RU2675434C1 - Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта - Google Patents

Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2675434C1
RU2675434C1 RU2016129298A RU2016129298A RU2675434C1 RU 2675434 C1 RU2675434 C1 RU 2675434C1 RU 2016129298 A RU2016129298 A RU 2016129298A RU 2016129298 A RU2016129298 A RU 2016129298A RU 2675434 C1 RU2675434 C1 RU 2675434C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
state
change
output signal
control unit
power switch
Prior art date
Application number
RU2016129298A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016129298A (ru
Inventor
Андерс ХЕГЛУНД
Original Assignee
Фривэлв Аб
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фривэлв Аб filed Critical Фривэлв Аб
Publication of RU2016129298A publication Critical patent/RU2016129298A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2675434C1 publication Critical patent/RU2675434C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/20Mechanical 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 by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006Mechanical 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 by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04Sensors
    • F01L2820/045Valve lift

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в датчиках положения. Способ определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) осуществляется посредством узла датчика положения. Первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга. Второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4). Узел датчика положения содержит первый элемент (3), второй элемент (4), блок управления и электрическую схему датчика. Электрическая схема датчика содержит компаратор, подсоединенный к первой ветви, содержащей второй элемент, выключатель питания и измерительный резистор, соединенные друг с другом последовательно. Компаратор выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения на измерительном резисторе и мгновенного опорного напряжения. Компаратор выполнен с возможностью на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала. В одном случае способ заключается в том, что осуществляют отправку переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. В этом случае осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временной задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. В другом случае способ может заключаться в отправке переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое. При этом осуществляют определение в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора. В этом случае осуществляют определение в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала. При этом осуществляют определение взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временной задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала. Раскрыт узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом. Технический результат заключается в повышении точности определения взаимного положения элементов и в снижении потребления энергии. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Область техники
Изобретение относится, в общем, к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения первого объекта и второго объекта. В частности, настоящее изобретение относится к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения, например, первого плеча или штанги и второго плеча или штанги, например, сборочного робота или станка, которые соединены друг с другом с возможностью вращения.
Узел датчика положения содержит первый элемент, второй элемент, блок управления и электрическую схему датчика, причем, упомянутый первый элемент и упомянутый второй элемент являются взаимно смещающимися по отношению друг к другу, а упомянутый второй элемент для каждого взаимного положения первого элемента и второго элемента представляет точное значение индуктивности. Электрическая схема датчика, в свою очередь, содержит последовательно соединенные друг с другом компаратор, подключенный к первой ветви, содержащей упомянутый второй элемент, выключатель питания и измерительный резистор.
Здесь по тексту настоящее изобретение будет описано, в связи с определением взаимного положения первой руки или штанги и второй руки или штанги - без какого-либо ограничения этим; например, настоящее изобретение может быть использовано для определения взаимного положения разных частей руки сборочного робота или станка, или чего-либо подобного, где с высокой точностью должно выполняться позиционирование объектов, имеющих высокую скорость.
Уровень техники
Узлы датчика положения, выполненные с возможностью определения положения первого объекта по отношению ко второму объекту или следования за ним, уже давно известны. Однако, ранние варианты узлов датчика положения, были не достаточно быстрыми и точными, чтобы их можно было использовать в связи с объектами, движущимися с очень высокой скоростью, такими как части руки или штанги сборочного робота или робота-перекладчика. В промышленности существуют и дополнительные требования, связанные с тем, что системы, которые будут использоваться, должны быть прочными и должны обладать высокой надежностью при минимальной стоимости. В последние годы появились системы, которые содержат неподвижную катушку или катушку индуктивности, которая взаимодействует с подвижным элементом, изготовленным из электропроводящего материала, причем этот подвижный элемент соединен с клапаном двигателя внутреннего сгорания и перемещается вместе с ним.
Например, в патенте США № 7032549 раскрыт узел датчика положения, содержащий задающий генератор, первый элемент, катушку, блок управления и электрическую схему датчика, причем, этот первый элемент выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в осевом направлении с внешней стороны упомянутой катушки. Электрическая схема датчика, в свою очередь, содержит компаратор, подключенный к первой ветви, содержащей указанную катушку, задающий генератор и измерительный резистор, соединенные последовательно друг с другом. Катушка выполнена с возможностью - будучи запитанной - генерации осциллирующего магнитного поля, которое, в свою очередь, индуцирует в подвижном элементе вихревые токи, что приводит к короткому замыканию катушки. Степень короткого замыкания катушки изменяется пропорционально изменению взаимного перекрытия между катушкой и элементом. Затем компаратор определяет положение клапана - на основе разности фаз между напряжением питания задающего генератора и напряжением на измерительном резистор, при этом разность фаз увеличивается с увеличением перекрытия между катушкой и элементом.
