SE525078C2 - Metod samt induktiv mätanordning för detektering av mittpunkten hos ett elektriskt ledande material - Google Patents

Description

25 30 35 (W J tm C? *J CI) negativt påverka en förbränningsmotors livslängd. Med hjälp av kontinuerlig mätning kan feltändningar och andra faktorer som påverkar motorns prestanda upptäckas och åtgärder vidtas för att tillförsäkra att rätt funktion återfås.

Mätningen av den utgående axelns vridmoment måste emellertid vara ytterst noggrann och snabb. Vridmomentet måste mätas med an repeterbar noggrannhet av bràkdelar av en grad och med en tidsprecision av storleksordningen mikrosekunder.

Vridmomentsmätning kan baseras på vridmomentet i en utgående axel. Graden av vridmoment visas av vridningen längs axelns längd och är beroende av mätning av skillnaden mellan vinkellutningen vid ena änden av axeln jämförd med andra änden.

Ett känt förfarande för att mäta vinkellutningen hos en ro- terande axel är att montera en vinkelgivare av en känd typ vid ena änden av axeln. Ett sådant förfarande kan endast tillämpas när det finns en axellängd tillgänglig där vinkel- mätning önskas snarare än en axel som är inbyggd eller in- kapslad och opraktisk att nå. En utgående axel från en maskin är ofta lång och vrider sig utmed sin längd. Om man då önskar mäta axelns läge vid en viss punkt kan vridningen fram till änden på axeln vara så stor att den introducerar fel i mätningen om läget hos änden mäts. Mätning vid en motorände snarare än vid en drivände hos exempelvis en lång transmissionsaxel är då att föredra.

Ett känt förfarande för att mäta en roterande axel som är oberoende av axellängd är att anbringa ett regelbundet och läsbart mönster vid axeln på den plats där en mätning öns- kas. Det kan t ex vara regelbundna svarta ränder på en vit bakgrund som kan läsas med optisk teknik. Sådana anordningar har visat sig fungera väl i rena miljöer men har svårt i smutsigare omgivningar. Dessutom har det varit svàrt att fästa sådana anordningar pà ett tillfredsställande sätt på stora maskiner med kraftiga vibrationer och stora mekaniska krafter. lO 15 20 25 30 35 Ett kugghjul är ofta monterat i just ett läge där en mätning är önskvärd. I dessa fall har anordningar kommit till använ- dning som har baserats pà induktiva tekniker vilka mäter läget hos en eller flera kuggar och genom detta läge àstad- kommer vinkellutningen hos axeln. Vanligen detekteras en stor förändring av magnetfältet, vilket uppträder när kuggen inträder i omradet för magnetfältet, dvs det är kuggens flank som detekteras.

Det har varit svàrt att àstadkomma bättre än relativt lag noggrannhet med dessa anordningar även om den önskade nog- grannheten som krävs för reglering av intilliggande apparat är hög. Sàdana anordningar har inte kommit till sàdant vid- sträckt bruk som varit önskvärt. Den làga noggrannheten hos dessa anordningar beror pà att signalen de ger inte enbart är beroende av kuggens läge utan ocksà av kuggens utseende, avståndet mellan kuggen och mätanordningen och de magnetiska egenskaperna hos kuggen. Alla dessa parametrar kan variera fràn kugge till kugge och med tiden, beroende pà att kuggar- na utsätts för förslitning och deformation samtidigt som kugghjulet sällan är fullständigt cirkulärt.

De induktiva anordningar som har kommit till användning för mätning säsom beskrivits ovan är baserade pà sinusvaria- tioner i ett magnetfält. Induktiv mätning baserad pà an- vändning av en mätningsmatström som plötsligt stängs av har beskrivits i US 5 059 902 och visat en mätteknik som är mer robust och underlättar àtskillnad av olika karakteristika hos ett mätföremàl. En svàrighet med denna mätanordning är att avgöra läget för ett mätobjekt när avstàndet till eller formen hos föremálet förändras.

I US 5 270 646 visas ett sätt för hur spolar kan anordnas sà att mätning av en plàtkant kan utföras. Pà samma sätt skulle kantläget hos en kugge kunna mätas men ett problem med denna anordning är att omfattande matematiska beräkningar krävs, vilket leder till ett problem med tiden när den används med ett snabbt roterande kugghjul. Dessutom kräver beräkningarna 10 15 20 25 30 35 m r :- u: f: »a c s, snabb beräkningskapacitet, vilket skulle kunna göra en sàdan anordning onödigt kostsam för att mäta en kugges läge.

