DE3904958A1 - Positionsgeber fuer maschinenteile - Google Patents
Positionsgeber fuer maschinenteileInfo
- Publication number
- DE3904958A1 DE3904958A1 DE19893904958 DE3904958A DE3904958A1 DE 3904958 A1 DE3904958 A1 DE 3904958A1 DE 19893904958 DE19893904958 DE 19893904958 DE 3904958 A DE3904958 A DE 3904958A DE 3904958 A1 DE3904958 A1 DE 3904958A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- output
- gate
- machine part
- rotation
- movement
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- G01D5/142—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 using Hall-effect devices
- G01D5/147—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 using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Positionsgeber für Maschinenteile gemäß Oberbegriff des
Anspruchs 1. Feldplatten- oder Hallsensoren in Verbindung mit einer Zahnscheibe
werden vielfach zur berührungsfreien Drehzahlmessung an Motoren und Maschinen
eingesetzt. Auch als Winkelgeber zur Steuerung des Zündwinkels bei Verbrennungsmotoren
finden sie Anwendung. In beiden Fällen spielt entweder die Drehrichtung des
Maschinenteils keine Rolle oder es kommt überhaupt nur eine Drehrichtung vor.
Bisweilen werden aber auch Winkelgeber an mit unterschiedlichen Drehrichtungen
betriebenen Maschinenteilen benötigt, deren Ausgangssignal gleichwohl nur von der
tatsächlichen Winkelposition, nicht aber von der Drehrichtung abhängig sein soll. Dies
ist beispielsweise bei der Messung des Polradwinkels elektrischer Maschinen der Fall.
Der Polradwinkel ist ein Maß für das an der Welle abgegebene Drehmoment. Um
gefährliche Lastzustände rechtzeitig erkennen zu können, beispielsweise wenn ein
Pumpenmotor in eine verstopfte Leitung fördert, kann die Messung des Polradwinkels als
zuverlässiges Kriterium für den ordnungsgemäßen Betriebszustand der Anlage dienen.
Auch in zahlreichen anderen Fällen elektrischer Antriebe ist eine solche
Lastüberwachung der angetriebenen Welle nützlich.
Bei herkömmlichen Positionsgebern ist dem Hallsensor ein Schwellwertschalter
nachgeschaltet, der jeweils einen Ausgangsimpuls liefert, sobald das gegebenenfalls
noch verstärkte Ausgangssignal des Hallsensors einen vorgegebenen Schwellwert in
einer bestimmten Richtung überschreitet. Da sich jedoch bei Drehrichtungsumkehr auch
der Signalverlauf am Ausgang des Hallsensors in sein Spiegelbild umkehrt, tritt eine
zeitliche Verschiebung des erwähnten Durchlaufs des Ausgangssignals durch den
Schwellwert auf. Um diese Verschiebung, die im wesentlichen von der Zahnbreite der am
Maschinenteil vorgesehenen Zähne, der konstruktiven Gestaltung des Hallsensors und von
seiner Empfindlichkeit abhängt, ist die Messung der Winkelposition des Maschinenteils
ungenau.
Aufgabe der Erfindung ist folglich die Schaffung eines von der Bewegungsrichtung,
insbesondere von der Drehrichtung unabhängigen Positionsgebers mit Hallsensor. Diese
Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Sie hat zur
Folge, daß in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung die Verstärkungsrichtung des dem
Hallsensor nachgeschalteten Schwellwertschalters, üblicherweise eines Schmitt-
Triggers, umgepolt und folglich der Ausgangsimpuls immer von der gleichen Flanke
des Sensorausgangssignals ausgelöst wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht nur bei Winkelgebern,
sondern auch bei Positionsgebern an hin- und hergehenden Maschinenteilen,
beispielsweise an Werkzeugmaschinen, vorteilhaft anwendbar.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung wiedergegebenen
Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 ein Schaltungsbeispiel eines Winkelgebers;
Fig. 2 den Signalverlauf bei Drehung des Maschinenteils in der einen Richtung und
Fig. 3 den Signalverlauf bei entgegengesetzter Drehrichtung.
