aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf dem Rückschluß
ring des Stators eine einzige Abgriffspule in radialer Richtung an
geordnet ist und die Magnetpole des Rotors so angeordnet sind,
daß die Felder der Erregerspulen wechselweise Spannungssignale
in der Abgriffspule induzieren, wobei aus der zeitlichen Rei
henfolge und Aufeinanderfolge der Spannungssignale die Dreh
richtung und Drehzahl ermittelt wird.
Um Spulen und Rotorpole möglichst klein zu halten und um
bei hohen Drehzahlen der Welle noch ein ausreichend genaues
Signal zu erhalten, werden die Erregerspulen vorzugsweise
mit einer hohen Ansteuerfrequenz angesteuert. Hierdurch
werden außerdem äußere niederfrequente Störeinflüsse abge
schirmt und Fehlmessungen vermieden.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Spulen auf dem
Stator so anzuordnen, daß benachbarte Spulen jeweils einen
Winkel von 120° einschließen. Bei dieser Anordnung weist
der Rotor sechs Magnetpole auf, wobei diese so angeordnet
sind, daß je nach Drehrichtung des Rotors ein bestimmter Si
gnalverlauf entsteht. Es können natürlich auf dem Rotor eine
größere Anzahl Magnetpole in bestimmten Abständen angeordnet
sein, hierdurch erhält man ebenso wie durch eine größere An
zahl Erregerspulen und/oder Abgriffspulen eine größere An
zahl Impulse pro Umdrehung und damit eine genauere Auswertung
von beispielsweise sehr langsamen Bewegungen.
Die Signalauswertung geschieht in vorteilhafter Weise mittels
eines phasenempfindlichen Gleichrichters und V-R-Zählers;
möglich ist auch eine Auswertung mittels eines Microcomputers,
der den Signalverlauf abtastet und je nach Programmierung
eine entsprechende Auswertung vornimmt.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung werden die Erreger
spulen in Reihe geschal
tet, so daß sich die Anzahl der Übertragungsleitungen auf ein
Mindestmaß reduziert. Weiterhin sind die Masseleitungen von
Erreger- und Abgriffspulen zu einer gemeinsamen Leitung zu
sammengeführt; diese kann natürlich auch aus zwischen der Sen
soreinheit und der Auswerteelektronik angeordneten elektrisch
leitenden Konstruktionselementen gebildet werden.
Um einen möglichst geringen Luftspaltanteil bei einem durch
Rotor und Stator gebildeten magnetischen Kreis zu erhalten,
weist der Rückschlußring des Stators vorzugsweise Polschuhe
auf. Diese Polschuhe sind weiterhin so ausgestaltet, daß
diese den Erreger- und Abgriffspulen gleichermaßen als Spu
lenkörper dienen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 - den Aufbau eines Drehzahl- und Dreh
richtungssensors,
Fig. 2-6 - verschiedene Rotorstellungen des Sensors,
Fig. 7 - das Impulsdiagramm der am Ausgang des Sensors
anstehenden Sensorsignale.
Die Anordnung nach Fig. 1 zeigt einen Stator 1, welcher im
wesentlichen aus einem Rückschlußring 2 und darauf über den
Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete Polschuhe besteht.
Auf den Polschuhen 4, 5 sind jeweils Erregerspulen 6, 7 auf
gelegt, wobei diese einen unterschiedlichen Wicklungssinn
aufweisen, so daß ein von den Spulen erzeugtes, elektroma
gnetisches Feld bei Gleichspannungsansteuerung den mit den
Pfeilen 8, 9 dargestellten Feldverlauf aufweisen. Die Spulen
werden zwar mit einer hochfrequenten Spannung über dem Ein
gang U E angesteuert, für die nachfolgende Betrachtung der
Wirkungsweise des Sensors wird jedoch zur Vereinfachung der
Darstellung von einer statischen bzw. Gleichspannungsansteue
rung ausgegangen.
Auf dem Polschuh 3 ist eine Abgriffspule 10 aufgebracht,
deren Ausgangssignale werden an dem Punkt U A abgegriffen,
wobei die Spulen 6, 7, 10 einen gemeinsamen Massepunkt 11
aufweisen. Es läßt sich leicht erkennen, daß lediglich drei
Übertragungsleitungen an einer hier nicht dargestellten Aus
werteelektronik benötigt werden.
Der Rotor 12 ist auf einer Welle 13 befestigt und weist
sechs als Pole 14-19 ausgebildete in radialer Richtung
sich erstreckende Ansätze auf. Diese Pole sind in Umfangs
richtung so angeordnet, daß Pol 14 mit Pol 15 einen Winkel
von 120° bildet, zwischen den Polen 16 und 17, 17 und 18, 18
und 19 jeweils ein Winkel von 60° gebildet wird und die Pole
16 und 15, 19 und 14 jeweils einen Winkel von 30° einschlie
ßen.
Der Rotor 12 und ebenfalls der Rückschlußring 2 mit den Pol
schuhen 3 bis 5 besteht aus einem magnetisch gut leitenden
Material, welches aber gleichzeitig Wirbelstromverluste mög
lichst gering hält.
Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Drehzahl- und Dreh
richtungssensors näher erläutert. Bei der in Fig. 1 darge
stellten Rotorstellung besteht zwischen Spule 6 und Abgriff
spule 10 eine elektromagnetische Kopplung, das in der Abgriff
spule induzierte Signal liegt am Ausgang U A beispielsweise
als positives Signal an. Das durch Spule 6 erzeugte Feld er
streckt sich über den Polschuh 4, den Luftspalt 21, den Ro
tor 12, mit den Polen 17 und 19 den Luftspalt 22, Polschuh
3 und Rückschlußring 2.
Nach einer Drehung des Rotors 12 um einen Winkel von 60° im
Uhrzeigersinn hat der Rotor die in Fig. 2 gezeigte Stellung,
die Abgriffspule 10 ist nochmals mit Spule 6 gekoppelt, das
Ausgangssignal U A ist gleichfalls positiv.
Eine weitere Drehung um 60° in gleicher Richtung bewirkt nach
Fig. 3 eine Kopplung von Spule 7 mit Spule 10, hierbei ent
steht durch die umgekehrte Feldrichtung von Spule 7 ein am
Ausgang U A anliegendes negatives Signal.
In Fig. 4 ist der Rotor ebenfalls um 60° im Uhrzeigersinn
weitergedreht, eine Kopplung von Spule 7 mit Spule 10 be
wirkt auch hier ein negatives Ausgangssignal.
Bei einer nachfolgenden Drehbewegung des Rotors um weitere
30° wird wieder, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Kopplung von
Spule 6 mit Spule 10 erreicht, das Ausgangssignal von Spule
10 am Punkt U A ist positiv.
Im weiteren Verlauf der Drehbewegung wird erst nach einer
120°-Drehung eine Spannung in Spule 10 induziert, dies
entsteht durch Kopplung mit Spule 7, am Ausgang U A steht al
so ein negatives Signal an (Fig. 6).
Eine weitere Drehung des Rotors 12 um 30° führt den in
Fig. 1 gezeigten Ausgangszustand herbei.
Das Impulsdiagramm Fig. 7 zeigt den Ausgangssignalverlauf
bei einer Umdrehung des Rotors, wobei oben die Drehrichtung
des Rotors, wie in den Fig. 1 bis 6 erläutert, im Uhrzeiger
sinn (CW) verläuft. Bei einer Drehbewegung des Rotors entge
gen dem Uhrzeigersinn (CCW) erhält man den unten stehenden
Signalverlauf, wie sich z. B. bei einem Zurückverfolgen der
Stellungen des Rotors von Fig. 6 bis Fig. 1 ermitteln
läßt. Wie aus den Diagrammen erkennbar, besitzt jede Drehrich
tung des Rotors ein bestimmtes Ausgangsspannungsschema. Bei
spielsweise folgt bei Drehrichtung CW nach zwei negativen
Signalen nur 1 positives Signal, wobei im Gegensatz hierzu
bei Drehrichtung CCW nach zwei negativen Signalen zwei posi
tive Signale folgen. Anhand dieser richtungsspezifischen
Merkmale läßt sich in einfacher Weise mittels eines phasen
empfindlichen Gleichrichters und einer Auswerteschaltung, bei
spielsweise einem retriggerbaren Monoflop, die Drehrichtung
und Drehzahl des Rotors bzw. der Welle ermitteln.
Claims (6)
1. Anordnung zum Bestimmen der Drehzahl und Drehrichtung
einer Welle, enthaltend einen mit der Welle verbundenen Rotor, auf
welchem magnetisch leitend verbundene Magnetpole in radialer Richtung
angeordnet sind, einen Stator, enthaltend einen Rückschlußring und
wenigstens zwei darauf angeordnete und im wesentlichen radiale und ent
gegengerichtete Magnetfelder erzeugende Erregerspulen und Mittel zur
Erfassung von Rotordrehzahl und Drehrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß auf dem Rückschlußring (2) des Stators (1) eine einzige Abgriff
spule (10) in radialer Richtung angeordnet ist und die Magnetpole (14-
19) des Rotors (12) so angeordnet sind, daß die Felder der Erregerspu
len (6, 7) wechselweise Spannungssignale in der Abgriffspule (10) indu
zieren, wobei aus der zeitlichen Reihenfolge und Aufeinanderfolge der
Spannungssignale die Drehrichtung und Drehzahl ermittelt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von
den Erregerspulen (6, 7) erzeugten Magnetfelder eine hohe Frequenz, vor
zugsweise einige kHz, aufweisen.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Stator zwei Erregerspulen (6, 7) aufweist und die Erregerspulen (6, 7)
und die Abgriffspule (10) so angeordnet sind, daß zwei benachbarte Spu
len jeweils einen Winkel von 120° einschließen und daß der Rotor (12)
sechs Magnetpole (14-19) aufweist und diese in Umfangsrichtung gese
hen jeweils einen Winkel von 30°, 60°, 60°, 60°, 30° und 120° bilden.
4. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß zur Auswertung der Drehrichtung und Drehzahl der Welle ein
phasenempfindlicher Gleichrichter und ein Zähler, insbesondere ein oder
mehrere V-R-Zähler an den Signalausgang der Abgriffspule (10) geschal
tet sind, mit welchen die zeitliche Reihenfolge und Aufeinanderfolge
der Spannungssignale ausgewertet werden.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erreger
spulen (6, 7) des Stators (1) in Reihe geschaltet sind und die Abgriff
spule (10) mit den Erregerspulen (6, 7) eine gemeinsame Masse (11)
aufweist.
6. Anordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Rückschlußring (2) des Stators (1) Polschuhe (3, 4, 5)
aufweist und daß auf diesen Polschuhen die Erregerspulen (6, 7) und die
Abgriffspule (10) angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813134020 DE3134020A1 (de) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | Anordnung zum bestimmen der drehzahl und drehrichtung einer welle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813134020 DE3134020A1 (de) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | Anordnung zum bestimmen der drehzahl und drehrichtung einer welle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3134020A1 DE3134020A1 (de) | 1983-03-10 |
DE3134020C2 true DE3134020C2 (de) | 1989-08-17 |
Family
ID=6140308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813134020 Granted DE3134020A1 (de) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | Anordnung zum bestimmen der drehzahl und drehrichtung einer welle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3134020A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19654670B4 (de) * | 1995-12-28 | 2009-01-08 | Hyundai Motor Co. | Verfahren zum Steuern der Rückwärtsfahrsperre im Vorwärtsfahrmodus eines Automatikgetriebefahrzeugs |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3605995C2 (de) * | 1986-02-25 | 1996-11-14 | Teves Gmbh Alfred | Vorrichtung zur Messung der Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Körpers |
US5086272A (en) * | 1989-06-20 | 1992-02-04 | Volkswagen Ag | Apparatus for distinguishing between opposed directions of relative motion of a part having magnetic variations |
US5264789A (en) * | 1992-07-27 | 1993-11-23 | Eaton Corporation | Method of determining the direction of rotation of a member using a rotor having a predetermined pattern of exciter surfaces |
DE102016012094B4 (de) * | 2016-10-12 | 2021-09-30 | Rheinmetall Air Defence Ag | Drehzahlsensoranordnung mit einem drehbaren Bauteil |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1438094A1 (de) * | 1961-10-26 | 1971-05-13 | Philips Patentverwaltung | Diskriminator fuer mechanische Bewegungsrichtungen |
DE2252159C3 (de) * | 1972-10-25 | 1980-08-14 | Teldix Gmbh, 6900 Heidelberg | Schaltungsanordnung zum Bestimmen der Drehzahl und der Drehrichtung einer Welle |
-
1981
- 1981-08-28 DE DE19813134020 patent/DE3134020A1/de active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19654670B4 (de) * | 1995-12-28 | 2009-01-08 | Hyundai Motor Co. | Verfahren zum Steuern der Rückwärtsfahrsperre im Vorwärtsfahrmodus eines Automatikgetriebefahrzeugs |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3134020A1 (de) | 1983-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3128417C2 (de) | ||
DE69204771T2 (de) | Einrichtung zur Messung der Winkellage eines Rotors in bezüglich eines Stators. | |
DE3319029C2 (de) | ||
EP0485751B1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Drehzahl eines bürstenlosen Gleichstrommotors | |
DE19851942B4 (de) | Drehzahl-, Richtungs- und Beschleunigungssensor für eine rotierende Welle | |
DE2807834A1 (de) | Halleffekt-kodiergeraet fuer winkelstellungen von wellen | |
DE3831248A1 (de) | Drehwinkelgeberanordnung | |
DE2647687A1 (de) | Elektromotor mit frequenzgenerator | |
DE4305321A1 (de) | ||
EP0554900B1 (de) | Elektromotor mit induktiv arbeitendem Stellungsdetektor | |
DE19610059B4 (de) | Anzeigeinstrument und Verfahren zum Betrieb desselben | |
DE2305384C2 (de) | Anordnung zur Bestimmung der Windelstellung und Drehzahl | |
WO2003001216A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung eines drehzahlabhängigen signals für einen elektromotor, insbesondere für einen elektronisch kommutierten gleichstrommotor | |
DE2450885B2 (de) | Drehzahlgeber fur einen Gleichstrommotor | |
DE3208721C2 (de) | ||
DE2817169C2 (de) | Einrichtung zur Abgabe von Impulsen | |
DE2643286A1 (de) | Einrichtung zur lageerkennung einer rotierenden welle | |
DE3134020C2 (de) | ||
DE69001222T2 (de) | Detektionsvorrichtung zur steuerung des elektronischen einspritzsystems einer brennkraftmaschine mit mehreren zylindern. | |
EP0836072B1 (de) | Drehgeber | |
DE3331755C2 (de) | ||
DE1936348C3 (de) | Anordnung zur Messung der Drehzahl und Drehrichtung eines Elektromotors mit elektrisch betriebener Motorbremse | |
DE3990206C2 (de) | Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung | |
DE3718207A1 (de) | Verfahren zur steuerung der drehzahl eines rotors | |
DE29706260U1 (de) | Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines um eine Drehachse rotierenden Körpers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |