DE19959425A1 - Bewegungs-, insbesondere Drehzahl-Messeinrichtung mit erhöhter Auflösung - Google Patents

Abstract

Einrichtung für insbesondere Drehzahlmessung eines Rotors, der Pole (P) aufweist, die durch ein Magnetfeld mit dem Magnetfluß (M) hindurchlaufen. Die Magnetflußänderung wird mittels einer Sensoranordnung erfasst, die eine n-fache Anzahl Sensoren (11¶1¶...11¶n¶) umfasst, die innerhalb einer oder verteilt auf mehrere Sensorzonen Z angeordnet sind. Die Grundfrequenz des Messsignals ist damit n-fach höher als die Drehzahl.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetisch arbeitende Messeinrichtung zum Erfassen der Drehzahl einer rotierenden oder der Geschwindigkeit einer linearen Bewegung eines Objekts mit ggf. auch Bestimmung der augenblicklichen Winkelstellung bzw. Position dieses Objekts.

Bekannt ist es, zur Drehzahl- und/oder Winkelpositions- Messung rotierender Wellen, Räder und dgl. Werkstücke als je­ weiliges Objekt magnetische Sensoren zu verwenden. Man sieht dafür Hall-Sensoren, GMR-(Giant Magnetic Resonance-) Senso­ ren, (quadrierende) AMR-(Anisotrop-Magneto-Resistance-) Sen­ soren u. a. vor, mit denen am Ort des Sensors zeitlich auftre­ tende Änderungen einer Magnetflussdichte und/oder -richtung erfasst werden. Der Sensor ist dazu möglichst nahe dem rotie­ renden äußeren Umfang der Welle, des Rades und dgl. positio­ niert, und zwar im Bereich eines vorgesehenen Magnetfeldes. Es kann dies ein Permanent- oder Elektro-Magnetfeld sein, das am Ort des Sensors von außen bis in das Material der Welle, des Rades oder dgl. reichend erzeugt ist. Dieses Feld kann aber auch von einem Magneten herrühren, der an der Welle, dem Rad und dgl., nämlich bei der Rotation am Sensor vorbeilau­ fend, angeordnet ist.

Wesentlich für die vorgesehene Messung mittels des Sensors ist es, dass abhängig von der Drehzahl und/oder der Winkelpo­ sition der Rotation der vorgesehene Sensor in an sich bekann­ ter Weise ein unterschiedliches Maß der magnetischen Fluß­ dichteänderung/-richtung erfassen kann. Zur Realisierung sol­ cher unterschiedlicher magnetischer Flussdichten/-richtungen ist es z. B. bekannt, auf dem Umfang des z. B. Rades, dessen Rotation zu erfassen ist, einen einzelnen Permanentmagneten oder eine Vielzahl, auf dem Umfang umlaufend äquidistant ver­ teilte Permanentmagnete als Pol(e) anzuordnen. Eine andere Ausführungsform ist z. B. die, den Umfang mit Zähnen, Ausstan­ zungen und dgl. Marken als Pole zu versehen, nämlich mit dem Ergebnis, dass sich in einem überlagerten Magnetfeld infolge auf dem Umfang hinsichtlich der Permeabilität örtlich unter­ schiedlicher Verhältnisse bei Rotation zeitlich wechselnde Magnetflusswerte ergeben und diese vom Sensor erfasst werden.

Für Fälle des Erfassen linearer Bewegung ist die Anordnung bzw. Ausführung im Prinzip derart, als handle es sich um z. B. ein Rad mit unendlich großem Durchmesser und dabei um einen quasi linearen Abschnitt von dessen Umfang.

Es besteht großes Interesse daran, bei z. B. konstruktiv vor­ gegebener maximaler Anzahl Pole auf dem Umfang bzw. entlang des Abschnittes eine möglichst hohe Auflösung hinsichtlich des mit der Messeinrichtung erfassten Drehzahlwertes und/oder der festzustellenden, ggf. augenblicklichen, Winkelposition des rotierenden oder zum Stillstand gekommenen, z. B. Rades, und dgl. zu erzielen. Entsprechendes gilt für die ggf. augen­ blickliche Geschwindigkeit und/oder Position eines linear be­ wegten Objekts.

Diese Aufgabe wird mit der Lehre des Patentanspruches 1 und in Weiterbildung mit zusätzlich den Maßnahmen der Unteran­ sprüche gelöst.

Zum noch besseren Verständnis der Erfindung soll die nachfol­ gende Beschreibung von Ausführungsbeispielen dienen.

Fig. 1 zeigt das Prinzip einer erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform mit zwei Sensoren.

Fig. 2 zeigt ebenso eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit mehr als zwei, hier als Beispiel drei, Sensoren.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die Signalverarbei­ tung, nämlich Fig. 3A für zweifache Sensoranordnung gemäß Fig. 1, Fig. 3B für dreifache Sensoranordnung gemäß Fig. 2.

Fig. 4A, 4B zeigen sich ergebende Signaldiagramme.

Fig. 5 zeigt Ausführungsformen mit einem Referenzpolpaar, vorgesehen für die Bestimmung der (Winkel-)Position.

Fig. 6, 6A zeigt eine Weiterbildung.

Fig. 6B zeigt eine Montageausführung für die Sensoren.

Fig. 7 zeigt Stand der Technik.

Eine bekannte Ausführungsform für Drehzahlmessung, darge­ stellt in Fig. 7, umfasst einen einzelnen Sensor 11, z. B. einen Hall-Sensor. Dieser ist gegenüberliegend dem hier als gezahnt dargestellten Umfangsabschnitt U angeordnet. Dieser Umfangsabschnitt U gehört zu dem bewegten Objekt 12.

In der Fig. 7 (und ebenso in den noch nachfolgend beschrie­ benen Fig. 1, 2, 3, 5, 6) ist von dem jeweils dargestell­ ten Objekt 12 jeweils ein Anteil des z. B. peripheren Umfangs­ bereich U eines Rades mit so großem Durchmesser desselben dargestellt, dass die Darstellung in der Figur einen sich li­ near erstreckenden Gegenstand zeigt. Für ein Rad mit entspre­ chend kleinerem Rad-Durchmesser wäre das Objekt 12 gekrümmt darzustellen.

Diese Darstellungsweise erfasst somit auch den Fall eines li­ near bewegten Objekts, d. h. betrifft auch eine Messeinrich­ tung für messtechnische Erfassung einer linearen Bewegung. Der in den Figuren dargestellte Pfeil 13 soll auf Rotations- oder auf Linear-Bewegung des Objekts, und zwar gegenüber der Position des Sensors 11, hinweisen.

Die Erfindung und deren Beschreibung erfasst somit im voran­ stehend erläuterten Sinne sowohl den Fall der Rotationsbewe­ gung als auch der Linear-Bewegung, der Drehzahlmessung und der Messung einer Lineargeschwindigkeit. Mit der Messeinrich­ tung kann entsprechend auch die augenblickliche Winkelstel­ lung bzw. auch die augenblickliche lineare Position des Ob­ jekts erfasst werden.

Mit 14 ist in Fig. 7 ein Magnet, z. B. ein Elektromagnet oder ein Permanentmagnet, mit seinem einen Polschuh gezeigt. Die­ ser ist z. B. als Nordpol N bezeichnet. Zum nicht dargestell­ ten Südpol des Magneten 14 bildet sich bekanntermaßen in ei­ ner solchen Messeinrichtung ein geschlossener Magnetfluß M aus, der auch den Zwischenraum zwischen dem Magneten 14 und dem ihm gegenüber positionierten Objekt 12 durchdringt. Die­ ser Magnetfluß M durchdringt damit auch den Sensor 11, mit dem das augenblickliche bzw. jeweilige Maß des Magnetflusses M am Ort des Sensors 11 gemessen werden kann. Wie aus der Fi­ gur ersichtlich, liegen bei Bewegung 13 des Objekts 12, vor­ bei am Magneten 14 und Sensor 11, zeitlich aufeinander fol­ gend unterschiedliche Abstände a₁ und a₂ zwischen dem Objekt 12 und dem Magneten 14 vor, je nachdem ob diesem ein vor­ springender Pol P oder eine zwischen zwei benachbarten Polen befindliche Pollücke des aus Pol und Pollücke P1 bestehenden Polpaares gegenübersteht. Die in Richtung der Bewegung 13 vorliegende Abmessung eines Poles ist mit L₁ und diejenige einer Pollücke mit L₂ bezeichnet. Die Abmessung L = L₁ + L₂ wird als Polpaarlänge L bezeichnet. Vielfach wird L₁ = L₂ be­ messen, notwendig ist dies jedoch nicht, oftmals aber die op­ timale Bemessung. Ein Radumfang ist in ganzzahlige Vielfache der Polpaarlänge aufgeteilt.

Zumindest für einen jeweiligen Pol P ist ein Material vorge­ sehen, das eine wesentliche magnetische Permeabilität hat. Damit tritt im Zwischenraum, d. h. im Abstand a₁ zwischen ei­ nem Pol P und dem Magneten 14 ein relativ hoher magnetischer Fluß auf, nämlich wesentlich höher als im Bereich des Abstandes a₂ zwischen dem Magneten 14 und dem Boden der Pollücke P1.

Die Fig. 7 zeigt die Position, in der im Bereich des Sensors 11 bei dann fortgesetzter Bewegung 13 sich die vom Sensor 11 zu messende Größe der magnetischen Flußdichte M von einem ho­ hen Wert bei dem geringen Abstand a₁ zu einem niedrigen Wert derselben bei dagegen größerem Abstand a₂ ändert. Der Augen­ blick der Änderung der Magnetflussdichte ist der Moment, in dem die Kante K₁ des Pols P am Sensor 11 vorbeiläuft. Sinnge­ mäß das Gleiche gilt für dessen zweite Kante K₂. Die Si­ gnaländerung an der einen Kante, z. B. K₁, ist entgegengesetzt der an der anderen Kante K₂. Sie bilden zusammen den jeweili­ gen Impuls im eigentlichen Sensor-Ausgangssignal bei z. B. ei­ nem Hall-Sensor.

Der Magnet 14 hat vorzugsweise und wenigstens angenähert die in der Figur dargestellte Längenabmessung L, damit dieser Ma­ gnet 14 sich in jeder augenblicklichen Position der Bewegung 13 des Objekts 12 über wenigstens Anteile von Polen und Pol­ lücken erstreckt, die zusammen stets so lang wie eine Pol­ paarlänge L sind. Damit ist für den Magnetfluß M auch hier der magnetische Widerstand stets gleichbleibend groß.

Es ist ersichtlich, dass die mit einer solchen bekannten Mes­ seinrichtung zu erzielende Auflösung, d. h. die Genauigkeit der Drehzahlmessung bzw. der Messung der Lineargeschwindig­ keit von der erwähnten Polpaarlänge, d. h. den Abmessungen L₁ und L₂ abhängt. Diese können jedoch in der Praxis nicht be­ liebig fein gemacht werden, wobei außerdem auch für den Ab­ stand a₁ ersichtlich ein minimales Maß für den praktischen Anwendungsfall nicht unterschritten werden kann.

Die Fig. 1 zeigt (gegenüber Fig. 7 vergrößert) eine Ausfüh­ rungsform gemäß der Erfindung mit erfindungsgemäß mehrfachen Sensoren 11 ₁, 11 ₂ zur Lösung der Aufgabe, vergleichsweise zur bekannten Ausführungsform der Fig. 7 eine höhere Auflösung des Meßergebnisses zu erzielen. Mit dieser und noch weiter unten zu erörternden zusätzlichen erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine genauere Bestimmung des Vorbeilaufs der Kanten K₁ und K₂ in der Messeinrichtung mit wiederum dem Magneten 14 und diesen beiden Sensoren 11 ₁ und 11 ₂ ermöglicht. Mit L = L₁ + L₂ ist wie in Fig. 7 auch hier die Polpaarlänge angegeben und hier vorzugsweise L₁ = L₂ bemessen, ohne dass dies in noch zu erörternden Grenzen für die Erfindung eine Beschrän­ kung sei.

Die Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform nach Fig. 1 mit dreifach vorgesehenen Senso­ ren 11 ₁, 11 ₂ und 11 ₃. Die übrigen Bezugszeichen entsprechen denjenigen der Fig. 1 und denen der Fig. 7.

Diese mehrfache Anzahl Sensoren ist - wie noch nachfolgend näher ausgeführt wird - in einer oder gemäß einer Weiterbil­ dung (Fig. 6) auch mehreren Zonen mit (jeweils) der Länge einer Abmessung L/2, gesehen parallel der Bewegung 13, auf noch näher anzugebende Positionen verteilt angeordnet. Diese Abmessung L/2 wird im folgenden als Sensorzone Z bzw. Sensor­ zonen Z₁, Z₂, Z₃, . . . Z_n bezeichnet. Eine solche Sensorzone ist im Wirkungsbereich des/eines Magneten 14 bzw. dessen Magnet­ flusses M positioniert ausgewählt.

In Fig. 1 ist erfindungswesentlich der Abstand d der Senso­ ren 11 ₁ und 11 ₂ voneinander mit dem Maß ½ der halben Polpaar­ länge L, d. h. d = L/4 bemessen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist der jeweilige Abstand d zwischen den Sensoren 11 ₁ und 11 ₂ einerseits und 11 ₂ und 11 ₃ andererseits mit ein Drit­ tel der halben Polpaarlänge L, d. h. mit L/6 bemessen.

Noch weitere Ausgestaltungen der Erfindung für noch höhere Auflösung des Meßergebnisses bestehen darin, dass eine noch größere Anzahl n Sensoren 11 ₁ bis 11 _n vorgesehen ist. Diese innerhalb einer Sensorzone mit einer halben Polpaarlänge an­ geordnet, ergibt einen jeweiligen Abstand benachbarter Senso­ ren voneinander d = ½ L : n. Diese erfindungsgemäße Ausge­ staltung ergibt eine n-fache Erhöhung der Auflösung bei wie­ derum vorgegebener Polzahl, nämlich verglichen mit dem Stand der Technik mit nur einem einzigen Sensor innerhalb einer Polpaarlänge L.

Die bei Vorbeilauf je eines der Polpaare des Objekts 12 von den erfindungsgemäß bemessen positionierten einzelnen Senso­ ren 11 ₁ bis 11 _n zu erhaltenden Signale haben eine jeweils gleich große Phasenverschiebung zueinander, nämlich 180° : n. Formt man diese analogen Signale mit Hilfe eines Komparators um in digital verarbeitbare Rechteckspannungen und führt die­ se in wie noch näher zu beschreibender Weise exklusiven ODER- Gattern (XOR) zu, die in der Anzahl n-1 vorgesehen sind, so erhält man eine Grundfrequenz f des resultierenden Signals 41, 241, die dem n-fachen der Anzahl A der Polpaare des Ob­ jekts 12 pro Sekunde des Vorbeilaufs entspricht f = nA/sec. Daraus ergibt sich die n-fache Erhöhung der Auflösung im re­ sultierenden Meßergebnis aus den Signalen der Sensoren 11 ₁ bis 11 _n. Mit anderen Worten hat das resultierende Signal die n-fache Anzahl von Impulsen pro an der Sensoranordnung vor­ beibewegter Polpaare.

Die erfindungsgemäße Maßnahme, nämlich eine n-fache Anzahl Sensoren, diese gleichmäßig im Abstand d = ½ L : n voneinander innerhalb einer Sensorzone Z mit der Abmessung L/2 angeord­ net, zu verwenden, kann man auch dazu benutzen, die Anzahl der Pole, d. h. der Polpaare bestehend aus Pol und Pollücke, die auf dem Umfang umlaufend angeordnet sind, zu verringern, und zwar ohne eine geringere Auflösung des Meßergebnisses hinnehmen zu müssen. Auch bietet die Erfindung den Vorteil, ohne Einbuße an Auflösung im Meßergebnis den Abstand zwischen dem Objekt 12 bzw. seinen Polen und dem Magneten 14 zu erhö­ hen.

Auch bei der Erfindung kann man, nämlich wie im Stand der Technik, sowohl Hall-Sensoren als auch GMR-Sensoren sowie auch quadrierende AMR-Sensoren als Sensoren 11 _i einsetzen. Bei einer Anzahl n AMR-Sensoren vergrößert sich die n-fache Auflösung zusätzlich um den Faktor 2.