Однако указанный узел датчика положения отмечен тем недостатком, что он содержит задающий генератор или ему подобный генератор сигнала, который обеспечивает сигнал переменного напряжения, который, условно говоря, является энергопотребляющим, поскольку этот генератор постоянно находится в рабочем состоянии. Кроме того, указанный способ частично использует аналоговые сигналы, что обуславливает, что взаимное положение может быть определено, условно говоря, с низким временным и пространственным разрешением.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение имеет своей целью устранение вышеупомянутых недостатков и проблем известных ранее узлов датчика положения, а также обеспечение улучшенного способа и узла датчика положения для определения взаимного положения первого объекта и второго объекта. Основная задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить усовершенствованный способ и узел датчика положения определенного во введении типа, в котором определение взаимного положения могло бы выполняться с высокой точностью и, одновременно, - с низким потреблением энергии.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение способа, который позволяет устанавливать выбираемое расстояние между взаимно независимыми определениями взаимного положения.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который является полностью цифровым, что дает простое и недорогое решение, которое, тем не менее, способно обеспечить определение взаимного положения с высокой точностью.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который является прочным и бесконтактным.
Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение узла датчика положения, который содержит небольшое количество компонентов и притом, - недорогих.
Краткое описание признаков изобретения
В соответствии с изобретением по крайней мере его основная цель достигнута посредством способа и узла датчика положения, которые определены во введении и имеют признаки, определенные в независимых пунктах формулы изобретения. Далее, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ типа, определенного во введении, который включает этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора; и
- определения взаимного положения упомянутого первого элемента и упомянутого второго элемента на основе задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;
или же включает в себя этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора,
- определения в блоке управления второго изменения состояния упомянутого выходного сигнала; и
- определения взаимного положения упомянутого первого элемента и упомянутого второго элемента на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложен узел датчика положения, электрическая схема датчика которого содержит:
- первую ветвь, содержащую упомянутый второй элемент, измерительный резистор и выключатель питания, имеющий вход, функционально подсоединенный к упомянутому блоку управления для приема отдельных цифровых импульсов входного сигнала, и
- компаратор, который подсоединен к упомянутой первой ветви через первый вход для получения на измерительном резисторе мгновенного измерительного напряжения, и который дополнительно содержит второй вход для получения мгновенного опорного напряжения и выход, функционально подсоединенный к упомянутому блоку управления для выдачи отдельных изменений состояния цифрового выходного сигнала на основе взаимного соотношения между упомянутым измерительным напряжением и упомянутым опорным напряжением.
Таким образом, настоящее изобретение основано на понимание того, что посредством использования отдельных импульсов цифрового входного сигнала, а также полученных далее отдельных импульсов цифрового выходного сигнала, создана возможность определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом с высоким временным и линейным разрешением, а также низкого потребления энергии.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения упомянутое первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, и при этом упомянутое второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора представлено задним фронтом упомянутого импульса цифрового выходного сигнала.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления электрическая схема узла датчика положения содержит цепь обратной связи, включенную между выходом компаратора и вторым входом компаратора. Это значит, что после изменения состояния выходного сигнала компаратора определение взаимного положения облегчено, поскольку обеспечена последующая отработка этого изменения состояния, а вызванные шумами и т.п. многочисленные быстрые "перебросы" состояния отсечены.
Предпочтительно, первый элемент узла датчика положения, будучи поворотным вокруг оси, имеет возможность смещения по отношению к упомянутому второму элементу.
Другие преимущества и признаки настоящего изобретения очевидны из других зависимых пунктов формулы изобретения, а также из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления.
Краткое описание чертежей
Более полное понимание вышеуказанных и других признаков и преимуществ настоящего изобретения будет достигнуто из нижеследующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления со ссылками, сделанными на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 - схематичный вид в поперечном сечении первого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;
фиг. 2 - схематичный вид в поперечном сечении второго варианта осуществления первого элемента и второго элемента;
фиг. 3 - схематичный вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления первого элемента и второго элемента;
фиг. 4 - схематичный вид в поперечном сечении четвертого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;
фиг. 5 - схематичный вид в поперечном сечении пятого варианта осуществления первого элемента и второго элемента;
фиг. 6 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с первым вариантом осуществления;
фиг. 7 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии со вторым вариантом осуществления;
фиг. 8 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с третьим вариантом осуществления;
фиг. 9 - схематичное представление электрической схемы датчика в соответствии с четвертым вариантом осуществления;
Фиг. 10 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с пятым вариантом осуществления; и
Фиг. 11 - схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с шестым вариантом осуществления.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Сначала обратимся к фиг. 1-5, которые схематично раскрывают различные приложения, содержащие настоящее изобретение. Настоящее изобретение относится, в общем, к способу и к узлу датчика положения для определения взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2 (см. фиг. 1). На приложении, показанном на фиг. 1, первый объект 1 образован первой рукой, а второй объект 2 образован второй рукой, например, сборочного робота (не показан). Первый объект 1 и второй объект 2 являются взаимно смещаемыми, и следует понимать, что первый объект 1 и второй объект 2 могут быть смещены совместно по отношению к третьему объекту (не показан). Третий объект, например, может быть неподвижной частью сборочного робота.
Первый объект 1 и второй объект 2 являются взаимно смещаемыми по отношению друг к другу, однако, настоящее изобретение, не будучи этим ограничено, будет описано в связи с определением взаимного положения подвижного первого объекта 1 и неподвижного второго объекта 2.
Узел датчика положения выполнен с возможностью определения взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2, т.е. определения, где находится первый объект 1 по отношению ко второму объекту 2.
На фиг. 1-5 показаны первый элемент 3 и второй элемент 4, которые являются взаимно смещаемыми по отношению друг к другу, при этом упомянутый второй элемент 4 для каждого взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутого второго элемента 4 представляет точную величину индуктивности. Первый элемент 3 может соединяться с первым объектом 1 и выполнен с возможностью перемещения вместе с этим первым объектом 1, а второй элемент 4 может соединяться со вторым объектом 2 и выполнен с возможностью перемещения вместе со вторым объектом 2. Второй элемент, предпочтительно, образован индуктором, и, наиболее предпочтительно, - катушкой, как показано на фиг. 1-5.
На фиг. 1 первый элемент 3 образован дугообразным сегментом, и этот первый элемент 3 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 5. Второй элемент 4 образован катушкой, которая соответствующим образом изгибается в соответствии с первым элементом 3. При повороте дугового сегмента вокруг оси 5 этот дуговой сегмент по отношению к катушке смещается, предпочтительно внутри упомянутой катушки, в результате чего индуктивность второго элемента 4 изменяется. Следует понимать, что альтернативно первый элемент 3 может стоять неподвижно, а второй элемент 4 может поворачиваться вокруг оси 5, и при этом следует указать, что это относится ко всем вариантам осуществления. На фиг. 1 первый элемент 3 может быть повернут на 180 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.
На фиг. 2 первый объект 3 образован корпусом вентиля или диском, расположенным во втором объекте 2, который образован трубой или трубопроводом. Второй элемент 4 расположен с внешней стороны или с внутренней стороны по отношению к второму объекту 2. Первый элемент 3 выполнен с возможностью поворота вокруг оси 5, и после поворота этого первого элемента 3 индуктивность второго элемента 4 изменяется. На фиг. 2 первый элемент 3 может быть повернут на 90 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.
На фиг. 3 и 4 показаны альтернативные варианты осуществления первого элемента 3, который при повороте вокруг оси 5 изменяет индуктивность второго элемента 4. На фиг. 3 первый элемент 3 может быть повернут на 360 градусов вокруг оси 5, а на фиг. 4 первый элемент может быть повернут на 180 градусов вокруг оси 5, и при этом получаются точные значения индуктивности второго элемента 4.
На фиг. 5 показан пятый вариант осуществления, в котором второй элемент 4 является неравномерным, а первое тело 3 выполнено таким образом, что полностью окружено вторым элементом 4, при этом взаимное осевое смещение первого элемента 3 и второго элемента 4 приводит к тому, что индуктивность второго элемента 4 изменяется.
Теперь обратимся также и к фиг. 6, которая показывает схематичное изображение электрической схемы датчика в соответствии с первым вариантом осуществления. Узел датчика положения содержит первый элемент 3, соединяемый с упомянутым первым объектом 1, второй элемент 4, например катушка или индуктор, соединяемый с упомянутым вторым объектом 2, блок управления (не показан) и электрическую схему датчика, в целом обозначенную поз. 6.
