DE3326135A1

DE3326135A1 - Drehgeber

Info

Publication number: DE3326135A1
Application number: DE19833326135
Authority: DE
Inventors: Erwin 7500 Karlsruhe Gross; Günter Dr. 7530 Pforzheim Kuers; Klaus Ing.(grad.) 7534 Birkenfeld Vester
Original assignee: Doduco GmbH and Co KG Dr Eugen Duerrwaechter
Current assignee: Doduco Solutions GmbH
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-01-31

Description

Beschreibung:

Die Erfindung geht aus von einem Zündgeber mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Wiegand-Drähte sind in ihrer Zusammensetzung homogene, ferromagnetische Drähte (z.B. aus einer Legierung von Eisen und Nickel, vorzugsweise 48 % Eisen und 52 % Nickel, oder aus einer Legierung von Eisen und Kobalt, oder aus einer Legierung von Eisen mit Kobalt und Nickel, oder aus einer Legierung von Kobalt mit Eisen und Vanadium, vorzugsweise 52 % Kobalt, 38 % Eisen und 10 % Vanadium), die infolge einer besonderen mechanischen und thermischen Behandlung einen weichmagnetischen Kern und einen hartmagnetischen Mantel besitzen, d.h.

der Mantel besitzt eine höhere Koerzitivkraft als der Kern. Wiegand-Drähte haben typisch eine Länge von 10 bis 50 mm, vorzugsweise von 20 bis 30 mm. Bringt man einen Wiegand-Draht, bei dem die Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns mit der Magnetisierungsrichtung des hartmagnetischen Mantels übereinstimmt, in ein äußeres Magnetfeld, dessen Richtung mit der Richtung der Drahtachse übereinstimmt, der Magnetisierungs richtung des Wiegand-Drahtes aber entgegengesetzt ist, dann wird bei Überschreiten einer Feldstärke von ca.

16 A/cm die Magnetisierungsrichtung des weichen Kerns des Wiegand-Drahtes umgekehrt.

Diese Umkehrung wird auch als Rückstellung bezeichnet. ■ Bei erneuter Richtungsumkehr des äußeren Magnetfeldes

COPY

kehrt sich die Magnetisierungsrichtung des Kerns bei Überschreiten einer kritischen Feldstärke des äußeren Magnetfeldes (welche man als Zündfeldstärke bezeichnet) erneut um, sodaß der Kern und der Mantel wieder parallel magnetisiert sind. Diese Umkehrung der Magnetisierungsrichtung erfolgt sehr rasch und geht mit einer entsprechend starken Äußerung des magnetischen Kraftflusses pro Zeiteinheit einher (Wiegand-Effekt). Diese Änderung des Kraftflusses kann in einer Induktionswicklung, die als Sensorwicklung bezeichnet wird, einen kurzen und sehr hohen (je nach Windungszahl und Belastungswiderstand der Induktionsspüle bis zu ca. 12 Volt hohen) Spannungsimpuls induzieren (Wiegand- Impuls ).

Auch beim Zurückstellen des Kerns wird in der Sensorwicklung ein Impuls erzeugt, allerdings mit wesentlich geringerer Amplitude und mit umgekehrtem Vorzeichen wie im Falle des Umklappens von der antiparallelen in die parallele Magnetisierungsrichtung. Liegt der Wiegand-Draht in einem Magnetfeld, dessen Richtung sich von Zeit zu Zeit umkehrt und welches so stark ist, daß es zuerst den Kern und danach auch den Mantel ummagnetisieren und jeweils bis.in die magnetische Sättigung bringen kann, so treten Wiegand-Impulse infolge des Umklappens der Magnetisierungsrichtung des weichmagnetischen Kerns abwechselnd mit positiver und negativer Polarität auf und man spricht von symmetrischer Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man Feldstärken von ca. -(80 bis 120 A/cm) bis +(80 bis 120A/cm).

Das Ummagnetisieren des Mantels erfolgt ebenfalls sprunghaft und führt ebenfalls zu einem Impuls in der Sensorwicklung, jedoch ist der Impuls wesentlich kleiner als der beim Umklappen des Kerns induzierte Impuls. 5

Wählt man jedoch als äußeres Magnetfeld ein solches, welches nur in der Lage ist, den weichen Kern, nicht aber den harten Mantel in seiner Magnetisierungsrichtung umzukehren, dann treten die hohen Wiegand- Impulse nur mit gleichbleibender Polarität auf und man spricht von asymmetrischer·Erregung des Wiegand-Drahtes. Dazu benötigt man in der einen Richtung eine Feldstärke von wenigstens 16 A/cm (für die Rückstellung des Wiegand-Drahtes) um in der umgekehrten Richtung eine Feldstärke von ca. 80 bis 120 A/cm.

Charakteristisch für den Wiegand-Effekt ist, daß die durch ihn erzeugten Impulse in Amplitude und Breite weitgehend unabhängig sind von der Änderungsgeschwindigkeit des äußeren Magnetfeldes und ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis aufweisen.

Für die Erfindung geeignet sind auch anders aufgebaute bistabile magnetischen Elemente, wenn diese zwei magnetisch miteinander gekoppelte Bereiche von unterschiedlicher Härte (Koerzitivkraft) besitzen und in ähnlicher Weise wie Wiegand-Drähte durch induziertes, rasch erfolgendes Umklappen des weichmagnetischen Bereichs zur Impulserzeugung verwendet werden können. So ist zum Beispiel aus der DE-PS 25 14 131 ein bistabiler magnetischer Schaltkern

in Gestalt eines Drahtes bekannt, der aus einem hartmagnetischen Kern (z.B. aus Nickel-Kobalt), aus einer darauf abgeschiedenen, elektrisch leitenden Zwischenschicht (z.B. aus Kupfer) und aus einer hierauf abgeschieden weichmagnetischen Schicht (z.B. aus Nickel-Eisen) besteht. Eine andere Variante verwendet zusätzlich einen Kern aus einem magentisch nicht leitenden metallischen Innenleiter (z.B. aus Beryllium-Kupfer), auf den dann die hartmagnetische Schicht, darauf die Zwischenschicht und darauf die weichmagnetische Schicht abgeschieden werden. Dieser bekannte bistabi Ie .magnetische Schaltkern erzeugt allerdings geringere Schaltimpulse als ein Wiegand-Draht.

Ein Zündgeber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus der Veröffentlichung von H.J. Gevatter und W.A. Merl "Der Wiegand-Draht, ein neuer magnetischer Sensor" in Regelungstechnische Praxis 22 (1980) 3, S. 81-85. Der bekannte Drehgeber besitzt einen Rotor mit zylindrischer Mantelfläche, an dessen Umfang eine Folge von äquidistanten Wiegand-Drähten angeordnet ist. Neben dem Rotor ist eine Abtasteinrichtung, bestehend aus einem Magnetsystem und aus einer Sensorwicklung, angeordnet. Bei Drehung des Rotors erzeugt ein jeder an der Abtasteinrichtung vorbeilaufende Wiegand-Draht einen elektrischen Spannungsimpuls (Wiegand-Impuls) in der Sensorwicklung. Ein solcher Drehgeber ist als Drehzahlimpulsgeber oder als inkrementaler Winkelcodierer verwendet worden. Häufig stellen sich aber bei der üb'erwachung und Steuerung von Maschinen komplexere Aufgaben_f

die durch den bekannten Drehgeber nicht oder nicht befriedigend gelöst werden können,und zwar wird hier an Maschinen gedacht, die während eines sich wiederholenden Maschinenzyklus zu vorbestimmten Zeitpunkten innerhalb eines Maschinenzyklus vorbestimmte Arbeiten durchführen, wie es bei Verpackungsmaschinen, Abfüllmaschinen und bei Werkzeugmaschinen häufig der Fall ist. Die Überwachung und Steuerung dieser Maschinen erfordert i.d.R. neben der Bestimmung der Arbeitsgeschwindigkeit auch die ständige Überprüfung, an welcher Stelle des Maschinenzyklus sich die Maschine augenblicklich befindet (Monitoring), sowie die Erteilung von Steuerbefehlen in vorbestimmten Zeitpunkten des Maschinenzyklus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehgeber der eingangs genannten Art so fortzuentwickeln, daß er die vorstehend genannten Überwachungs- und Steuerungsaufgaben erfüllen kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehgeber mit den ■ im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Rotor des erfindungsgemäßen Drehgebers ist dazu bestimmt, drehfest auf einer Welle der zu überwachenden Maschine befestigt zu werden, und zwar auf einer solchen Welle, welche im Verlauf eines vollständigen Maschinenzyklus eine vollständige Umdrehung vollführt. Dann ist

nämlich die Drehzahl der Welle ein Maß für die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine und die Stellung der Welle gibt in jedem Augenblick an, an welchem Punkt des Maschinenzyklus sich die Maschine momentan befindet. 5

Die Drehzahl des Rotors wird in an sich bekannter Weise aus dem zeitlichen Abstand der Wiegand-Impulse ermittelt, welche durch das Vorbeilaufen der Wiegand-Drähte aus der ersten, dichten Folge von Wiegand-Drähten an der Abtasteinrichtung in deren Sensorwicklung erzeugt werden. Da die Wiegand-Drähte nur ca. 0,2 mm (typisch) dick sind, kann der Rotor mit einer außerordentlich dichten Folge von Wiegand-Drähten versehen werden. Der kleinst mögliche Abstand der Wiegand-Drähte wird begrenzt durch die Halbwertsbreite der Wiegand-Impulse (typisch 20 \is) in Verbindung mit der vorgegebenen Höchstdrehzahl des Rotors sowie ferner durch eine bei zu geringem Abstand einsetzende gegenseitige magnetische Beeinflussung benachbarter Wiegand-Drähte. Bei vorgewählter Dichte der Wiegand-Drähte hängt die Genauigkeit der Auflösung der Winkelstellung des Rotors bzw. der Welle der Maschine, auf welcher der Rotor befestigt ist, und damit auch die mögliche Auflösung des Maschinenzyklus in Einzelschritte von dem Durchmesser des Rotors ab.

Der Durchmesser des Rotors ist deshalb an den jeweiligen Einsatzzweck und an das von der Maschine geforderte Auflösungsvermögen anzupassen.

Die Feststellung, an welchem Punkt des Maschinenzyklus sich die Maschine augenblicklich befindet, ist ebenfalls mittels der ersten, dichten Folge von äquidistanten Wiegand-Dfähten möglich, indem - ausgehend von einer Referenzstellung des Rotors - die an der Abtasteinrichtung vorbei laufenden Wiegand-Drähte gezählt werden. Voraussetzung für eine einwandfreie Lagebestimmung ist allerdings, daß der Rotor zwischenzeitlich nicht seine Drehrichtung ändert. Eine Drehrichtungsänderung kann zwar ohne Schwierigkeiten festgestellt werden, wenn die Wiegand-Drähte durch die Abtasteinrichtung nicht asymmetrisch, sondern symmetrisch erregt werden, weil dann bei einem Wechsel der Drehrichtung die Wiegand-Impulse ihre Polarität ändern, doch besitzt der Drehgeber bei Drehrichtungsumkehr einen vom Abstand der Wiegand-Drähte und von der in Umfangsrichtung des Rotors gemessenen Ausdehnung der Magnetanordnung der Abtasteinrichtung abhängenden Totweg, um dessen Länge bei Drehrichtungsumkehr die Lagebestimmung des Rotors verfälscht wird.

Ein für die Lagebestimmung des Rotors benötigtes Referenzsignal, welches eine Referenzstellung des Rotors kennzeichnet, kann bei dem erfindungsgemäßen Drehgeber von einem der Wiegand-Drähte aus der zweiten Folge oder von einer Lücke in der sonst äquidistanten ersten Folge von Wiegand-Drähten abgeleitet werden. Diese .Lücke kann als Ausfall eines Wiegand-Impulses durch Vergleich der zeitlichen Abstände benachbarter Wiegand-Impulse leicht erkannt und bei der Lagebestimmung des Rotors als Korrektur berücksichtigt werden.

Die Steuerbefehle für die verschiedenen im Verlauf eines Maschinenzyklus zu verrichtenden Arbeiten der Maschine . werden von der zweiten Folge von Wiegand-Drähten abgeleitet, welche in solchen Lagen auf dem Rotor angeordnet sind, daß die Wiegand-Impulse, welche die Steuerbefehle auslösen sollen, an den vorbestimmten Stellen des Maschinenzyklus auftreten. In der zweiten Folge von Wiegand-Drähten werden im Regelfall erheblich weniger Wiegand-Drähte vorhanden sein als in der ersten, dichten Folge, häufig sogar nur einige wenige Wiegand-Drähte, abhängig von der Zahl der Operationen, die während eines Maschinenzyklus auszuführen sind, und - in Einklang mit dem Arbeitsablauf der jeweiligen Maschine - werden die Wiegand-Drähte der zweiten Folge in den meisten Fällen nicht äquidistant angeordnet sein, sondern unterschiedliche Abstände aufweisen.

Der erfindungsgemäße Drehgeber erlaubt mithin zugleich eine Drehzahlmessung, eine Positionsbestimmung des Rotors und das Ableiten von Steuerimpulsen in vorbestimmten Rotorpositionen. Er ist bei alledem im Aufbau recht einfach und robust und zuverlässig in der Funktion.

Grundsätzlich kann der Rotor die Gestalt einer Scheibe besitzen, auf welcher die Wiegand-Drähte in radialer Ausrichtung angeordnet sind. Auf einem zylindrischen oder glockenförmigen Rotor von gleichem Durchmesser lassen sich aber in achsparalleler Ausrichtung mehr Wiegand-Drähte unterbringen, weshalb eine solche An-Ordnung bevorzugt wird, und zwar insbesondere in der Weise, daß die Wiegand-Drähte auf der Innenseite des

hohlzylindrischen oder glockenförmigen Rotors angeordnet sind, weil dann die Abtasteinrichtung im Innenraum des Rotors angeordnet werden kann (Anspruch 6); bei vorgegebenen Außenmaßen des Drehgebers kann der Rotor so einen erheblich größeren Durchmesser haben als bei Anordnung der Wiegand-Drähte auf seiner Außenseite, welches auch die Anordnung der Abtasteinrichtung auf der Außenseite des Rotors erfordern würde, wie es beim Stand der Technik üblich ist. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung gemäß Anspruch 6, insbesondere bei glockenförmigem Rotor, liegt darin, daß der Rotor die Wiegand-Drähte und die Abtasteinrichtung gegen mechanische, thermische, elektrische, magnetische und andere von außen herangetragene Einflüsse abschirmen kann.

Wie bereits erwähnt, benötigt man wenigstens ein Referenzsignal, welches die Rotorstellung angibt. Ein solches Referenzsignal kann z.B. erzeugt werden durch eine Lücke in der dichten Folge von sonst äquidistanten Wiegand-Drähten. Eine Impulsauswerteschaltung kann z.B. mittels eines Rechners das. Ausbleiben eines Wiegand-Impulses in einer Folge von Wiegand-Impulsen erkennen und entsprechend bewerten. Von diesem einen Referenzsignal aus könnten die Zeitpunkte für alle Steuerbefehle innerhalb eines vollständigen Motorzyklus festgelegt werden. Größere Sicherheit und Genauigkeit erhält man jedoch, wenn man jedem Steuerbefehl ein eigenes Referenzsignal zuordnet, und zwar durch einen eigenen Wiegand-Draht in der zweiten Folge von Wiegand-Drähten.

Dies ermöglicht es darüberhinaus, das Versagen einzelner

Wiegand-Drähte, welches ein Referenzsignal an falscher Stelle vortäuschen könnte, zu erkennen, da bei einem eigenen Wiegand-Draht für jeden Steuerbefehl deren Abstand voneinander bekannt ist und durch die Zahl der dazwischen liegenden Wiegand-Drähte aus der ersten Folge eindeutig beschrieben werden kann. Bleibt ein Wiegand-Impuls vorzeitig aus, kann der Rechner dies als einen schadhaften Ausfall erkennen und rechnerisch kompensieren. Das Vorsehen von je einem Wiegand-Draht für jeden Steuerbefehl erhöht also die Redundanz des Drehgebers.

Angesichts der zwei in Längsrichtung der Wiegand-Drähte nebeneinander angeordneten Folgen von Wiegand-Drähten wählt man den Aufbau der Abtasteinrichtung bevorzugt dergestalt, daß von den Wiegand-Drähten der beiden Folgen Wiegand-Impulse unterschiedlicher Polarität geliefert werden, sodaß man diese Impulse leicht voneinander unterscheiden kann (Anspruch 4). Alternativ, Vorzugsweise aber zusätzlich, kann man zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Vielseitigkeit des Drehgebers in der sonst äquidistanten, dichten Folge von Wiegand-Drähten an jenen Stellen Lücken vorsehen, welche durch übereinstimmende Azimuthwinkel mit den einzelnen Wiegand-Drähten der zweiten Folge gekennzeichnet sind (Anspruch 3).

Besonders einfach ist ein Rotoraufbau,bei welchem der Rotor, der vorzugsweise aus Aluminium oder dergl. nicht ferromagnetischem Material besteht, eine biegsame Trägerfolie, vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff trägt, in welche die Wiegand-Drähte eingebettet sind. Vorzugsweise besitzt der Rotor eine Nut, in welcher ein solcher Trägerstreifen eingelegt und fixiert werden kann (Anspruch 5). ^ . ■*

Der Aufbau einer geeigneten Abtasteinrichtung ist dem Fachmann geläufig. Ein bevorzugtes Beispiel des Drehgebers ist in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt.
5

Figur 1 zeigt die Ansicht eines vertikal geschnittenen Drehgebers,

Figur 2 zeigt eine Abwicklung der beiden Folgen von Wiegand-Drähten des Dreh

gebers aus Fig . 1 ,

Figur 3 und 4 illustrieren den Aufbau eines Lesekopfes für den Drehgeber aus Fig·. 1 , und die

Figur 5a,5b und 6 sind Darstellungen eines besonders

geeigneten Lesekopfes für den in Fig. 1 und 2 dargestellten·Drehgeber

. anstelle des in den Fig. 3 und 4

dargestellten Lesekopfes.

Einander entsprechende Bauteile in den verschiedenen Figuren sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen bezeichnet.

Der in Fig. 1 bis 4 dargestellte Drehgeber ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, in welches von einer Seite her, in der Darstellung der Fig. 1 von unten her.eine von einer zu überwachenden Maschine angetriebene Welle 3 hineinführt, auf deren Ende ein glockenförmiger Rotor

aus Aluminium mit seiner Rotorwelle 7, die zu Justiereinen

zwecken durch/am oberen Ende des Gehäuses 1 vergesehenen Deckel 6 hindurchgeführt ist, aufgesteckt und festgelegt ist. An seiner inneren, i.w. zylindrischen Umfangsflache besitzt der Rotor 2 eine flache Ringnut 12, in welche eine Trägerfolie 13 eingelegt und befestigt ist. In die Trägerfolie sind zwei Folgen 9 und 29 von Wiegand-Drähten 10 parallel zur Rotorachse 14 und in Achsrichtung mit Abstand übereinander eingebettet. An der Unterseite des Deckels 6 sind einander diametral gegenüberliegend ein Lesekopf 4 und eine Halterung 8 mit einem parallel zur Rotorachse 14 magnetisierten Stabmagnet 8a aus Kobalt/Samarium befestigt, ragen in den Innenraum des Rotors 2 hinein und weisen einen nur geringen radialen Abstand von der Trägerfolie 13 auf.

Die obere dichte Folge 9 der Wiegand-Drähte 10 weist einige (z.B. vier) Lücken 11 auf, zwischen denen die Wiegand-Drähte 10 der Folge 9 dicht und äquidistant angeordnet sind.

Der Lesekopf 4 besitzt getrennt für jede der beiden Folgen 9 und 29 je einen C-förmigen Eisenkern 15, der durch eine nicht-ferromagnetisehe, parallel zur Rotorachse 14 und in radialer Richtung verlaufende Zwischenschicht 16 in zwei Bereiche unterteilt ist. Oberhalb und unterhalb des Kerns 15 sind je ein Kobalt/Samarium-Magnet 17, 18 angeordnet, deren Magnetisierungsrichtungen tangential in Bezug auf den Rotor 2 verlaufen und mit der

Rotorachse 14 einen Winkel von ungefähr 70° einschließen. Die Magnete 17 und 18 spannen zwischen • sich ein Magnetfeld auf, welches i.w. den einen Bereich 15a des Eisenkerns 15 in der einen und den anderen Bereich 15b des Eisenkerns 15 in der entgegengesetzten Richtung durchsetzt und im Bereich der Zwischenschicht 16 einen starken Gradienten der Feldstärke verbunden mit einem räumlichen Nulldurchgang der Feldstärke besitzt.

Der Drehsinn des Rotors 2 wird so gewählt, daß die Wiegand-Drähte von der Seite her dem Lesekopf 4 angenähert werden, auf welcher die Feldlinien den größeren Weg zwischen den Magneten 17 und 18 überbrücken. Die Bewegungsrichtung der Wiegand-Drähte 10 ist in Fig. durch den Pfeil 19 gekennzeichnet, welcher zugleich die Blickrichtung der Ansicht gemäß Fig. 3 angibt.

Ein jeder Wiegand-Draht 10 ist zunächst am Magnet 8a auf der Halterung 8 vorbeigelaufen und dort magnetisch gesättigt worden,, kommt dann im Nahbereich des Kernbereichs 15b in den Einfluß eines Magnetfeldes, welches dem des Sättigungsmagneten 8a entgegengerichtet ist und wird dadurch in seinen antiparallelen Magnetisierungszustand zurückgestellt, durchquert anschließend im Nahbereich der Zwischenschicht 16 den räumlichen Nulldurchgang des Magnetfeldes und klappt unmittelbar darauffolgend im weichmagnetischen Kern des Wiegand-Drahtes 10 mit seiner Magnetisierungsrichtung um, wodurch in der Sensorwicklung 20, mit welcher der C-förmige Eisenkern

bewickelt ist, ein Wiegand-Impuls erzeugt wird, welcher in einer elektronischen Auswertechaltung weiterverarbeitet werden kann. Der dargestellte Drehgeber arbeitet also mit asymmetrischer Erregung der Wiegand-Drähte.

Die Lücken 11 in der Folge 9 erkennt die Auswerteschalturig am Ausbleiben eines Wiegand-Impulses durch Vergleich der zeitlichen Abstände benachbarter Wiegand-Impulse. Von einer jeden solchen Referenzstelle ausgehend bestimmt die Auswerteschaltung durch Abzählen der folgenden von der Folge 9 induzierten Wiegand-Impulse die augenblickliche Rotorstellung.Zugleich wird aus derselben Impulsfolge die Rotordrehzahl ermittelt, die zur Überwachung der angeschlossenen Maschine und zur Ableitung sekundärer Steuersignale herangezogen werden kann.

Die zweite (untere) Folge 29 von" Wiegand-Drähten 10, welche in Richtung der Rotorachse 14 einen Abstand von der ersten Folge 9 aufweist, besitzt genau in den azimuthalen Winkelstellungen auf dem Rotor 2 je einen Wiegand-Draht 10, wo die dichte, sonst äquidistante Folge 9 ihre Lücken 11 besitzt.

Der in Fig. 5a, 5b und 6 dargestellte Lesekopf 4 ist ähnlich aufgebaut wie jener in Fig. 3 und 4, besitzt jedoch einen einzigen E-förmigen Kern 15 statt zweier C-förmiger. Die Wiegand-Drähte 10 der oberen Folge 9

werden an den oberen und mittleren E-Schenkeln 15' 15" vorbeibewegt, die Wiegand-Drähte 10 der unteren Folge 29 an den mittleren und unteren E-Schenkeln 15" und 15"'.
5

Die Sensorwicklung 20 ist um den mittleren. E-Schenkel 15" gewickelt. Deshalb ist der magnetische Kraftfluß, der die Sensorwicklung 20 beim Umklappen eines Wiegand-Drahtes 10 aus der oberen Folge 9 (Fig. 5a) durchsetzt, entgegengesetzt dem vom Umklappen eines Wiegand-Drahtes 10 aus der unteren Folge 29 bewirkten Kräftfluss (Fig. 5b), folglich besitzen die Wiegand-Impulse in der Sensorwicklung 20 unterschiedliche Polarität und können leicht unterschieden werden.

Die von der unteren Folge 29 ausgehenden Wiegand-Impulse sind die Referenzsignale, von denen aus eine Auswerteschaltung den Zeitpunkt für den jeweils nächsten Steuerbefehl· festlegt, während die obere Folge 9 der Wiegand-Drähte 10 zum Bestimmen der Drehzahl des Rotors 2 und seiner augenblicklichen Stellung dient.

Claims

- · ΡΆ TE N TA flVV A'LT E DR. HUDOLF BAUEiR · DIPL.-!WG. HELSVlUT !HUBBUCH DiPL.-PHYS. ULRICH TWELEV1E1ER V\/1 "t 1 ι '■ Hl . "I ■■ iAf<1 I M'"l '.' ··'.'■ X) /Ί l'l l'l Ol'/Ill ΙΜ.Λ!'.· ιιι·ιλ·.. 71 ."■ ·. I I . ■ ι. . -|·. ''I Il I I ■ .II/. I1I.1I Ι'Λ I I»/· 11 K 16. Juni 1983 III/Be DODUCO KG. Dr. Eugen Dürrwächter, 7530 Pforzheim 11 Drehgeber " Patentansprüche:

1. ) Drehgeber mit einem angetriebenen Rotor (2), welcher —'

in Umfangsrichtung verteilt in vorgegebenen regelmäßigen Abständen Wiegand-Drähte (10) trägt, welche zur Bestimmung der Drehzahl durch eine im Gegensatz zum Rotor (2) ortsfest angebrachte Abtasteinrichtung (8, 4) berührungslos, nämlich magnetisch unter Ausnutzung des Wiegand-Effektes abgetastet werden, wobei die Abtasteinrichtung (8, 4) eine Sensorwicklung (20) zur Aufnahme von Wiegand-Impulsen sowie eine solche Anordnung von Magneten (8a, 17, 18) umfaßt, daß bei jedem Rotorumlauf ein jeder Wiegand-Draht (10) durch das von diesen Magneten (8a, 17, 18) aufgebaute räumlich alternierende Magnetfeld abwechselnd in der einen Magnetisierungsrichtung bis in die magnetische Sättigung geführt (der hartmagnetische und der weichmagnetische Bereich des Wiegand-Drahtes

(10) sind gleichgerichtet magnetisiert) und in der anderen Magnetisierungsrichtung magnetisch zurückgestellt wird (der hartmagnetische und der weichmagnetische Bereich des Wiegand-Drahtes (10) sind einander entgegengerichtet magnetisiert),

OQiPV BAD ORIGINAL

dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) eine dichte Folge (.9) von äquidistanten Wiegand-Drähten (10) für die Bestimmung der Rotordrehzahl und eine zweite, in Längsrichtung der Wiegand-Drähte (10) versetzt angeordnete Folge (29) von nicht notwendig äquidistanten Wiegand-Drähten (10) trägt, aus denen zur Wiedergabe vorgegebener Rotorstellungen ein Referenzsignal ermittelt wird.

2. Drehgeber nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

wenigstens eine Lücke (11) an vorbestimmter Stelle ■ in der sonst äquidistanten, dichten Folge (9) von Wiegand-Drähten.

3. Drehgeber nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß die sonst äquidistante, dichte Folge (9) von Wiegand-Drähten (10) an jenen Stellen Lücken (11) aufweist, welche durch übereinstimmende Azimuthwinkel mit den einzelnen Wiegand-Drähten (10)der zweiten Folge (19) gekennzeichnet sind.

4. Drehgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Magnete (8a, 17, 18) und der einen oder der ggfs. für jede der beiden Folgen von Wiegand-Drähten (10) gesondert vorgesehenen Sensorwicklung (20) derart gewählt ist, daß die beiden Folgen von Wiegand-Drähten (10) Wiegand-Impulse von entgegengesetzter Polarität 1 iefern.

5. Drehgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiegand-Drähte

(10) parallel zueinander in eine biegsame Trägerfolie (13) eingesiegelt und mittels dieser Trägerfolie (13) am Umfang des mit zylindrischer Umf angsfläche ausgebildeten Rotors (2) befestigt, zweckmäßig in eine Nut (12) des Rotors (2) eingelegt sind.

6. Drehgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch getennzeichnet, daß die Wiegand-Drähte (10) auf der Innenseite eines hohlzylindrischen oder
glockenförmigen Rotors (2) und die Abtasteinrichtung (4,8) im Innenraum des Rotors (2) angeordnet sind.