I SE 95035838 visas ett sätt att anordna spolar för att mäta läget hos ett föremàl. Vid mätning av kuggläge med en spole ovanför kuggen, kommer anordningen att mäta avståndet till föremålet men inte ett läge hos föremàlet.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Utföringsformer av föreliggande uppfinning syftar till att lösa ett eller flera av ovannämnda problem. Enligt en aspekt av uppfinningen àstadkoms ett förfarande för att mäta vin- kellutningen hos en axel sàsom axeln hos ett svänghjul.

Ett ändamàl med uppfinningen är att snabbt och noggrant mäta läget hos ett metallföremàl, i synnerhet en kugge pà ett kugghjul anordnat pá en axel. Ett annat ändamal med uppfin- ningen är att snabbt och noggrant mäta den exakta lutningen hos en axel.

Vid en annan utföringsform av uppfinningen àstadkoms ett förfarande för att mäta avståndet mellan en punkt pà en axel och en fast punkt där spolar är anordnade. Vid ytterligare en utföringsform av uppfinningen àstadkoms ett förfarande för att mäta inriktningen mellan ett spolarrangemang och en kugge pà ett kugghjul.

Vid en annan aspekt av uppfinningen àstadkoms en apparat och ett system inklusive en induktiv mätanordning för att mäta läget hos ett eller flera föremàl sàsom en kugge pà ett kugghjul genom att detektera mittpunkten pà kuggen.

Föreliggande uppfinning avser en metod för detektering av mittpunkten av ett elektriskt ledande material, exempelvis av en kugge pà ett kugghjul, innefattande en sändarspole (3) och tvà mottagarspolar (7,8) placerade nära det elektriskt ledande materialet, och där sändarspolen (3) matas med en ström. Metoden kännetecknas av en plötslig förändring av 10 15 20 25 30 35 f "I 1 J (få CD Q C3- matningsströmmen till sändarspolen (3), en mätning av skillnaden mellan de i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningarna, en integrering av denna skillnad under en bestämd tidsperiod efter den plötsliga förändringen av matningsströmmen till sändarspolen (3) samt en detektering av när integralen är noll varvid mittpunkten av det elektriskt ledande materialet befinner sig i ett bestämt läge.

Uppfinningen avser även en induktiv mätanordning och system för detektering av mittpunkten av ett elektriskt ledande material, sàsom en kugge pà ett kugghjul, varvid systemet innefattar åtminstone en sändarspole (3), en tidkrets (1), (7,8), (13) integrator (14), varvid mottagarspolarna (7,8) är anordnade tva mottagarspolar en förstärkare och en pà avstànd fràn varandra och väsentligen symmetriskt placerade i förhàllande till sändarspolen (3). Anordningen (11,12,l3) detektera skillnaden mellan de i mottagarspolarna (7,8) att element (14) kännetecknas av att element är anordnade att inducerade spänningarna, är anordnade att integrera denna skillnad under en bestämd tidsperiod, och att medel (16,17) är anordnade att detektera när integralen är noll, indikerande när det elektriska materialets mittpunkt passerar ett bestämt läge.

Ett speciellt fördelaktigt sätt att mäta den inducerade spänningen i mottagningsspolarna är att integrera spänningen fràn en tid dä strömmatningen i sändarspolen stängs av till en tid kort därefter, så kort som möjligt med hänsyn till den magnetfältsenergi som kommer att uppladdas i spolarna, eller normalt av storleksordningen 0,2 till 2 mikrosekunder efter avstängningen. Den kortast möjliga avstängningstiden gör de uppmätta spänningarna i mycket högre grad beroende av den fysiska formen och i mycket mindre grad beroende av elektriska eller magnetiska karakteristika hos kuggen. Pà sä sätt är förfarandet inte känsligt för smà lokala variationer i elektriska eller magnetiska egenskaper för varje kugge. 10 15 20 25 30 35 C Den induktiva mätanordningen detekterar centrumläget för kuggen i relation till spolarrangemanget med stor noggrann- het, oberoende av avståndet mellan spolarrangemang och kugge, oberoende av variationer i material i en kugge jäm- fört med en annan kugge, och oberoende av formen eller ut- seendet hos kuggens kanter.