Первый элемент 3 образован электропроводящим элементом, предпочтительно изготовленным из немагнитного металла, такого как алюминий. Однако допустимо, чтобы упомянутый первый элемент 3 был выполнен из магнитного металла, такого как прессованный элемент из железного порошка. Следует указать, что первый элемент 3 может представлять собой первый объект 1.
Второй элемент 4 далее будет называться катушкой 4.
Эта катушка 4, предпочтительно, расположена в посадочном месте (не показано) второго объекта 2. Катушка 4, предпочтительно, изготовлена из меди и содержит большое число витков.
Электрическая схема 6 датчика содержит первую ветвь и компаратор 7. Первая ветвь схемы 6 датчика содержит упомянутую катушку 4, выключатель 8 питания, имеющий вход 9, функционально соединенный с упомянутым блоком управления для подачи отдельных импульсов цифрового входного сигнала, и измерительный резистор 10, причем, катушка 4, выключатель 8 питания и измерительный резистор 10 соединены друг с другом последовательно. Далее, упомянутая первая ветвь включена между источником 11 напряжения и "землей", при этом напряжение источника 11, предпочтительно, составляет приблизительно от +5 В. Следует отметить, что упомянутая катушка может состоять из двух катушек, соединенных последовательно, первая катушка из которых относится к первому вентилю, а вторая катушка относится ко второму вентилю, при условии, что первый клапан и второй клапан не имеют перекрывающихся кривых подъема клапана.
Компаратор 7 электрической схемы 6 датчика подсоединен к упомянутой первой ветви схемы через первый вход 12, чтобы на измерительном резисторе 10 получать мгновенное измерительное напряжение, и содержит второй вход 13 для получения мгновенного опорного напряжения, а также выход 14, функционально соединенный с упомянутым блоком управления для вывода каждого изменения состояния цифрового выходного сигнала.
Компаратор 7 выполнен с возможностью получения на измерительном резисторе 10 и сравнения между собой мгновенного измерительного напряжения и мгновенного опорного напряжения, а также выполнен с возможностью, - на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением, - генерации изменения состояния цифрового выходного сигнала. Изменение состояния цифрового выходного сигнала на выходе 14 компаратора 7 происходит тогда, когда измерительное напряжение и опорное напряжение совместно изменяют величину ранга, т.е. совместно изменяют порядок, относительно которого определяется величина, которая среди них является наибольшей.
Узел датчика положения работает следующим образом. Когда первый элемент 3 смещен или повернут относительно катушки 4, перекрытие между первым элементом 3 и катушкой 4 (более точно - магнитное поле катушки 4) изменяется, и когда влияние первого элемента 3 на магнитное поле катушки 4 увеличивается, то время, за которое измерительное напряжение должно измениться на предопределенную величину, пропорционально этому уменьшается, - как следствие того, что катушка 4 под влиянием первого элемента 3 становится короткозамкнутой в разной степени. Когда напряжение на катушке 4 изменяется, изменяется измерительное напряжение на измерительном резисторе 10, а напряжение на катушке 4 изменяется как следствие происходящего изменения состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое.
В объеме общей инновационной концепции настоящего изобретения упомянутая длительность изменения может быть определена в соответствии с двумя способами, которые вносят согласующийся вклад в устройства предшествующего уровня техники, но которые являются реализациями одной той же фундаментальной идеи, которая не годится для того, чтобы быть определенной единодушно.
Согласно первому способу способ по настоящему изобретению включает в себя этапы: отправки нарастающего фронта или переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое; определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7, и определения взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутой катушки 4 на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала.
Согласно второму способу способ по настоящему изобретению изобретением включает в себя этапы отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя 8 питания из открытого в закрытое; определения первого изменения состояния выходного сигнала от компаратора 7, определения второго изменения состояния упомянутого выходного сигнала и определения взаимного положения упомянутого первого элемента 3 и упомянутой катушки 4 на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменения состояния выходного сигнала.
Вышеупомянутый первый метод основан на построении электрической схемы датчика, в которой имеется временная задержка между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала. Вышеупомянутый второй метод, в отличие от этого, основан на построении электрической схемы датчика, в которой, в которой передний фронт импульса входного сигнала и первое изменение состояния выходного сигнала являются по времени одновременными.
Предпочтительно, упомянутое первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора 7 представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, причем упомянутое второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора 7 представлено задним фронтом упомянутого импульса цифрового выходного сигнала.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления вышеупомянутый первый способ включает в себя также основанный на определении упомянутого первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7 этап отправки заднего фронта или отрицательного фронта упомянутого импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания 8 из закрытого в открытое. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления вышеупомянутый второй способ также включает в себя основанный на определении указанного второго изменения состояния выходного сигнала из компаратора 7 этап отправки заднего фронта упомянутого импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель 8 питания, чтобы выполнить изменение состояния выключателя питания 8 от закрытого в открытое. Другими словами, для экономии энергии длительность импульса цифрового входного сигнала должна сохраняться как можно более короткой.
Большое преимущество настоящего изобретения заключается в том, что можно выбирать, чтобы определение взаимного положения первого объекта 1 и второго объекта 2 выполнялось только тогда, когда есть причина для определения этого взаимного положения, то есть, когда первый объект 1 находится в движении.
Ниже будут описаны несколько вариантов реализации электрической схемы 6 датчика узла датчика положения, причем все они имеют общим то, что электрическая схема 6 датчика содержит вторую ветвь, включенную между источником 11 напряжения и "землей" и содержащую первый опорный резистор 15 и второй опорный резистор 16, которые соединены между собой последовательно, причем, второй вход 13 компаратора 7 подсоединен к упомянутой второй ветви в точке, расположенной между упомянутым первым опорным резистором 15 и упомянутым вторым опорным резистором 16. Кроме того, первый вход 12 компаратора 7 подсоединен к упомянутой первой ветви в точке, расположенной между упомянутым измерительным резистором 10 и катушкой 4.
Для того чтобы функционировать в соответствии с вышеупомянутым первым способом, электрическая схема 6 датчика может, например, быть реализована в соответствии с фиг. 7, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по второму варианту осуществления, или в соответствии с фиг. 8, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по третьему варианту осуществления. Общим для этих вариантов осуществления является то, что катушка 4 расположена между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая соединена с первым входом 12 компаратора 7. Следует отметить, что положение выключателя 8 питания по отношению к катушке 4 и к измерительному сопротивлению 10 можно выбирать свободно. В третьем варианте осуществления, показанном на фиг. 8, в дополнение к тому, что показано во втором варианте осуществления по фиг. 7, электрическая схема 6 датчика содержит цепь 17 обратной связи или цепь усиления, включенную между выходом 14 компаратора 7 и вторым входом 13 компаратора 7, для того чтобы обеспечивать изменение состояния выходного сигнала компаратора 7 с устранением многочисленных "перебросов" состояния, вызванных электрическим шумом и т.д.
Для того, чтобы функционировать в соответствии с вышеупомянутым вторым способом, электрическая схема 6 датчика может, например, быть реализованы в соответствии с фиг. 9, которая показывает схематичное представление электрической схемы 6 датчика по четвертому варианту осуществления, или в соответствии с фиг. 10, которая показывает схематичное представление электрической схемы датчика 6 по пятому варианту осуществления. Общим для этих вариантов воплощения является то, что измерительный резистор 10 расположен между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая подсоединена к первому входу 12 компаратора 7. Следует отметить, что положение выключателя 8 питания по отношению к катушке 4 и к измерительному сопротивлению 10 можно выбирать свободно. В четвертом варианте осуществления, показанном на фиг. 9, в дополнение к тому, что показано в пятом варианте осуществления с фиг. 10, между выходом 14 компаратора 7 и вторым входом 13 компаратора 7 включена цепь 17 обратной связи или цепь усиления.
На фиг. 11 приведено схематичное представление электрической схемы 6 датчика в соответствии с шестым вариантом осуществления, при этом электрическая схема датчика построена с возможностью функционирования в соответствии с вышеупомянутым вторым способом. В этом варианте осуществления схема датчика содержит цепь 17 обратной связи или цепь усиления, включенную между выходом 14 компаратора 7 и с первым входом 12 компаратора 7, а измерительный резистор 10 расположен между источником 11 напряжения и точкой на первой ветви, которая подсоединена к первому входу 12 компаратора 7. Кроме того, выключатель 8 питания расположен рядом с "землей", и в дополнение - электрическая схема 6 датчика содержит синхронизирующий резистор 18, который включен параллельно выключателю 8 питания, причем, каждая из первой ветви и второй ветви электрической схемы 6 датчика соединена последовательно с синхронизирующим резистором 18, а также с выключателем 8 питания.
Возможные модификации изобретения
Настоящее изобретение не ограничивается только вышеописанными и показанными на чертежах вариантами осуществления, которые предназначены лишь для иллюстративных целей и в качестве примеров. Эта патентная заявка претендует на охват всех описанных здесь адаптаций и модификаций предпочтительных вариантов осуществления, и поэтому настоящее изобретение определяется формулировками прилагаемых пунктов формулы изобретения, а оборудование в пределах объема прилагаемых пунктов формулы изобретения, соответственно, может изменяться всеми приемлемыми способами.
Следует также отметить, что вся информация относительно или касающаяся таких терминов, как "вверху", "внизу", "выше", "под" и т.д., должна интерпретироваться или читаться применительно к оборудованию, ориентированному в соответствии с чертежами, когда сами эти чертежи ориентированы таким образом, чтобы ссылочные позиции можно было читать должным образом. Соответственно, такие термины лишь указывают взаимные соотношения на показанных вариантах осуществления, причем эти соотношения могут быть изменены, если оборудование по настоящему изобретению обеспечивается другой конструкцией или дизайном.
Следует отметить, что даже если это не выражено совершенно определенно, - признаки одного конкретного варианта осуществления изобретения могут быть объединены с признаками другого варианта осуществления, и когда это возможно, это следует рассматривать как само собой разумеющееся.

Claims (35)

1. Способ определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) посредством узла датчика положения, причем первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга, и второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4), при этом узел датчика положения содержит упомянутый первый элемент (3), упомянутый второй элемент (4), блок управления и электрическую схему (6) датчика, причем электрическая схема (6) датчика содержит компаратор (7), подсоединенный к первой ветви, содержащей упомянутый второй элемент (4), выключатель (8) питания и измерительный резистор (10), соединенные друг с другом последовательно, при этом компаратор (7) выполнен с возможностью получения и сравнения мгновенного измерительного напряжения на измерительном резисторе (10) и мгновенного опорного напряжения, а также выполнен с возможностью на основе взаимной зависимости между измерительным напряжением и опорным напряжением генерирования изменения состояния цифрового выходного сигнала, причем способ включает этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7); и
- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;
или включает этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7),
- определения в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала; и
- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала.
2. Способ по п. 1, при котором первое изменение состояния выходного сигнала из компаратора (7) представлено передним фронтом импульса цифрового выходного сигнала, а второе изменение состояния выходного сигнала из компаратора (7) представлено задним фронтом импульса цифрового выходного сигнала.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7); и
- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между передним фронтом импульса входного сигнала и первым изменением состояния выходного сигнала;
а также включает этап:
- отправки заднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания на основе определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7), чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из закрытого в открытое.
4. Способ по п. 1 или 2, дополнительно включающий этапы:
- отправки переднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания, чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из открытого в закрытое;
- определения в блоке управления первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7);
- определения в блоке управления второго изменения состояния выходного сигнала; и
- определения взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4) на основе временнóй задержки между первым изменением состояния выходного сигнала и вторым изменением состояния выходного сигнала,
а также включает этап:
- отправки заднего фронта импульса цифрового входного сигнала из блока управления на выключатель (8) питания на основе определения первого изменения состояния выходного сигнала из компаратора (7), чтобы произвести изменение состояния выключателя (8) питания из закрытого в открытое.
5. Узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом (1) и вторым объектом (2), содержащий:
первый элемент (3), соединяемый с первым объектом (1), второй элемент (4), соединяемый со вторым объектом (2), блок управления и электрическую схему (6) датчика, причем первый элемент (3) и второй элемент (4) являются взаимно смещаемыми относительно друг друга, и второй элемент (4) представляет точную величину индуктивности для каждого взаимного положения между первым элементом (3) и вторым элементом (4), при этом электрическая схема (6) датчика содержит:
- первую ветвь, содержащую упомянутый второй элемент (4), выключатель (8) питания, имеющий вход, функционально присоединенный к блоку управления для приема отдельных цифровых импульсов входного сигнала, и измерительный резистор (10), причем второй элемент (4), выключатель (8) питания и измерительный резистор (10) соединены друг с другом последовательно,
- компаратор (7), который присоединен к первой ветви через первый вход (12) для получения на измерительном резисторе (10) мгновенного измерительного напряжения и который дополнительно содержит второй вход (13) для получения мгновенного опорного напряжения и выход (14), функционально присоединенный к блоку управления для выдачи отдельных изменений состояния цифрового выходного сигнала на основе взаимного соотношения между измерительным напряжением и опорным напряжением.
6. Узел датчика положения по п. 5, в котором электрическая схема (6) датчика содержит цепь (17) обратной связи, подключенную между выходом (14) компаратора (7) и вторым входом (13) компаратора (7).
7. Узел датчика положения по п. 5 или 6, в котором первая ветвь электрической схемы (6) датчика подключена между источником (11) напряжения и "землей", причем электрическая схема (6) датчика содержит вторую ветвь, которая включена между источником (11) напряжения и "землей" и которая содержит первый опорный резистор (15) и второй опорный резистор (16), которые соединены между собой последовательно, при этом второй вход (13) компаратора (7) подсоединен ко второй ветви в точке, расположенной между первым опорным резистором (15) и вторым опорным резистором (16).
8. Узел датчика положения по п. 7, в котором выключатель (8) питания расположен смежно с "землей".
9. Узел датчика положения по п. 8, в котором электрическая схема (6) датчика содержит синхронизирующий резистор (18), который подключен параллельно выключателю (8) питания, причем каждая из первой ветви и второй ветви электрической схемы (6) датчика соединена последовательно с синхронизирующим резистором (18), а также с выключателем (8) питания.
10. Узел датчика положения по п. 5, в котором первый элемент (3) представляет собой электрически проводящий элемент, предпочтительно изготовленный из алюминия.
11. Узел датчика положения по п. 5, в котором первый элемент (3) является подвижным относительно второго элемента (4).
12. Узел датчика положения по п. 10, в котором первый элемент (3) является поворотным относительно оси (5).
13. Узел датчика положения по п. 5, в котором второй элемента (4) образован катушкой.
RU2016129298A 2013-12-20 2014-12-19 Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта RU2675434C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1351568-9 2013-12-20
SE1351568A SE537654C2 (sv) 2013-12-20 2013-12-20 Metod och positionssensorsammansättning för fastställande aven inbördes position mellan ett första objekt och ett andraobjekt
PCT/SE2014/051541 WO2015094110A1 (en) 2013-12-20 2014-12-19 Method and position sensor arrangement for determining the mutual location of a first object and a second object

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2016129298A RU2016129298A (ru) 2018-01-25
RU2675434C1 true RU2675434C1 (ru) 2018-12-19

Family

ID=53403259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129298A RU2675434C1 (ru) 2013-12-20 2014-12-19 Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20160320209A1 (ru)
EP (1) EP3084155A4 (ru)
JP (1) JP2017503166A (ru)
KR (1) KR20160101169A (ru)
CN (1) CN106062325A (ru)
BR (1) BR112016014353A2 (ru)
RU (1) RU2675434C1 (ru)
SE (1) SE537654C2 (ru)
WO (1) WO2015094110A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1395844A1 (ru) * 1986-04-07 1988-05-15 В.М. Котов и Ю.В. Логачев Исполнительный механизм привода клапана газораспределени и устройство управлени
RU2010116C1 (ru) * 1990-12-17 1994-03-30 Белорусская государственная политехническая академия Регулируемый эксцентриковый узел
GB2394293A (en) * 2002-10-16 2004-04-21 Gentech Invest Group Ag Inductive sensing apparatus and method
WO2004042318A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum messen des hubweges von hubventilen
US7032549B1 (en) * 2004-10-19 2006-04-25 General Motors Corporation Valve lift sensor
US20090309579A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Cochran William T Sensor inductors, sensors for monitoring movements and positioning, apparatus, systems and methods therefore

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4644570A (en) * 1985-09-20 1987-02-17 Bitronics, Inc. Sensor amplification and enhancement apparatus using digital techniques
DE3807015A1 (de) * 1987-04-29 1988-11-10 Wabco Westinghouse Fahrzeug Verfahren und schaltung zur messung einer induktivitaet