In Fig. 1 sind am Maschinenteil 1 gleichmäßig über dessen Umfang verteilt mehrere
metallische oder magnetische Zähne 2 angebracht. Sie tauchen beim Umlauf des
Maschinenteils 1 nacheinander in den Luftspalt 3 eines Differential-Feldplattensensors
4 ein, der mit einem Erregermagneten 5 ausgestattet ist. Solche Hallsensoren sind in
zahlreichen Ausführungsformen auf dem Markt. Im Schaltbild werden die beiden
Feldplatten 4′ und 4′′ aus einer Gleichstromquelle 6 gespeist. An die Feldplatte 4′′ ist
ein Schmitt-Trigger 7 als Schwellwertschalter angeschlossen. Ihm ist ein
Integrierglied bestehend aus einem Widerstand 8 und einem Kondensator 9
nachgeschaltet. Der Verbindungspunkt 10 von Widerstand 8 und Kondensator 9 liegt am
einen Eingang 11 eines Exclusiv-Oder-Gatters 13, dessen anderer Eingang 14 mit dem
Ausgang 15 des Schmitt-Triggers 7 in Verbindung steht. Am Ausgang 16 des Gatters 13
stehen allein von der Winkelposition des Maschinenteils 1 abhängige Impulse U ex zur
Verfügung während vom Ausgang 10 des Integrierglieds 8, 9 eine hinsichtlich ihrer
Polarität von der Drehrichtung des Maschinenteils 1 abhängige Spannung U a an die
Klemme 17 gelangt.
An der Feldplatte 4′′ entsteht eine Spannung U S, deren Verlauf in Abhängigkeit von der
Zeit und damit von der Drehposition des Maschinenteils 1 in Fig. 2 bei Rechtslauf und
in Fig. 3 bei Linkslauf wiedergegeben ist. In Fig. 2 überschreitet die Spannung U S zum
Zeitpunkt t 1 die Einschaltschwelle E des Triggers 7, so daß an seinem Ausgang 15 die
ansteigende Flanke des Ausgangsimpulses U a entsteht. Zum Zeitpunkt t 2 unterschreitet
die Spannung U S die Ausschaltschwelle A des Triggers, und damit ist der
Ausgangsimpuls U a beendet. Nimmt man die ansteigende Flanke des Impulses U a als
positionsabhängiges Signal, indem man beispielsweise den Impuls U a differenziert, so tritt
dieses drehwinkelabhängige Signal zur Zeit t 1 auf.
Betrachtet man nunmehr die Verhältnisse bei Linkslauf, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist, so ist ersichtlich, daß die ansteigende Flanke des Feldplattensignals U S zur Zeit
t 3 die Einschaltschwelle E des Triggers 7 überschreitet und folglich der hieraus
abgeleitete positionabhängige Ausgangsimpuls zu dieser Zeit t 3 auftreten würde. Er
wäre gegenüber dem Impuls bei Rechtslauf, der zur Zeit t 1 erscheint, zeitlich versetzt.
Die Winkelangabe wäre also drehrichtungsabhängig.
Das dem Trigger 7 nachgeschaltete Integrierglied 8, 9 leitet aus der Trigger-
Ausgangsspannung U a einen Gleichstrommittelwert ab, der bei Rechtslauf eine
positive Spannung ist, vgl. Fig. 2. Er gelangt an den Eingang 11 des Exclusiv-Oder-
Gatters 13. Am anderen Eingang 14 des Gatters 13 steht das Ausgangssignal U a des
Triggers 7. Der Ausgangsimpuls U ex beginnt, sobald die Spannung U a den
Mittelwert überschreitet und endet, wenn U a den Wert unterschreitet. Es entsteht
somit die in Fig. 2 in der untersten Zeile dargestellte Impulsfolge U ex. Bei Linkslauf
hingegen entsteht am Ausgang 10 des Integrierglieds 8, 9 ein negativer
Gleichstrommittelwert , wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Hier beginnt nämlich der
jetzt negativ gerichtete Impuls U a, wenn die Feldplatten-Ausgangsspannung U s die
Ausschaltschwelle A des Triggers in negativer Richtung überschreitet, d. h. zur Zeit t 1.
Der Impuls U a endet wiederum, wenn das Signal U S die Einschaltschwelle E des Triggers
7 in positiver Richtung überschreitet. Der Ausgangsimpuls U ex beginnt hier, sobald der
negativ gerichtete Impuls U a den jetzt negativen Gleichstrommittelwert in
negativer Richtung überschreitet. Leitet man wiederum aus der ansteigenden Flanke des
Impulses U ex den drehwinkelabhängigen Ausgangsimpuls ab, so erscheint dieser auch
diesmal zur Zeit t 1, d. h. an der selben Stelle wie bei Rechtslauf. Damit ist die
gestellte Aufgabe gelöst und das die jeweilige Winkelposition kennzeichnende
Impulssignal von der Drehrichtung unabhängig.