Den ovan beskrivna anordningen kan på ett enkelt sätt an- passas till att mäta mittpunkten hos kuggen såväl som dess avstånd, separationsavstånd, från spolarrangemanget. För detta ändamål àstadkoms skillnaden i signalerna från de båda liksom summan av mottagningsspolarna, genom subtraktion, signalerna genom addition. Summan anger detta avstånd mellan kugge och spolarrangemang och avståndet kan lämpligen utlä- sas fràn summan när kuggen befinner sig på mitten av spol- arrangemanget. Denna summa kan med fördel användas för att tillse att spolarrangemanget justeras på ett lämpligt av- stånd från kuggarna.

En viktig användning av mätvärdet för avstånd är att auto- matiskt ange mittläget hos kuggen när svänghjulet roterar.

Ett nollvärde för skillnaden anger att mittpunkten passerar, men ett andra nollvärde erhålls också när anordningen befin- ner sig vid en punkt över och mellan två kuggar. Genom an- vändning av en nollvärdesdetektor som endast aktiveras när summan av spolsignalerna är hög åstadkoms en mätning av enbart kuggmittpunkten.

Anordningen kan anpassas att mäta inte enbart kuggens mitt- punkt utan också andra lägen, oberoende av avståndet, genom att undersöka skillnaden mellan signaler från de båda mot- tagningsspolarna i relation till summan av signalerna. Detta kan göras genom att t ex undersöka en bestämd position, åt- skild från mittpositionen, där skillnaden har ett speciellt värde som står i ett bestämt förhållande till värdet av summan, eller genom att åstadkomma en relation mellan skill- naden och summan och där denna relation ger positionen hos kuggen i relation till mittpositionen. 10 15 20 25 30 35 c .f en c: w c: Genom delning av varje mottagningsspole i tvà spolar och mätning av skillnaden mellan dessa spolhalvor kan en even- tuell felaktig inriktning av spolarrangemanget uppmätas.

Fördelen med uppfinningen är att läget för en kugge i ett kugghjul kan bestämmas snabbt och noggrant. Detta betyder att lutningen hos en axel pà vilken ett kugghjul är monterat kan bestämmas noggrant och snabbt nog för att t ex reglera förbränningskarakteristiken hos en förbränningsmotor medan den är i gäng. Detta betyder i sin tur att en förbättrad bränsleekonomi kan erhàllas sàväl som noggrann kontroll över avgasutsläpp. Relativt smà besparingar av bränsle och för- bättringar av avgassammansättningen i procentuella termer till följd av förbättrad motorstyrning àstadkommer en stor fördel i bränslebesparingar och i förbättringar av avgasut- släpp räknat över en motors hela arbetscykel.

Föreliggande uppfinning är ocksà effektiv i drift eftersom den endast omfattar icke rörliga delar och kräver nästan inget underhàll. Detekteringssystemet påverkas inte av för- slitning, smuts eller korrosion i kuggarna. Den pàverkas inte heller av förändringar i den relativa formen hos en eller flera kuggar eftersom det är mittpunkten hos kuggen som detekteras. Sàlunda kan förfarandet används genom motorns hela livslängd. Ett vanligt problem med tidigare försök att använda induktiv mätning av kuggläge var att materialparametrarna hos kuggen, sàsom elektrisk resistivi- tet och magnetisk permeabilitet, hade en inverkan pà det sätt som en signal förändrades över tiden. Till och med för den händelse att materialparametrar varierar över en och samma kugge kommer en anordning enligt föreliggande upp- finning fortfarande att mäta mittläget korrekt. Eftersom integrationstiden enligt ovan är kort, som nämnts ovan, är det bara kuggytan och -storleken som mäts och inte inverkan fràn materialparametrar, och sålunda är det oväsentligt för mätprecisionen om materialparametrarna varierar över ytan.

Uppfinningen kan tillämpas i vid omfattning pà vilken motor som helst, gamal eller ny. 10 15 20 25 30 35 Andra användningar av föreliggande uppfinning innefattar mätning av fasta lägen hos metallföremäl pä ett transport- band eller liknande anordningar, sàväl som mätning av läget för en arm anordnad med ett regelbundet mönster av metall- delar.