DE4141065A1 (de) * 1991-12-13 1993-06-17 Vdo Schindling Verfahren zur temperaturkompensation von induktiven sensoren
DE4215671A1 (de) * 1992-05-13 1993-11-18 Vdo Schindling Verfahren und Schaltungsanordnung zur Messung einer Signaländerung
DE4318263C2 (de) * 1993-06-02 2003-02-20 Wabco Gmbh & Co Ohg Verfahren und Schaltung zum temperaturkompensierten Anfahren mindestens einer eingelernten SOLL-Position
DE4443259A1 (de) * 1993-11-29 1995-06-01 Vaillant Joh Gmbh & Co Verfahren zur Messung der Ankerlage
JP3587714B2 (ja) * 1999-03-03 2004-11-10 本田技研工業株式会社 変位検出器
US6895349B2 (en) * 2000-11-09 2005-05-17 Tektronix, Inc. Gate comparator
JP2003240599A (ja) * 2002-02-19 2003-08-27 Yoshikazu Ichiyama 位置検出器
JP4135551B2 (ja) * 2002-05-07 2008-08-20 松下電工株式会社 ポジションセンサ
DE10229760B4 (de) * 2002-07-03 2005-10-20 Daimler Chrysler Ag Positionsermittlungsverfahren für einen induktiven Positionssensor
US6918237B2 (en) * 2003-07-21 2005-07-19 Cnh America Llc Feeder position sensor
JP2006093410A (ja) * 2004-09-24 2006-04-06 Usami Koji ソレノイド駆動装置
US7584044B2 (en) * 2008-02-05 2009-09-01 Gm Global Technology Operations, Inc. Camshaft phaser position control system
DE102008059712A1 (de) * 2008-11-29 2010-06-02 Robert Bosch Gmbh Ventilanordnung mit Ventil und einem Sensor
SE536617C2 (sv) * 2012-06-28 2014-04-01 Cargine Engineering Ab Metod och positioneringssensorsammansättning för fastställning av en inbördes position mellan ett första objekt och ettandra objekt

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1395844A1 (ru) * 1986-04-07 1988-05-15 В.М. Котов и Ю.В. Логачев Исполнительный механизм привода клапана газораспределени и устройство управлени
RU2010116C1 (ru) * 1990-12-17 1994-03-30 Белорусская государственная политехническая академия Регулируемый эксцентриковый узел
GB2394293A (en) * 2002-10-16 2004-04-21 Gentech Invest Group Ag Inductive sensing apparatus and method
WO2004042318A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zum messen des hubweges von hubventilen
US7032549B1 (en) * 2004-10-19 2006-04-25 General Motors Corporation Valve lift sensor
US20090309579A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 Cochran William T Sensor inductors, sensors for monitoring movements and positioning, apparatus, systems and methods therefore

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016129298A (ru) 2018-01-25
EP3084155A1 (en) 2016-10-26
BR112016014353A2 (pt) 2017-08-08
SE1351568A1 (sv) 2015-06-21
WO2015094110A1 (en) 2015-06-25
CN106062325A (zh) 2016-10-26
US20160320209A1 (en) 2016-11-03
KR20160101169A (ko) 2016-08-24
EP3084155A4 (en) 2017-10-18
SE537654C2 (sv) 2015-09-22
JP2017503166A (ja) 2017-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105008851B (zh) 位置检测***
CN107401975B (zh) 用于对旋转的机械部件进行角度测量的线性感应式位置传感器
RU2630631C2 (ru) Способ и узел датчика положения для определения взаимного положения между первым объектом и вторым объектом
CN110114637A (zh) 传感器装置
CN105765347A (zh) 高分辨率多圈传感器相关的器件和方法
US10102992B2 (en) Switching apparatus, switching system and switching method
CN106662622A (zh) 用于减小磁场传感器中的1/f噪声和偏移的双极斩波
US20150354991A1 (en) Coil arrangement having two coils
JP5895578B2 (ja) 非接触温度センサ
RU2675434C1 (ru) Способ и конфигурация датчика положения для определения взаимной установки первого объекта и второго объекта
US6229231B1 (en) Reciprocating motor having controllable rotor position
JP6326442B2 (ja) 磁気検出ユニット及びこれを備えるストローク検出装置
US20150025772A1 (en) Position Indicator Device
Howard The new generation of inductive sensors
US20140002069A1 (en) Eddy current probe
JP2015227826A (ja) 位置検出装置
JP2018044817A (ja) 位置検出装置
JP2015224922A (ja) 位置検出装置
US20220397428A1 (en) Optimal lvdt/rvdt demodulation using a hybrid algorithm
JP6043333B2 (ja) ストローク検出装置
JP2017075827A (ja) 磁気検出装置
JP2016125940A (ja) 位置検出装置
JP2017072510A (ja) 位置検出装置
JP2015094725A (ja) 位置検出装置
JP2018128373A (ja) 位置検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201220