Bei der Verwendung von GMR-Sensoren und AMR-Sensoren wird das Objekt 12 auf dem beschriebenen Umfang U mit aktiven magnet­ feld-erzeugenden Polpaaren mit der wie oben beschriebenen und damit auch bei dieser Ausführung gültigen Polpaarlänge L be­ stückt. Der Magnet 14 entfällt dann. Damit wirkt bei dieser Ausführung ein der Bewegung des Objekts 12 entsprechend be­ wegter Magnetfluß auf die Sensoren 11. Als Rotor wird ein derart ausgeführtes Objekt als Polrad bezeichnet.

Fig. 3A zeigt eine Schaltungsanordnung mit den zwei Eingän­ gen 130 für die Signale der n = 2 Sensoren 11 ₁ und 11 ₂ der Ausführungsform der Fig. 1. Mit 30 sind Komparatoren, mit 31 und 32 deren jeweilige Ausgangssignale, mit 40 ein XOR-Gatter und mit 41 dessen Ausgangssignal bezeichnet.

Die Fig. 4A zeigt die Diagramme dieser Signale 31, 32 und 41, wobei letzteres das erfindungsgemäß und aufgabengemäß 2fach höher aufgelöste resultierende Meßsignal ist.

Die Fig. 3B zeigt zur Ausführungsform der Fig. 2 die Ein­ gänge 130 der drei Sensoren 11 ₁, 11 ₂ und 11 ₃, die Komparato­ ren 30, deren jeweiliges Ausgangssignal 131 bis 133, XOR- Gatter 40, 140 und deren Ausgangssignale 141, 241, wobei hier das Signal 241 das resultierende Meßsignal ist. Die Fig. 4B zeigt analog der Fig. 4A die zugehörigen Diagramme.

Wie oben bereits angegeben, läßt sich bei Anwendung der er­ findungsgemäßen Maßnahme, eine n-fache Anzahl Sensoren vorzu­ sehen, auch die augenblickliche Winkelposition oder lineare Position einer ausgewählten (Umfangs-)Stelle des Objekts mit n-fach höherer Auflösung messtechnisch erfassen. Zur Bestim­ mung z. B. der Winkelposition eines Rades als Objekt 12 ist in an sich bekannter Weise am Umfang U ein Referenzpol P_R anstelle eines wie sonst üblichen Poles P vorgesehen. Die Fig. 5 zeigt dies als jeweiliges Beispiel mit dem Objekt 12'. Bei Vorbeilaufen dieses Referenzpoles P_R an der bei der Erfindung mehrfachen Sensoranordnung 11 ₁ bis 11 _n ist wie bekannt die Position aus dem Meßergebnis zu ermitteln.

Das von den übrigen Signalen unterscheidbare Meßsignal, das am Referenzpol gewonnen wird, wird auch bei der Erfindung wie bekanntermaßen detektiert und zur Positionsbestimmung werden die auf ein solches Referenzsignal folgenden normalen Meßsi­ gnale der Sensoren gezählt.

Der Referenzpol kann sich von den übrigen Polen darin unter­ scheiden, dass bei diesem der Abstand a₁ zwischen Pol und Ma­ gnet 14, nämlich von den übrigen Polen abweichend, messtech­ nisch unterscheidbar größer bemessen ist. Mit gleichem Ergeb­ nis kann auch die "Tiefe" a₂ der wenigstens einen benachbar­ ten Pollücke verringert sein. Beide Maßnahmen wirken in glei­ cher Weise zum Zwecke der Identifizierung des Referenzpoles. Es kann für diesen Zweck auch die Maßnahme angewendet werden, innerhalb der Polpaarlänge L für den Referenzpol P_R die Auf­ teilung der Längenabmessungen L₁ zu L₂ von der Aufteilung in den übrigen Polpaarlängen verschieden groß zu machen, d. h. dass L₁ : L₂ dort z. B. verschieden 1 ist.

Zum Verhältnis L₁ : L₂ ist zur Erfindung noch folgendes zu bemerken: Dieses Verhältnis muß innerhalb der Bedingung n-1 : n+1 kleiner L₁ : L₂ kleiner n+1 : n-1 für n größer/gleich 2 als erfindungsgemäße Vervielfachung n der Sensoren 11 ₁, 11 ₂ . . . 11 _n liegen. Innerhalb und insbesondere weiter entfernt von diesen Grenzen ist das aufgabengemäße Ergebnis der Erfindung gewährleistet.

Eine Weiterbildung der Erfindung, wie sie z. B. in den Fig. 1, 2 und 5 gezeigt ist, zeigen die Fig. 6 und 6A. Diese Weiterbildung besteht im wesentlichen darin, die 2-, 3- . . . n-fache Sensoren 11 ₁ . . . 11 _n nicht nur innerhalb einer einzigen Sensorzone anzuordnen, sondern, insbesondere im Falle ei­ ner größeren Anzahl n, diese n Sensoren 11 ₁ . . . 11 _n über mehr als nur eine einzige wie oben beschriebene Sensorzone mit je der Abmessung L/2 verteilt anzuordnen. Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel, bei dem n = 9 Sensoren 11 ₁ bis 11 ₉ auf z. B. drei Sensorzonen Z₁, Z₂ und Z₃ verteilt angeordnet sind, die sich im Raster der Polpaarlängen L erstrecken, wie dies auch der Fig. 6 zu entnehmen ist. Die Fig. 6 zeigt in jeder dieser drei Sensorzonen Z₁, Z₂ und Z₃ - sinnvollerweise der Anzahl nach gleichmäßig verteilt - je drei Sensoren der Gesamtheit der hier willkürlich gewählten Anzahl von neun Sensoren. Zur Lösung der der Erfindung gestellten Aufgabe, mit dieser so weiter gebildeten Erfindung kommt die zu erfüllende Bedingung hinzu, dass sich jeder dieser hier neun Sensoren in der für den jeweiligen Sensor ausgewählten Sensorzone an einer jewei­ ligen erfindungswesentlich bestimmten Position befindet. Zur Bestimmung dieser Positionen für die bei diesem Beispiel vor­ gesehenen Sensoren 11 ₁ bis 11 ₉ geht man wie folgt beschrieben vor, wozu die Fig. 6A der nachfolgenden weiteren Erläuterung dieser Weiterbildung dient.

Die Fig. 6A zeigt das Bild einer Sensorzone Z. Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ist die Sensorzone Z in Bezug auf die dargestellte Position des Magneten 14, wie gezeigt, symmetrisch angeordnet.

Innerhalb der Zone Z mit der Abmessung L/2 werden, wie in der Fig. 6A gezeigt, der vorgegebenen Anzahl, hier n = 9, Sensoren entsprechend gleich viele äquidistante Positionen 1, 2, 3, . . . 9 bestimmt, nämlich als sollten diese neun Sensoren, ana­ log der äquidistanten Anordnung der drei Sensoren beim Aus­ führungsbeispiel der Fig. 3, in allein dieser einen Sensor­ zone Z mit der Abmessung L/2 äquidistant voneinander positio­ niert angeordnet werden. Wie aus der Fig. 6A ersichtlich, haben diese neun Positionen 1, 2, 3, . . . 9 untereinander je­ weils einen Abstand d = ½ L : 9 voneinander, d. h. einen Pha­ senunterschied von 180° : 9 zueinander. Ersichtlich haben diese neun Positionen bei entsprechend feiner Polpaarteilung bzw. gering bemessener Polpaarlänge L nur sehr geringen Ab­ stand voneinander. Links von der Position 9 und rechts von der Position 1 ist in Bezug auf das jeweilige Ende der Sen­ sorzone bzw. der Abmessung L/2 lediglich der Symmetrie halber der Abstand d/2 vorgesehen.

Sollte man bei entsprechend geringer Abmessung d und vorteil­ haft geringer Polpaarlänge L diese neun Positionen 1 bis 9 mit je einem Sensor 11, d. h. mit den Sensoren 11 ₁ bis 11 ₉ be­ setzen wollen, kann dies - wenn überhaupt durchführbar - ho­ hen konstruktiven Aufwand erfordern. Um auch dies Problem zu lösen, sieht diese Weiterbildung der Erfindung vor, diese neun Sensoren - wie schon oben erwähnt und in Fig. 6 gezeigt - auf die hier drei Sensorzonen Z₁, Z₂ und Z₃ zu verteilen. Vorzugsweise wird man in der einen Sensorzone Z₁ z. B. nur die erste, vierte und siebente Position mit einem Sensor 11 ₁, 11 ₄ und 11 ₇ besetzen. Innerhalb der zweiten Sensorzone Z₂ besetzt man die zweite, fünfte und achte Position mit je einem Sensor 11 ₂, 11 ₅ und 11 ₈ und in der dritten Sensorzone Z₃ die restli­ chen Positionen 3, 6 und 9 mit den Sensoren 11 ₃, 11 ₆ und 11 ₉. Die in der jeweiligen Polpaarlänge benachbarten Sensoren, z. B. 11₁ und 11₄ bzw. 11₄ und 11₇, haben dabei Abstände d' = 3.(1/2.L : 9) = 1/2.L : 3. Dies entspricht im übrigen den Nachbarabständen der Sensoren der Ausführungsform der Fig. 2.

Diese neun Sensoren liefern trotz ihrer wie oben beschrieben, dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung entsprechend plazier­ ten Aufteilung auf mehrere Sensorzonen hier beim Beispiel der Fig. 6, eine n = 9fache Auflösung im analog dem Prinzip der Fig. 3 und 4 verarbeitet ausgewerteten Signal. Dies ist das Dreifache der Auflösung der Ausführungsform nach Fig. 2, und zwar dies bei gleich großem Abstand (d' in Fig. 6 und d in Fig. 2 bei gleicher Polpaarlänge L) jeweils benachbart angeordneter Sensoren voneinander, d. h. bei gleich großem Aufwand bezüglich eng benachbarter Anordnung der Sensoren.

Die Fig. 6 zeigt, dass die Sensorzonen Z₁ und Z₂ einen Ab­ stand gleich einer halben Polpaarlänge (= L/2) voneinander haben. Dieser Abstand kann aber auch ein größeres ungeradzah­ liges (2p-1) mit p = 2, 3, 4, . . . einer halben Polpaarlänge betragen, wie dies für die Sensorzonen Z₂ und Z₃ mit p = 2 in Fig. 6 gezeigt ist. Diese Möglichkeit beruht auf der Pe­ riodizität der Polpaarlängen L. Wesentlich für die Erfindung bzw. für diese Weiterbildung ist, dass das Raster der 180° : n-Phasenverschiebungen der periodischen Ausgangssignale der Sensoren 11 ₁ bis 11 _n eingehalten ist. Dieses Raster der Pha­ senverschiebungen ist aus der Fig. 4B bezüglich der Sensor­ signale 131, 132 und 133 für die dort drei Sensoren mit der jeweiligen Phasenverschiebung 180° : 3 zu ersehen.

Es kann von Vorteil sein, die vorgesehenen Sensoren 11 ₁ bis 11 _n in einem Montagegenäuse einzubauen, in dem diese Sensoren untereinander dort jeweils den oben beschriebenen Abstand d = 1/2 L : n, nämlich auf den Positionen 1, 2, 3 bis n, von­ einander haben. Dies vereinfacht den Einbau in die Einrich­ tung und die Verdrahtung. Es können diese Sensoren aber ent­ sprechend der Lehre nach Fig. 6 auch aufgeteilt in dement­ sprechend mehreren einzelnen Gehäusen 11 ₁ eingebaut sein und diese Montagegenäuse sind auf die entsprechenden Sensorzonen Z₁, Z₂ und Z₃ verteilt, wie dies Fig. 6B zeigt.

Claims (9)