FIGURBESKRIVNING En mer fullständig förstàelse för förfarandet och apparaten enligt föreliggande uppfinning kan fàs genom följande detal- jerade beskrivning med hänvisning till bifogade ritningar, där: Figur 1 schematiskt visar en föredragen utföringsform enligt föreliggande uppfinning; Figur 2 schematiskt visar en funktion av en utsignal rela- tivt avstàndet mellan en kugge och ett spolarrangemang en- ligt föreliggande uppfinning; Figur 3 visar en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning med mät- och signalsummering; Figur 4 schematiskt visar en funktion av utsignal och av- stàndet mellan kugge och spolarrangemang enligt den alter- nativa utföringsformen som visas i figur 3; Figur 5 visar en annan alternativ utföringsform av före- liggande uppfinning inklusive mätning och inriktning av spolarrangemang och kugge.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER Figur l visar en kugge 5 pà ett icke visat kugghjul som ro- terar i en med pilen 6 visad riktning. En sändarspole 3 och tvà mottagningsspolar 7, 8 är anordnade i ett läge relativt kuggen 5. En tidkrets l är elektriskt ansluten till en tran- sistor 2, som är vidare ansluten till sändarspolen 3. Ena 10 15 20 25 30 35 änden av sändarspolen 3 är ocksà ansluten till jord 10. Mot- tagningsspolar 7, 8 är placerade symmetriskt omkring en sym- metriaxel 9 hos sändarspolen 3. Mottagningsspolarna 7, 8 är anslutna till jord 10 eller en definierad potential genom 8 är var och en an- 81 via motstànd ll, 12 en integrator 14, ändarna 72, 82. Mottagningsspolarna 7, slutna genom sina andra ändar 71, till en förstärkare 13, en krets 16 an- ordnad att mäta en integrerad signal och en annan krets 17 anordnad att detektera en ändring av tecken i en signal.

Figur 2 visar en utsignal som funktion av tre olika avstånd A, B och C mellan kuggen 5 och spolarrangemanget 3, 7, 8.

En föredragen utföringsform av en induktiv mätanordning eller mätare enligt föreliggande uppfinning visas i figur 1.

Ett spolarrangemang 3, 7, 8 är beläget över ett kugghjul (icke visat) som innefattar en kugge sàsom kuggen 5 vid kugghjulets periferi.

En konstant ström i sändarspolen 3 genereras genom att koppla pà transistorn 2, för vilken tidsperioden för kopp- lingen är reglerad av tidkretsen 1. När transistorn 2 kopp- las pà fàs en ström att flyta fràn den positiva sidan av transistorn 2 genom sändarspolen 3 och ner till jord. När strömflödet har pàgátt under tillräckligt läng tid sà att en spänning över sändarspolen 3 är i huvudsak konstant, stoppas strömmen plötsligt genom att ändra en reglersignal fran tid- kretsen 1. Ett i huvudsak konstant magnetfält 4 har därvid byggts upp i omradet runt sändarspolen 3 och runt närmaste kugge 5 pà kugghjulet. Kugghjulet roterar relativt sändar- spolen 3 i pilens 6 riktning.

Förloppet med strömmatning och flöde följt av avstängning av strömflödet upprepas vid regelbundna tidsperioder sà att en i huvudsak kontinuerlig mätning upprätthålls. Längden pà tidsperioden bestäms av den tid som krävs för uppdatering, dvs den önskade frekvensen för uppdateringen. För kuggar med t ex en storlek pà 1 centimeter och en typisk hastighet av 10 m/s kan en tidsperiod av 10 mikrosekunder anses lämplig. 10 15 20 25 30 35 (fl r .a en c: -u c ;> Med det plötsliga upphörandet av den genererande strömmen som flyter i sändarspolen 3 induceras en ström i kuggytan.

Denna ström är anordnad med ett sekundärt magnetfält, vilket när upp till mottagningsspolarna 7, 8 där den inducerar en spänning i dessa mottagningsspolar 7, 8. Man kan tänka sig att kuggen har en rörelse i den riktning 6 som följer pà rotationen av kugghjulet. Ett läge hos kuggen 5 i horison- talplanet relativt symmetriaxeln 9 hos sändarspolen 3 ges av en tänkt x-axel 18 med en utgàngspunkt eller nollpunkt i sändarspolens 3 symmetriaxel 9.