Da die Polarität des Mittelwertsignals von der Drehrichtung abhängt, kann an der
Klemme 17 ein durch seine Polarität die Drehrichtung anzeigendes Signal abgenommen
werden. Mit dieser Messung des Polradwinkels läßt sich bei einer elektrischen Maschine
auch feststellen, ob die Maschine als Motor oder als Generator betrieben wird. Die
drehrichtungsunabhängige Drehwinkelmessung kann bei einer Vielzahl von Anwendungen von
Bedeutung sein, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, Stellantrieben oder dergl. Die
von der Bewegungsrichtung unabhängige Positionsmessung gemäß der Erfindung ist
keineswegs auf die Positionsmessung bei rotierenden Maschinenteilen beschränkt, sondern
kann gleichermaßen vorteilhaft auch bei sich auf einer beliebigen Bewegungsbahn
bewegenden, insbesondere auch bei hin- und hergehenden Maschinenteilen eingesetzt
werden. Als Maschinenteil sind dabei beliebige Bauteile anzusehen, deren jeweilige
Position berührungsfrei erfaßt werden soll.
Claims (3)
1. Positionsgeber für Maschinenteile, insbesondere Winkelgeber für rotierende
Maschinenteile, mit wenigstens einem am Maschinenteil (1) angebrachten
metallischen Zahn (3) oder Ansatz, der mit einem stationär angeordneten
Feldplattensensor (4, 5) als Impulsgeber zusammenwirkt, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Ausgang (15) einer dem Feldplattensensor
(4′, 4′′) nachgeschalteten Triggerstufe (7) einerseits der eine Eingang (14) eines
Exclusiv-Oder-Gatters (13) und andererseits ein Integrierglied (8, 9)
angeschlossen ist, dessen Ausgang (10) mit dem anderen Eingang (11) des Exclusiv-
Oder-Gatters in Verbindung steht, und daß am Ausgang (16) des Gatters (13) von der
Bewegungsrichtung des Maschinenteils unabhängige, die Position des Maschinenteils
kennzeichnende Schaltimpulse (U ex) abgreifbar sind.
2. Positionsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einer an den Ausgang
(10) des Integrierglieds (8, 9) angeschlossenen Klemme (17) eine hinsichtlich
ihrer Polarität die Bewegungsrichtung des Maschinenteils (1) kennzeichnende
Spannung U a abnehmbar ist.
3. Positionsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Integrierglied aus einem Längswiderstand (8) und einem Ladekondensator (9) besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893904958 DE3904958A1 (de) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | Positionsgeber fuer maschinenteile |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893904958 DE3904958A1 (de) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | Positionsgeber fuer maschinenteile |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3904958A1 true DE3904958A1 (de) | 1990-08-23 |
DE3904958C2 DE3904958C2 (de) | 1992-03-26 |
Family
ID=6374380
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893904958 Granted DE3904958A1 (de) | 1989-02-18 | 1989-02-18 | Positionsgeber fuer maschinenteile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3904958A1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995016896A1 (de) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | Ab Elektronik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der position rotierender wellen |
WO1996019712A1 (de) * | 1994-12-20 | 1996-06-27 | Ab Elektronik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der winkelposition einer rotierenden welle |
EP0769700A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-23 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Teiles |
EP0833053A2 (de) * | 1996-09-27 | 1998-04-01 | Hitachi, Ltd. | Drehpositionserkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
WO1998039621A1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-09-11 | Vs Sensorik Gmbh | Magnetischer messwertaufnehmer |
WO2004013641A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Honeywell International Inc. | Phase stability of non-sinusoidal signals utilizing two differential halls |
DE102017214166A1 (de) * | 2017-08-14 | 2019-02-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Drehzahlsensoranordnung |
CN109631954A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 实现片上温度补偿功能的可编程线性霍尔传感器芯片结构 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT354152B (de) * | 1977-04-13 | 1979-12-27 | List Hans | Einrichtung zur messung des drehwinkels einer welle |
DE3639208A1 (de) * | 1986-11-15 | 1988-05-19 | Bosch Gmbh Robert | Magnetoresistiver sensor zur abgabe von elektrischen signalen |
-
1989