1. Einrichtung für das Messen der Geschwindigkeit einer Bewe­ gung (13) eines Objekts (12), insbesondere der Drehzahl eines Rotors, mit an diesem Objekt 12 vorgesehenen Polpaaren (P, P1) mit einer Polpaarlänge (L), wobei mit diesen Polpaaren ein in der Einrichtung vorgesehener Magnetfluß (M) zu beein­ flussen ist und wobei diese Einrichtung eine im beeinflußten Bereich des Magnetflusses (M) positionierte Sensoranordnung (11) für die Erzeugung von Sensorsignalen umfaßt, da­ durch gekennzeichnet,
dass diese Sensoranordnung eine n-fache, n < 1, Anzahl Senso­ ren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 ₁₊₁, ... 11 _n) umfaßt, die in der vorgesehe­ nen Bewegungsrichtung (13) aufeinander folgend zueinander ausgerichtet sind,
dass wenigstens eine Sensorzone (Z; Z₁, Z₂, Z₃ . . .) mit je­ weils der halben Polpaarlänge (L) vorgesehen ist, in der/denen jeweils eine n-fache Anzahl Positionen 1, 2, . . . i, i+1, . . . n mit jeweils äquidistantem Abstand (d = ½ L : n) be­ nachbarter Positionen i, i+1 voneinander bestimmt ist/sind,
dass diese n-fache Anzahl Sensoren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 _i+1, . . . 11 _n) auf die Sensorzone (n) (Z; Z₁, Z₂, Z₃ . . .) derart ver­ teilt angeordnet ist/sind, dass auf einer Position i mit i = 1 bis n der Positionen 1, 2, . . . i, i+1 . . . n der Sensorzo­ ne(n) (Z; Z₁, Z₂, Z₃ . . .) nur der eine Sensor 11 _i, mit i = 1 bis n der vorgesehenen Sensoren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 _i+1, . . . 11 _n) angeordnet ist, und zwar bei mehreren vorgesehenen Sensorzo­ nen (Z₁, Z₂, Z₃ . . .) unabhängig davon in welcher dieser mehre­ ren Sensorzonen auf dieser jeweiligen Position i dieser je­ weils eine Sensor 11 _i angeordnet ist, und
dass eine Auswerteschaltung mit einzelnen Eingängen (130 ₁ . . . 130 _n) für die mit jeweils 180°. n phasenverschobenen Sensor­ signale der Sensoren (11 ₁-11 _n) vorgesehen ist, die ein re­ sultierendes Signal mit der Grund-Frequenz f der pro Sekunde an der Sensoranordnung vorbeibewegten Anzahl A Polpaare (P, P1) des Objekts (12) liefert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Auswerteschaltung (n-1) kaskadiert geschaltete ODER-Gatter (XOR) umfaßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine einzige Sensorzone (Z) gleich der halben Polpaarlänge vorgesehen ist, in der die An­ zahl n Sensoren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 _i+1, . . . 11 _n) im jeweils äqui­ distanten Abstand (d = 1/2 L : n) positioniert sind und bei Vorbeilauf (13) eines Polpaares (P, P1) an einem ersteren Sensor (112) und dem diesem benachbarten Sensor (11 _i+1) letz­ terer ein Sensorsignal abgibt, das gegenüber dem des ersteren Sensors um 180° : n phasenverschoben ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit mehreren vorgesehe­ nen Sensorzonen (Z₁, Z₂, Z₃ . . .), dadurch ge­ kennzeichnet, dass diese n-fache Anzahl Sensoren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 _i+1, . . . 11 _n) auf diese mehreren Sensorzonen (Z₁, Z₂, Z₃ . . .) zahlenmäßig wenigstens angenähert gleichmäßig verteilt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Anzahl n Sensoren (11 ₁ . . . 11 _i, 11 _i+1 . . . 11 _n) vorgesehen ist, die in jeweils gleicher Anzahl n : m gleichmäßig auf die Anzahl m < 1 vorgesehene Sensorzonen (Z₁, Z₂, Z₃ . . . Z_m) verteilt auf deren Positionen 1, . . . i, i+1, . . . n derart positioniert sind, dass in diesen einzelnen Sensorzonen (Z₁, Z₂, Z₃ . . . Z_m) die jeweils dort be­ nachbart angeordneten Sensoren (11 ₁, 11 ₄, 11 ₇; 11 ₂, 11 ₅, 11 ₈; 11 ₃, 11 ₆, 11 ₉) mit jeweils äquidistantem Abstand d' = m.½ L : n voneinander angeordnet sind und in der jeweiligen Sensor­ zone zwischen den einzelnen Sensoren (11 ₁ und 11 ₄, . . .) vor­ handene Positionen 2, 3; . . . frei von Sensoren (11 ₂, 11 ₃; . . .) sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (11 ₁ ... 11 _n) AMR-Sensoren vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass als Objekt (12) ein Rad mit den Polpaaren (P, P1) als Rotationskörper vorge­ sehen ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, dass das bei dem Ob­ jekt (12) in der Anzahl Polpaare (P, P1) ein Referenzpolpaar (P_R) vorgesehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, dass die Sensoren (11 ₁ . . . 11 _n) in wenigstens einem Gehäuse (111) angeordnet sind.