Ju närmare en speciell mottagningsspole säsom 7 eller 8 är placerad i kuggens x-riktning, desto större är spänningen som induceras i denna spole. Sàlunda induceras en större spänning V¿ över mottagningsspolens 7 vänstra sida än en mindre spänning, VR, inducerad över mottagningsspolens 8 högra sida medan kuggens 5 centrum befinner sig pà vänster sida om symmetriaxeln 9, dvs när x har ett negativt värde.

När kuggen ligger symmetriskt relativt symmetriaxeln 9, och x=O, induceras spänningar av samma storlek, där V¿ = Vä, över bada mottagningsspolarna 7, 8.

I denna utföringsform är mottagningsspolarna 7, 8 anslutna sä att de över bada mottagningsspolarna inducerade spänning- arna subtraheras fràn varandra. Det vill säga, efter de mellan mottagningsspolarna 7, 8 anslutande ledarna är bada mottagningsspolarna 7, 8 lindade i motsatt riktning i ett plan parallellt med kugghjulets tangentialriktning. Följ- 82 av 8 anslutna till jord 10 eller annan aktligen är bàda de ömsesidigt anslutna ändarna 72, mottagningsspolarna 7, definierad potential. Mottagningsspolarna 7, 8 summeras vid sina andra ändar 71, 81 tvärs tvà motstànd 11 och 12 samt ansluts till en förstärkare 13. Förstärkaren 13 är anordnad att detektera skillnaden Vy4&_mel1an spänningarna Vb \& som induceras i mottagningsspolarna 7 respektive 8.

Signalen fràn förstärkaren 13 sänds till en tidsreglerad integrator 14. Tidsregleringen av integratorn 14 utförs av 10 15 20 25 30 35 en styrsignal 15. Styrsignalen 15 nollställer integratorn 14 omedelbart före avstängningen av strömmen i sändarspolen 3 och startar integratorn 14 samtidigt med inkopplingen av strömmen. Integratorn 14 integrerar signalen under en kort tid, kallad integrationstiden. Integrationstiden är typiskt en kort tid, sà kort att ändringen av magnetfältet med av- stängningen av strömmatningen i transistor 2 inte hinner tränga in till kuggen, typiskt sett en mikrosekund eller kortare. Kretsen 16 mäter signalen efter integrationen i integratorn 14 och detta mätvärde kallas sedan en integrerad signal. När denna integrerade signal ändrar tecken sänder kretsen 17 en distinkt signal, Ut, fràn en inaktiv till en aktiv signal, vilket indikerar att mittpunkten pà kuggen 5 har passerat symmetriaxeln 9 hos sändarspolen 3 i spol- arrangemanget.

Den ovan beskrivna anordningen är inte begränsad till det beskrivna utförandet utan kan i stället, i enlighet med resultera i ett antal olika 8 kan exempelvis seriekopplas till varandra och ha samma lind- beskrivna allmänna principer, praktiska utföringsformer. Mottagningsspolarna 7, ningsriktning men dà mätas olika i den första förstärkaren.

Figur 2 visar den integrerade signalen som kan mätas fràn kretsen 16 enligt figur 1, när kuggen 5 rör sig i x-axelns 18 riktning. Figur 2 beskriver detta som en integrerad sig- nal beroende av läget hos mittpunkten pà kuggen 5 relativt x-axeln 18, med nollpunkter för bada axlarna vid deras skär- ningspunkt. Beroende pà avståndet i y-riktningen, visad som 8 och sàsom illustreras med y-axel 19 i figur 1, mellan mottagningsspolarna 7, kuggen 5, genereras olika funktioner, linjer betecknade A, B och C. I figur 2 representerar bok- staven A ett stort avstànd, B ett normalt avstànd och C ett litet avstànd mellan kuggen 5 och spolarrangemanget 3, 7, 8.

Beroendena är olika men har en gemensam skärningspunkt i det att x=O när signalen är 0. Genom att följa signalen under det att kuggen rör sig, och indikera när signalen ändrar tecken, är det möjligt att ange ett specifikt läge för kug- 10 15 20 25 30 35 CW ~fÉ5 C73 12 gen 5. Ändringen i signalen fràn negativ signal till positiv signal detekteras av kretsen 16 i figur 1.

En utföringsform enligt figur 3 kan ocksa användas för att samtidigt fà information om avståndet mellan spolarrange- manget och kuggen. Utföringsformen enligt figur 3 innefattar utföringsformen enligt figur l sàväl som en parallell mot- tagningskanal där signalerna fràn spoländarna subtraheras i stället för adderas. Detta àstadkoms genom de tvà ytterli- gare motstànden 20, 21 anslutna till mottagningsspolarna 7, 8 liksom genom att ansluta varje motstànd till en ingàng hos en differentialförstärkare 22. Genom detta tas skillnaden av skillnaden, eller summan, av signalerna fràn mottagnings- spolarna 7, 8. Signalerna behandlas sedan i en ytterligare signalkanal där en integrator 23, reglerad av en styrsignal 15, vilken integrerar under en kort tid efter strömavstäng- ningen i sändarspolen 3, och en signalbehandlingskrets 24 vilken ger värdet pä signalen efter integration, SumUt, ett värde som är ett màtt pà spolarrangemangets 3, 7, 8 avstànd frän kuggen 5.

I figur 4 visas hur en skillnadssignal Cd, Bd, Ad och en summeringssignal Cs, Bs, As varierar när en kugge 5 passerar spolarrangemanget 3, 7, 8. Diagrammet i figur 4 har samma axlar som diagrammet i figur 2. Under tiden när kuggen passerar spolarrangemanget visar diagrammet att: - ett stort avständ mellan spolarrangemanget och kuggen resulterar i relationen Ad, vilken är den integrerade signalen fràn kretsen 16 som ett mätt pà skillnaderna och As vilken är en integrerad signal hos summan fràn kretsen 24; - ett normalt avständ resulterar i relationerna Bd respek- tive Bs; - ett kort avstånd resulterar i relationerna Cd respektive Cs.

Summaintegralen fràn kretsen 24 när kuggen befinner sig i mitten av spolarrangemanget, vid x=0, varierar pà samma sätt med avstànd mellan kugge och spolarrangemang som lutningen av skillnadsintegralen. 10 15 20 25 30 35 Bada ändringarna över tiden hos signalen kan användas enligt figur 3 pà ett flertal sätt, vilket ökar uppfinningens an- vändbarhet.

Förhållandet mellan skillnadsintegralen och summan kan t ex tas i en lämpligt inställd krets för att erhälla ett för- hållande som inte varierar med avståndet mellan kuggen 5 och spolarrangemanget 3, 7, 8. Detta kan användas för att dessu- tom detektera mittpunkten hos kuggen 5 som en sammanhängande rörelse i en riktning, x-riktningen. Även värdet av summan av integralen när kuggen detekteras passerande genom mittpunkten kan användas för att kontrol- lera att spolarrangemanget 3, 7, 8 installeras pà lämpligt avstånd fràn kuggarna i kugghjulet.

Ett annat sätt att använda de tva signalerna, integralen av skillnaden och summan, är att använda en detekteringskrets för att detektera när skillnaden Ad, Bd, Cd i figur 3 är noll. Dessa nollvärden är beroende av att signalsumman As, Bs, Cs har uppnàtt ett visst värde. Detta värde överträds endast när kuggen befinner sig under spolarrangemanget. I andra fall är summan av signalen lägre än detta värde, vilket antyder att kuggen inte befinner sig under spol- arrangemanget, och nollvärden i skillnaden visas inte. Noll- punktsövergàngar när spolarrangemanget befinner sig över och emellan tvà kuggar visas därför inte och sàdana lägen stör inte mätningen av kuggens mittpunkter.

I vissa fall där uppfinningen kan användas när mycket stor detekteringsnoggrannhet är av betydelse är det viktigt att spolarrangemanget placeras parallellt med kuggen.

En föredragen utföringsform av uppfinningen visas schema- tiskt i figur 5. Figur 5 visar en vy uppifràn av kuggarna 5, sändningsspolen 3, tvà uppsättningar mottagningsspolar 73, 74 samt 83, 84. i samma plan vinkelrätt mot symmetriaxeln 9 i figur 1.

Spolarna anordnas med fördel att ligga alla Spolarna och kuggen 5 ses ovanifràn längs y-riktningen i lO l5 20 25 30 35 (_31 ro m C» ~ a cs figur l och där var och en av de tvà mottagningsspolarna i figur 1 separeras till tvà ytterligare spolar.

Sändningsspolen 3 har en form som sammanfaller med anord- 8 med anslut- 82 för den andra i figur l separeras till de tvà lika stora spolarna ningen i figur l men mottagningsspolarna 7, ningspunkter 71, 72 för den första spolen och 81, som visas seriekopplade, 73 respektive 74 och 83 respektive 84 i ett plan vinkelrätt mot x-y-planet enligt figur 1 med mittanslutningspunkter 75 och 85.

Genom att lägga till signalerna tvärs motstàndet fràn de yttre ändarna hos en hel mottagningsspole 71 och 72 res- pektive 81 och 82, och sedan ta skillnaden mellan denna 74 och 83, 84 mittpunkt i en differentialförstärkare kan en eventuell geo- summa och de dubbla mottagningsspolarnas 73, metrisk felinriktning mellan spolarrangemanget och kuggen uppmätas. Skillnaden som erhàlls hanteras pà samma sätt som bildandet av en summa i kretsarna 23 och 24 enligt anord- ningen i figur 3. Den integrerade signal som därvid erhàlls kommer att visa ett nollvärde när spolarrangemanget och kug- gen inte är felaktigt inriktade och ett värde när de är fel- aktigt inriktade. En sàdan signal kan användas för mekanisk justering av spolarrangemanget vid installation och/eller underhàll.

Förutom att mäta läget hos en kugge i x-riktningen kan de övriga funktionerna som beskrivs i utföringsformerna med fördel användas för att upptäcka fel i rörelsen, fram- skridandet, banan hos kugghjulet och sàledes fel i den maskin där det är monterat. Ändringar inom ett varv i den integrerade signalsumman och i inriktning kan analyseras och Sàdana för- ändringar eller trender kan användas för att upptäcka exem- användas för att beskriva kugghjulets rörelse. pelvis en ökning av vibrationen, eller av förslitningen, eller närvaron av förkoksning eller annan uppbyggnad som är av betydelse för motorns prestanda, beståndsdelarna i avgas- underhàlls- eller reparations- utsläppet, bränsleekonomin, behovet eller livslängden. 10 15 20 25 30 35 G7 '“ f) sjua CD xx] C. I) Ett ytterligare sätt att använda spolarrangemanget som be- skrivs i figur 5 är att detektera en viss kugge pà sväng- hjulet eller krondrevet, exempelvis som en referenskugge. I detta fall avlägsnas en del material avsiktligt fràn den kugge som skall detekteras individuellt, t ex genom att borra ett hal i kuggen eller genom att slipa bort en del av kuggytan. Detta görs endast at kuggens ena sidan sa att mindre material kommer att befinna sig under spolen 73 än under spolen 74 (eller vice versa) i figur 5. En mätning av skillnaden mellan spolarna 73 och 74 (eller 83 och 84) ger därvid en tydlig indikation när den speciella kuggen befin- ner sig under spolarrangemanget.

De olika utsignalerna som genereras av utföringsformer av uppfinningen, sàsom Ut, SumUt, kan vara i form av en dator- datasignal förkroppsligad i en datakommunikation. Denna datasignal innefattar sàledes information om vinkellutningen hos en axel eller ett svänghjul pà en axel hos en förbrän- ningsmotor. Signalen kan ocksa innefatta ett beräknat värde pà vridmoment eller en funktion av arbetseffekt. Signalen kan vidarebefordras till en krets i samma fysiska enhet, kretskort eller chips. Kommunikationen kan likaväl sändas över ett kommunikationsmedel till en separat styrenhet eller motorstyrningsenhet. Kommunikationsmedlet kan innefatta vil- ken kommunikationsanordning eller vilket kommunikationsnät som helst, ett kabelnät, en fältbuss och ett blandat nät innehållande en tràdlös länk.

Informationen i datordatasignalen kan vara kodad, àtminstone sàsom en enkel tràdledning, delvis, och kompatibel med en XML (extensible Markup Language)-standard.

Vid en annan aspekt av uppfinningen utförs metoden av kod- delar av ett datorprogram innefattat i datorprogramvara. En nedan kallad kan användas för att utföra stegen i metoden dator eller mikroprocessor eller andra medel, processor, genom en eller flera datorprogramkoddelar. Datorprogramkod- delarna innehàller en eller flera formler eller algoritmer enligt metoden i föreliggande uppfinning sa att förskjut- 10 15 20 ningen mellan förväntat och verkligt läge i en cylinder kan fastställas, ett noggrant värde pà indikerat effektivt medeltryck osv beräknas samt styràtgärder vidtagas beroende av det beräknade värdet pà indikerat effektivt medeltryck.

Datorkoddelarna kan lagras i eller pà vilken typ av dator- läsbart medium som helst, inklusive sàsom fast programvara i i ett ROM (Read Only Memory), ett Programmable Read Only Memory (PROM), anordningar sàsom ett chips, ett Eraseable Programmable Read Only Memory (EPROM), i ett flashminne, eller i något annat icke-flyktigt eller permanent minne.

Data sàsom driftsmätningar som tillhandahàllits genom an- vändning av uppfinningen sàväl som värden som beräknats fràn driftsmätningar samt börvärden kan också lagras i dataminnen sàsom det ovannämnda och/eller dataservrar för analysända- màl, protokollföring och certifiering, underhàllshistorik OSV.

Det kan också konstateras att medan det ovanstående be- skriver exemplifierande utföringsformer av uppfinningen finns det ett flertal varianter och modifikationer som kan göras av den beskrivna lösningen utan att avvika fràn om- fànget i den föreliggande uppfinningen sàsom den definieras i bifogade patentkrav.

Claims (8)

10 15 20 25 30 o n o o nu Patentkrav

1. Metod för detektering av mittpunkten av ett elektriskt ledande material, exempelvis av en kugge på ett kugghjul, innefattande en sändarspole (3) och tvâ mottagarspolar (7,8) placerade nära det elektriskt ledande materialet, och där sändarspolen (3) matas med en ström, kännetecknad av, - plötslig förändring av matningsströmmen till sändarspolen (3), - mätning av skillnaden mellan de i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningarna, - integrering av denna skillnad under en bestämd tidsperiod efter den plötsliga förändringen av matningsströmmen till sändarspolen (3), - detektering av när integralen är noll varvid mittpunkten av det elektriskt ledande materialet befinner sig i ett bestämt läge.

2. Metod enligt patentkrav 1, kännetecknad av, - summering av den i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningen, -integrering av denna summa under en kort tidsperiod efter den plötsliga förändring av matningsströmmen till sändarspolen (3), - därvid genererande en signal (SumUt) som representerar ett mått på avståndet mellan spolarna (3,7,8) och det elektriskt ledande materialet.

3. Metod enligt patentkrav 2, kännetecknad av, - generering av en signal (Ut) när integralen av skillnaden mellan de i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningarna, är noll, - detektering av när signalen (SumUt) överstiger ett förutbestämt värde, - detektering av när signalen (Ut) är noll varvid mittpunkten av det elektriskt ledande materialet befinner sig i ett bestämt läge.

4. induktiv mätanordning för detektering “avmittpunkterrav etrelektrisktsledande" material, exempelvis av en kugge på ett kugghjul, innefattande åtminstone en 10 15 20 25 30 Öl: .ÜÜ 5-120 Ü/ U a"='-..= ma. man' r-s. l8 sändarspole (3) och två mottagarspolar (7,8) placerade nära det elektriskt ledande materialet, och där sändarspolen (3) matas med en ström, kännetecknad av, - att medel (1,2) är anordnade att plötsligt förändra matningsströmmen till sändarspolen (3). - att medel (11,12,13) är anordnade att mäta/detektera skillnaden mellan de i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningarna, - att medel (14) är anordnade att integrera denna skillnad under en bestämd tidsperiod efter den plötsliga förändringen av matningsströmmen till sändarspolen (3), - att medel (16,17) är anordnade att detektera när integralen är noll varvid mittpunkten av det elektriskt ledande materialet befinner sig i ett bestämt läge.

5. lnduktiv mätanordning enligt patentkrav 4, kännetocknad därav, - att medel (20, 21, 22) är anordnade att summera de i mottagarspolarna (7,8) inducerade spänningarna, - att medel (15,23) är anordnade att integrera denna summa under en kort tidsperiod efter den plötsliga förändring av matningsströmmen till sändarspolen (3), - att medel (24) är anordnade att generera en signal (SumUt) som representerar ett mått på avståndet mellan spolarna (3,7,8) och det elektriskt ledande materialet.

6. lnduktiv mätanordning enligt patentkraven 4 eller 5, kännetecknad därav, - att det elektriskt ledande materialet utgöres av en kugge på ett kugghjul.

7. Datorprogram innefattande programkod för utförande av metodstegen i patentkraven 1 till 3.

8. Datorläsbart medium innefattande åtminstone delar av datorprogrammet enligt krav 7.