- 1989-02-18 DE DE19893904958 patent/DE3904958A1/de active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT354152B (de) * | 1977-04-13 | 1979-12-27 | List Hans | Einrichtung zur messung des drehwinkels einer welle |
DE3639208A1 (de) * | 1986-11-15 | 1988-05-19 | Bosch Gmbh Robert | Magnetoresistiver sensor zur abgabe von elektrischen signalen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
bauteile report 14(1976) H. 3, S. 89-92 * |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4343198A1 (de) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | A B Elektronik Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Position rotierender Wellen |
US5721486A (en) * | 1993-12-17 | 1998-02-24 | Ab Elektronik Gmbh | Method and device for determining the position of a rotating cogwheel |
WO1995016896A1 (de) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | Ab Elektronik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der position rotierender wellen |
WO1996019712A1 (de) * | 1994-12-20 | 1996-06-27 | Ab Elektronik Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der winkelposition einer rotierenden welle |
EP0769700A1 (de) * | 1995-10-17 | 1997-04-23 | C.R.F. Società Consortile per Azioni | Vorrichtung zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Teiles |
EP0833053A3 (de) * | 1996-09-27 | 2000-07-12 | Hitachi, Ltd. | Drehpositionserkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
EP0833053A2 (de) * | 1996-09-27 | 1998-04-01 | Hitachi, Ltd. | Drehpositionserkennungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
WO1998039621A1 (de) * | 1997-03-05 | 1998-09-11 | Vs Sensorik Gmbh | Magnetischer messwertaufnehmer |
WO2004013641A1 (en) * | 2002-08-02 | 2004-02-12 | Honeywell International Inc. | Phase stability of non-sinusoidal signals utilizing two differential halls |
DE102017214166A1 (de) * | 2017-08-14 | 2019-02-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Drehzahlsensoranordnung |
US11119113B2 (en) | 2017-08-14 | 2021-09-14 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Rotational speed sensor arrangement |
CN109631954A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-16 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 实现片上温度补偿功能的可编程线性霍尔传感器芯片结构 |
CN109631954B (zh) * | 2019-01-28 | 2021-05-11 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 实现片上温度补偿功能的可编程线性霍尔传感器芯片结构 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3904958C2 (de) | 1992-03-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3938057C2 (de) | Sensoranordnung, und motorisch angetriebenes Betätigungsglied mit einer solchen Sensoranordnung | |
DE4141959A1 (de) | Drehzahlsensor, insbesondere zahnradsensor | |
EP1662232A1 (de) | Linearer Positionssensor | |
DE102005047366A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Drehrichtungsumkehr eines reversierenden Drehantriebs | |
DE19601242B4 (de) | Versatz-Erfassungseinrichtung | |
DE102013200314A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer Läuferlage und Drehzahl einer elektrischen Maschine | |
DE2614947C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Lage-Erkennung eines rotierenden Teiles | |
DE3704235A1 (de) | Motor | |
EP0685061B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur erfassung der position rotierender wellen | |
AT4639U1 (de) | Winkelmesseinrichtung | |
DE4311267A1 (de) | Positionsgeber | |
DE102015004992A1 (de) | Anordnung zur Ermittlung einer Drehzahl und Drehrichtung eines rotierenden Bauteils | |
EP1441937B1 (de) | Auswerteschaltung für einen induktiven sensor | |
EP0204985A2 (de) | Vorrichtung zum Regeln einer Brennkraftmaschine | |
DE2643286C2 (de) | Einrichtung zur Lageerkennung einer rotierenden Welle | |
DE2606213A1 (de) | Verfahren und anordnung zum erzeugen von digitalimpulsen mit einer der drehzahl der welle proportionalen frequenz | |
DE3904958A1 (de) | Positionsgeber fuer maschinenteile | |
EP1175598B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der tatsächlichen drehrichtungsumkehr eines nachlaufenden drehantriebes | |
DE2918508C2 (de) | Elektrischer Mikromotor für Schrittschaltbetrieb | |
EP1381148A2 (de) | Hochauflösende Drehwinkelsensorik für Gleichstrommotoren | |
EP0836072B1 (de) | Drehgeber | |
EP1251336A2 (de) | Anordnung zum Bestimmen der Position eines Bewegungsgeberelements | |
DE2435286A1 (de) | Drehmomentmessgeraet | |
EP0496918A1 (de) | Anordnung zur Gewinnung von Impulssignalen beim Vorbeilauf von Markierungen eines Geberteils | |
DE2847522A1 (de) | Induktiver geber und auswerteschaltung hierzu |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |