[go: up one dir, main page]

SK138693A3 - Rotation detector - Google Patents

Rotation detector Download PDF

Info

Publication number
SK138693A3
SK138693A3 SK1386-93A SK138693A SK138693A3 SK 138693 A3 SK138693 A3 SK 138693A3 SK 138693 A SK138693 A SK 138693A SK 138693 A3 SK138693 A3 SK 138693A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
rotor
sensor
rotation detector
detector according
damping properties
Prior art date
Application number
SK1386-93A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Markus Binkle
Original Assignee
Techem Ag
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 Techem Ag filed Critical Techem Ag
Publication of SK138693A3 publication Critical patent/SK138693A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P13/00Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
    • G01P13/02Indicating direction only, e.g. by weather vane
    • G01P13/04Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
    • G01P13/045Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/4802Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage by using electronic circuits in general

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Adjustable Resistors (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

The detector contains a rotor with angular division into several regions with different electromagnetic damping properties opposite sensors forming elements of an oscillator circuit. The oscillations are damped as the rotor turns. The oscillator output signal is fed to a discriminator circuit which measures the rotor rotations and can also measure its rotation direction. Two sensors can be used. A reference sensor (RS) is arranged opposite a region of the rotor with constant damping properties. The other sensor, i.e. the measurement sensor (MS), is arranged opposite an odd number of regions (d0-d2) of the rotor with different damping properties.

Description

Vynález sa týka detektora otáčania, hlavne pre merací diel objemu, s rotorom, ktorý obsahuje viac uhlovo rozdelených úsekov s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami pre elektromagnetické kmitanie, proti ktorým je uložených viac čidiel, ktoré sú vždy prvkom oscilačného obvodu, takže pri otáčaní rotoru sú kmity oscilačného obvodu tlmené, pričom východiskové signály oscilačných obvodov sú privádzané do diskriminátorového zapojenia, ktoré meria otáčky rotora, ako i prípadne smer jeho otáčania.The invention relates to a rotation detector, in particular for a volume measuring part, with a rotor comprising a plurality of angularly distributed sections with different damping properties for electromagnetic oscillation against which several sensors are arranged, which are each element of the oscillating circuit. The initial signals of the oscillating circuits are fed to a discriminator circuit which measures the rotor speed and, optionally, the direction of rotation thereof.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Takéto detektory sa používajú pre meracie diely objemu, napríklad pre počítače studenej alebo aj teplej vody, ak sú doplnené teplotným čidióm.Such detectors are used for volume measurement parts, for example cold or hot water counters, if they are supplemented with a temperature sensor.

Z patentového spisu DE 39 23 398 C1 je známy detektor otáčok s vyššie uvedenými znakmi. Jeho kotúčovitý rotor má celkovo dva úseky s odlišnými tlmiacimi vlastnosťami, ktoré zaujímajú vždy 180°. Proti rotoru ležia vždy štyri detektory, umiestnené so vzájomnými odstupmi 90°. Tu navzájom protiľahlé detektory sú vzájomne spojené tak, že vydávajú referenčný signál.DE 39 23 398 C1 discloses a speed detector having the aforementioned features. Its disk rotor has a total of two sections with different damping properties, which always occupy 180 °. Four detectors are located opposite the rotor and are spaced 90 ° apart. Here, the opposing detectors are connected to each other so as to give a reference signal.

Nedostatkom tohto známeho detektora sú predovšetkým vysoké konštrukčné náklady, vyplývajúce hlavne z toho, že sú potrebné štyri detektory. Bolo by síce možné bez podstatnej ujmy na presnosti merania vypustiť jeden z meracích detektorov, ale i tak sú stále potrebné detektory vytvorené ako oscilačné cievky, ktoré musia byť podľa dnešného stavu techniky vyrobené na zákazku, aby mali potrebnú citlivosť, takže každý detektor je pomerne drahý.The disadvantage of this known detector is, in particular, the high construction costs resulting mainly from the need for four detectors. While it would be possible to omit one of the measurement detectors without significant detriment to the measurement accuracy, detectors are still needed as oscillating coils, which according to the state of the art have to be custom made to have the necessary sensitivity, so that each detector is relatively expensive .

Pri vychádzaní z tohto stavu techniky si vynález kladie za úlohu vytvoriť detektor otáčok s vyššie uvedenými znakmi, ktorý by mohol byť bez ujmy na kvalite vyrábaný poznatelne lacnejšie.Starting from this prior art, the invention aims to provide a speed detector with the aforementioned features, which could be produced considerably cheaper without compromising quality.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedený ciel je dosiahnutý detektor otáčania podlá vynálezu, ktorý obsahuje presne dve čidlá, z ktorých jedno čidlo, a to referenčné čidlo, leží proti oblasti rotora, ktorého tlmiace vlastnosti sa pri otáčaní rotora nemenia, pričom rotor má v tej oblasti, ktorá pri otáčaní leží proti meraciemu čidlu, nepárny počet úsekov s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami.Said object is achieved by a rotation detector according to the invention which comprises exactly two sensors, one of which, the reference sensor, is opposite to a rotor region whose damping properties do not change when the rotor is rotated, the rotor having in the rotation region against the measuring sensor, an odd number of sections with different damping properties.

Pretože proti referenčnému čidlu leží úsek rotora, ktorého tlmiace vlastnosti sa pri otáčaní rotora nemenia, vystačí sa s jediným referenčným čidlom.Since a rotor section is located opposite the reference sensor, whose damping properties do not change when the rotor rotates, a single reference sensor is sufficient.

Skutočnosť, že proti meraciemu čidlu leží nepárny počet úsekov rotora s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami, má za následok, že výstupný signál oscilačného obvodu meracieho čidla má nesymetrický priebeh a je z neho možné s pomocou diskriminátorového zapojenia merať počet otáčok rotora, ako i smer jeho otáčania.The fact that an odd number of rotor sections with different damping characteristics opposes the measuring sensor results in the output signal of the oscillating circuit of the measuring sensor having an asymmetrical waveform and it is possible to measure the rotational speed of the rotor and the direction of rotation thereof.

Zatial čo v stave techniky sa použijú celkovo dva úseky rotora s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami, podlá vynálezu sú potrebné najmenej tri takéto úseky, eventuálne tiež štyri, päť, atď, ako je nižšie ešte podrobnejšie vysvetlené. Toto zväčšenie počtu úsekov rotora s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami však neprináša prakticky žiadne prídavné náklady, pretože sa môže dosiahnuť velmi jednoduchými opatreniami, ktoré sú ďalej ešte podrobnejšie popísané.While a total of two rotor sections with different damping properties are used in the art, at least three such sections, possibly four, five, etc., are required according to the invention, as explained in more detail below. However, this increase in the number of rotor sections with different damping properties does not entail virtually any additional costs, since it can be achieved by very simple measures, which are described in more detail below.

Pri výhodnom vyhotovení vynálezu je rotor vytvorený ako kotúč. To má výhodu v tom, že rotor potrebuje málo miesta.In a preferred embodiment of the invention, the rotor is a disc. This has the advantage that the rotor needs little space.

Ďalej je výhodné, ak je meracie čidlo uložené čo najbližšie k rotoru. Tým je citlivosť rotora zvýšená.It is furthermore advantageous if the measuring sensor is positioned as close to the rotor as possible. This increases the sensitivity of the rotor.

Referenčné čidlo môže byt uložené proti osi otáčania rotora. Pri tomto vyhotovení sa vystačí s nepárnym počtom úsekov rotora, majúcich odlišné tlmiace vlastnosti. Najmenej je potrebné mať tri takéto úseky. Referenčné čidlo bude pri tomto usporiadaní rovnakým spôsobom ovplyvňované všetkými úsekmi s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami a vydáva preto referenčný signál. Pri tomto usporiadaní musí byť referenčné čidlo presne vycentrované a tiež medzi oboma čidlami je pomerne veľká vzdialenosť, pretože je výhodné, ako bolo uvedené, ak je čidlo uložené pokiaľ možno blízko obvodu.The reference sensor can be mounted against the axis of rotation of the rotor. In this embodiment, an odd number of rotor sections having different damping properties is sufficient. At least it is necessary to have three such sections. In this arrangement, the reference sensor will be influenced in the same way by all sections with different damping properties and therefore emits a reference signal. In this arrangement, the reference sensor must be precisely centered and also a relatively large distance between the two sensors, since it is advantageous, as mentioned, if the sensor is positioned as close as possible to the circumference.

Ak sa má tomuto predísť, leží podľa dalšieho výhodného vyhotovenia vynálezu referenčné čidlo proti úseku rotora, ktorý má iné tlmiace vlastnosti ako tie úseky rotora, ktoré ležia proti meraciemu čidlu. Táto oblasť s do istej miery neutrálnymi tlmiacimi vlastnosťami môže potom zaujať určitú kotúčovitú plochu, takže referenčné čidlo môže byť uložené veľmi blízko meracieho čidla. To so sebou prináša podstatnú výhodu v tom, že vonkajšie rušivé vplyvy, napríklad podmienené vonkajšími magnetickými poľami, vonkajšími teplotnými vplyvmi, pôsobia prakticky rovnako na obidve čidlá, takže sa tieto vonkajšie vplyvy navzájom eliminujú.If this is to be avoided, according to a further preferred embodiment of the invention, the reference sensor is situated against a rotor section having other damping properties than those of the rotor sections which lie opposite the measuring sensor. This region with somewhat neutral damping properties can then occupy a certain disc surface so that the reference sensor can be located very close to the measuring sensor. This entails the substantial advantage that external disturbances, for example caused by external magnetic fields, external temperature influences, have practically the same effect on both sensors, so that these external effects are eliminated from each other.

vyhotovenia kotúčovitého je vytvorený ako kotúčThe disc-shaped embodiment is a disc

Konštrukčne obzvlášť jednoduché rotora sa vyznačuje tým, že rotor z plastickej hmoty s kovovými povrstveniami, ktoré tvoria úseky s odlišnými tlmiacimi vlastnosťami. Tieto kovové povrstvenia sa líšia napríklad rozdielnou hrúbkou, napríklad naparených medených vrstiev, alebo tiež rozdielnymi tvarmi, napríklad rozdielnym počtom a/alebo veľkosťou kruhu.A particularly simple rotor is characterized in that the rotor is made of plastic with metal coatings which form sections with different damping properties. These metal coatings differ, for example, by different thickness, for example vaporized copper layers, or also by different shapes, for example by different number and / or size of ring.

Pokiaľ je rotor vytvorený ako dutý valec, vyznačuje sa obzvlášť malou zotrvačnosťou, čo je prirodzene výhodné, hlavne ak sa má merať médium prúdiace s malou rýchlosťou.If the rotor is designed as a hollow cylinder, it is characterized by a particularly low inertia, which is naturally advantageous, especially if the medium flowing at a low speed is to be measured.

Bolo už uvedené, že čidlá sú vytvorené ako cievky. Môžu byt použité cievky bezjadrovej cievky, t.j. cievky bez oceľového jadra alebo i feritové cievky.It has already been mentioned that the sensors are designed as coils. Cores of the core-free coil can be used, i. coils without steel core or even ferrite coils.

Bezjadrové cievky sa používajú z tých dôvodov, že v protiklade k feritovým jadrám alebo dokonca feromagnetickým jadrám nedochádza k žiadnemu nasýteniu jadrového materiálu, ktoré môže byt spôsobené vonkajšími DC-magnetickými poľami (=rušením). Jadro nachádzajúce sa v stave nasýtenia nemôže už prijímat ďalšiu energiu, hlavne energiu čidlového oscilačného obvodu. (Čidlová cievka s kondenzátorom, pokladané za oscilačný obvod, nemôže potom už vykonávat žiadne kmity, lebo zásobník energie /=cievka/ nepripúšta žiadnu zmenu energie.)Core-free coils are used because, in contrast to ferrite cores or even ferromagnetic cores, there is no saturation of the core material, which may be caused by external DC-magnetic fields (= interference). The core in the state of saturation can no longer receive further energy, in particular the energy of the sensor oscillating circuit. (The sensor coil with a capacitor, considered to be an oscillating circuit, can no longer perform any oscillations, since the energy reservoir / = coil / does not allow any change in energy.)

Vhodné feritové jadrá s vysokou silou poľa nasýtenia sa používajú, aby sa dosiahlo cielené vedenie magnetického poľa a zvýšenie kvality čidlovej cievky.Suitable ferrite cores with a high saturation field strength are used to achieve targeted magnetic field guidance and improve sensor coil quality.

Premagnetizačné straty je možné udržiavat vhodnou voľbou materiálu feritového jadra pre zodpovedajúce kmitočtové rozsahy. Spotrebuje sa potom málo energie.The premagnetizing losses can be maintained by appropriately selecting the ferrite core material for the corresponding frequency ranges. Low energy is then consumed.

Feritové cievky môžu byt použité s jadrami hríbového tvaru (napr. obzvlášt pre rotor pohárikového tvaru. Pohárikový tvar je pološkrupinový tvar, patrí do stavu techniky u magnetických čidiel priblíženia).Ferrite coils can be used with mushroom-shaped cores (e.g., especially for a cup-shaped rotor. The cup-shaped is a semi-shell shape, belongs to the state of the art for magnetic proximity sensors).

Výhody bezjadrových cievok spočívajú v tom, že statické magnetické polia nevedú k žiadnym javom nasýtenia magnetickej energie v cievke. Čidlový oscilačný obvod môže bez prekážok kmitat. Výhody cievok s feritovými jadrami spočívajú v tom, že zaistujú dobre vedenie póla, zosilňovanie a zväzkovanie k tlmenému úseku rotora a zvýšenie kvality cievky, a tým i oscilačného obvodu.The advantages of the core-free coils are that static magnetic fields do not lead to any saturation of magnetic energy in the coil. The sensor oscillating circuit can oscillate without hindrance. The advantages of ferrite core coils are that they provide good pole guidance, amplification and bundling to the damped section of the rotor, and improve the quality of the coil and hence the oscillating circuit.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález je bližšie vysvetlený v nasledujúcom popise na príkladoch vyhotovenia s odvolaním na pripojené výkresy, na ktorých sú znázornené;The invention is explained in more detail in the following description by way of example with reference to the accompanying drawings, in which they are shown;

obr. la schematický pohľad na podstatné prvky detektora podľa vynálezu, pričom rotor má tri úseky s rozdielnym tlmením, obr. lb pohľad zodpovedajúci obr. la, pričom detektor má štyri úseky s rozdielnym tlmením, obr. lc čelný pohľad a bočný pohľad na vždy obmenené vyhotovenie, pričom rotor je vytvorený ako dutý valec a cievky sú cievky s feritovými jadrami, obr. ld schéma pre znázornenie priebehu tlmenia v závislosti na čase a na uhle otáčania o plnom otočení pri signáli získanom usporiadaním podľa obr. la, obr. le schéma ďalšieho vyhotovenia detektora, obr. 2 schéma zapojenia pre oscilačné obvody oboch čidiel, obr. 3a bloková schéma zapojenia, obr. 3b stavový diagram, obr. 4 blokovú schému zapojenia pre vyhodnocovaciu elektroniku.Fig. 1a shows a schematic view of the essential elements of the detector according to the invention, the rotor having three sections with different damping; 1b shows a view corresponding to FIG. 1a, wherein the detector has four sections with different attenuation, FIG. 1c shows a front view and a side view of an always modified embodiment, wherein the rotor is formed as a hollow cylinder and the coils are coils with ferrite cores; FIG. 1d is a diagram for illustrating the damping versus time and rotation angle of full rotation of the signal obtained by the arrangement of FIG. 1a; FIG. 1e shows a diagram of a further embodiment of the detector, FIG. 2 shows a circuit diagram for the oscillating circuits of both sensors, FIG. 3a is a block diagram of FIG. 3b a state diagram, FIG. 4 shows a block diagram for the evaluation electronics.

Príklady vyhotovenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Možná stavba čidlového zariadenia je znázornená schematicky na obr. la. Detektor otáčok pozostáva z plochého rotorového kotúča R s nepárnym počtom troch alebo viac rotorových segmentov dO, dl, d2 rozdielnych elektromagnetických vlastností, meracieho čidla MS, ktoré je uložené na obvode rotora a referenčného čidla RS, ktoré je uložené nad stredom rotora. Dosah meracieho čidla sa obmedzuje v podstate na jedno rotorové čidlo. Dosah meracieho čidla zahrňuje všetky rotorové segmenty s rovnakými podielmi.A possible construction of the sensor device is shown schematically in FIG. Ia. The speed detector consists of a flat rotor disk R with an odd number of three or more rotor segments d0, d1, d2 of different electromagnetic properties, a measuring sensor MS which is mounted on the rotor periphery and a reference sensor RS which is located above the rotor center. The range of the measuring sensor is essentially limited to one rotor sensor. The measuring sensor range includes all rotor segments with equal proportions.

V typickom prípade sa ako čidlá použijú cievky, v ktorých magnetickom obvode sa nachádza tiež rotor. Jednotlivé rotorové segmenty majú schopnosť odnímať čidlovej cievke energiu spriahnutím magnetických polí. Napríklad môžu byt rotorové segmenty kašírované medenou fóliou rôznej hrúbky. Umiestnenie rôzneho počtu skratovacích prstencov na každý alebo skratovacích prstencov s rozdielnymi priemermi na každý rotorový segment je druhou možnosťou. Aby sa ušetrili náklady, použije sa niekolko segmentov k=3. Ďalej sa sleduje tento príklad, bez toho, aby tým bola obmedzená všeobecnosť.Typically, coils are used as sensors in which the rotor also has a magnetic circuit. Individual rotor segments have the ability to sense energy to the sensor coil by coupling magnetic fields. For example, the rotor segments may be laminated with copper foil of varying thickness. Placing a different number of shorting rings on each or shorting rings with different diameters on each rotor segment is a second possibility. Several segments of k = 3 are used to save costs. This example is further followed without limiting the generality.

Ďalšie možné usporiadanie čidlovej zostavy je znázornené na obr. lb. Je možné pripraviť (k+l)-tú rotorovú oblasť, ktorá sa vyznačuje stredným tlmením ostatných rotorových oblastí. To je stredná rotorová oblasť dm.Another possible arrangement of the sensor assembly is shown in FIG. lb. It is possible to provide a (k + 1) -the rotor region which is characterized by a moderate damping of the other rotor regions. This is the central rotor region dm.

Obr. le ukazuje rotor v pohárikovej forme s oblasťou 12 z tlmivého materiálu. V rotore je uložené meracie čidlo 13. hríbovitého tvaru. Rovnako sú naznačené siločiary. V rotore je tiež znázornené referenčné čidlo 14 vedia meracieho čidla, a to na osi otáčania 15.Fig. 1e shows the rotor in a cup form with a region 12 of buffer material. A mushroom-shaped measuring sensor 13 is mounted in the rotor. Force lines are also indicated. A reference sensor 14, beside the measuring sensor, is also shown in the rotor on the axis of rotation 15.

Čidlá sú vždy časťou oscilačného obvodu, ktorý je krátko nabudzovaný a potom vykonáva volné tlmené kmity. Odznenie elektrických kmitov je závislé na tlmení rôznych rotorových segmentov. Obr. Id ukazuje v závislosti na nastavení uhla rotora tlmenie d alebo kvalitu Q oscilačného obvodu úmernú tlmeniu.The sensors are always part of an oscillating circuit that is briefly energized and then performs free damped oscillations. The elimination of electrical oscillations is dependent on the damping of the various rotor segments. Fig. 1d shows the damping d or the quality Q of the oscillating circuit, proportional to the damping, depending on the rotor angle setting.

Meracie čidlo vytvára v závislosti na rotorovej polohe fí (phi) periodický priebeh tlmenia s periódou 2π. Po prechodovej fáze z rotorového segmentu na nasledujúci segment je tlmenie konštantné, keď sa rotorový segment pohybuje okolo meracieho čidla.Depending on the rotor position phi (phi), the measuring sensor generates a periodic attenuation with a period of 2π. After the phase transition from the rotor segment to the next segment, the damping is constant as the rotor segment moves around the measuring sensor.

Priebeh referenčného signálu je vo velkej miere nezávislý na polohe rotora. Mení sa len s výchylkou elektromagnetických vlastností celej čidlovej zostavy a môže sa preto využiť ako signál pre vyrovnávanie chyby pre meracie čidlo. Je tak možné kompenzovať teplotné výchylky (napríklad systémovo podmienených u meracích dielov objemu) a vonkajšie pole. Tiež sa dosiahneThe course of the reference signal is largely independent of the rotor position. It only changes with the variation in the electromagnetic properties of the entire sensor assembly and can therefore be used as a fault compensation signal for the measuring sensor. It is thus possible to compensate for temperature deviations (for example, system-dependent for volume measuring parts) and the external field. It is also achieved

Ί potlačenie rušenia pre kvázistatické magnetické polia, keď časová výchylka magnetického póla dodrží v nasledujúcom úseku popisovanou snímaciu podmienku.Ί interference suppression for quasi-static magnetic fields when the magnetic pole time deflection maintains the sensing condition described in the following section.

Oba čidlové oscilačné obvody sa krátko po sebe v priebehu doby tp nabudzujú v odstupe tl a kmity sa vyhodnocujú cez meracie okienko z tmer. Čidlové zariadenie tak môže byť pokladané za snímací systém.The two sensor oscillation circuits are energized at a distance t1 for a short time over time tp and the oscillations are evaluated from the directions via the measuring window. The sensor device can thus be regarded as a sensor system.

Kvantovanie čidlového signálu oboma čítačmi vedie k číslicovému znázorneniu čidlového signálu (t.j. kvality alebo tlmenia). S čidlovým zariadením sa tak môže zaobchádzať ako s analógovo-číslicovým prevodníkom s čítaním.Quantization of the sensor signal by both counters leads to a digital representation of the sensor signal (i.e., quality or damping). The sensor device can thus be treated as an analog-to-digital reader.

Meracie čidlo je prevádzkované so snímacou rýchlosťou 1/Ta. Pretože bude tiež referenčné čidlo prevádzkované s touto rýchlosťou snímania, aby sa vyhodnocovanie meracieho signálu stále prispôsobovalo signálu referenčného čidla, je možné tiež zadať maximálny počet otáčok pri k rotorových segmentoch pri dodržaní Shannonove snímacej podmienky a zohladnenie presahového súčinitela snímania u:The sensor is operated at a scanning speed of 1 / Ta. Since the reference sensor will also be operated at this scan rate, in order to continuously evaluate the measurement signal to the reference sensor signal, it is also possible to specify the maximum rotational speed at k of the rotor segments, respecting the Shannon sensing condition and taking into account the overshoot coefficient u:

n = 1/2 (2 Ta.k.u), kde Ta > tmer + tl + tp.n = 1/2 (2 Ta.k.u), where Ta> tmer + tl + tp.

Obr. 2 ukazuje schému elektrického zapojenia možné čidlového zariadenia. Pre budenie oscilačného obvodu je spínač SI uzavretý (zopnutý) na dobu tp. Spínač S2 rovnakého čidla je otvorený, spínač nebudeného čidla je uzavretý, aby sa zabránilo elektromagnetickému spriahnutiu oboch čidiel.Fig. 2 shows a wiring diagram of a possible sensor device. To drive the oscillating circuit, the switch S1 is closed (on) for a time tp. The switch S2 of the same sensor is open, the switch of the non-energized sensor is closed to prevent electromagnetic coupling of both sensors.

Obr. 4 znázorňuje blokovú schému spracovávacieho procesu signálu čidla. Riadenie spracovávacieho procesu signálu čidla je preberané riadiacou jednotkou. Čidlové signály sú privádzané do analógového demultiplexora, ktorý plní hardwarovo realizovaný prah (s hysteréziou) vždy prepojeným čidlovým signálom: je vykonávané tvrdé rozhodovanie. Takto získaný prahový východiskový signál predstavuje časový sled prekročenia prahu kmitania čidlového oscilačného obvodu a je preto úmerný momentálnej kvalite Q čidlového oscilačného obvodu alebo tlmeniu d. Počet N prekročení prahu sa podlá toho, či je aktívne referenčné alebo meracie čidlo, počíta referenčným alebo čidlovým čítacom pre každé jednotlivé čidlové kmity. Spínacia sieť pre generovanie prahov generuje k-1 prahov, s ktorými sa porovnáva nasledujúci stav čidlového čítača (mäkké rozhodovanie), lebo tieto prahové hodnoty sú medziukladané v k-1 zdržiach. Východiskové signály K [1] a K [k-1] sú spracovávané v zariadení na rozpoznávanie otáčania a smeru. To poskytuje dva časovo premenlivé číslicové východiskové signály, ktoré môžu byt interpretované ako smer a impulz otáčania 1/k.Fig. 4 shows a flow chart of the sensor signal processing process. Control of the sensor signal processing process is taken over by the control unit. The sensor signals are fed to an analogue demultiplexer that fulfills a hardware-implemented threshold (with hysteresis) with an always connected sensor signal: a hard decision is made. The threshold signal thus obtained represents the time sequence of exceeding the oscillation threshold of the sensor oscillating circuit and is therefore proportional to the current quality Q of the sensor oscillating circuit or damping d. The number of N threshold exceedances is calculated by reference or sensor readers for each individual sensor oscillation, depending on whether the reference or measurement sensor is active. The threshold generation switching network generates k-1 thresholds, with which the following sensor counter state (soft decision) is compared, as these threshold values are stored in k-1 delays. The starting signals K [1] and K [k-1] are processed in the rotation and direction detection apparatus. This provides two time-varying digital starting signals that can be interpreted as a 1 / k direction and pulse.

Obr. 3a ukazuje podrobnú blokovú schému zapojenia zariadenia pre rozoznávanie otáčania a smeru pre k=3 rozdielne rotorové segmenty. Pozostáva zo sekvenčného obvodu (finite state machine, FSN) a D-klopného obvodu.Fig. 3a shows a detailed block diagram of the rotary recognition device and the direction for k = 3 different rotor segments. It consists of a finite state machine (FSN) and a D-flip-flop.

Stavový diagram sekvenčného obvodu je znázornený na obr. 3b. Sekvenčný obvod je modelovaný ako konečný Mealyho automat. Jednotlivé stavy vyplývajú z priebehu tlmenia znázorneného na obr. la a ld pri k=3 rotorových segmentoch. Stav S4 je redundantný a bude použitý ako chybový stav. Generovaný chybový signál môže byt uložený do pamäti a sledovaný. Prechodová funkcia z chybového stavu S4 nie je udávaná, lebo môže byt spustená rôznym spôsobom (napr. asynchrónny spätný prestavovací signál, synchrónne prechodovou funkciou do dovoleného stavu). Sekvenčný obvod môže byt vytvorený ako spínací sekvenčný obvod s minimálne dvoma ukladacími zložkami (klopnými obvodmi), pričom ďalším D-klopný obvod je potrebný pre rozpoznávanie smeru.A sequential circuit state diagram is shown in FIG. 3b. The sequential circuit is modeled as the finite Mealy automaton. The individual states result from the damping shown in FIG. 1a and 1d at k = 3 rotor segments. The S4 state is redundant and will be used as an error state. The generated error signal can be stored and monitored. The transition function from error state S4 is not indicated because it can be triggered in different ways (e.g., asynchronous resetting signal, synchronously by the transition function to the permissible state). The sequential circuit may be formed as a switching sequence circuit with at least two storage components (flip-flops), with a further D-flip-flop needed for direction recognition.

Impulzy otáčania 1/k a signál udávania smeru môžu byt ďalej spracovávané z dielu pre meranie objemu.The 1 / k rotation pulses and the direction signal can be further processed from the volume measuring part.

Je tak zrejmé, že jadro vynálezu, v porovnaní s vyššie uvedeným stavom techniky, dovoíuje zníženie počtu čidiel na dve, a tiež zväčšenie počtu tlmiacich segmentov s odlišnými elektromagnetickými vlastnosťami, a vynález tak umožňuje vykonávať s minimálnymi nákladmi detekciu otáčania a smeru.Thus, it is clear that the core of the invention, compared to the prior art, allows a reduction in the number of sensors to two, as well as an increase in the number of damping segments with different electromagnetic properties, thus enabling the invention to perform rotation and direction detection at minimal cost.

Konštrukčná nákladová funkcia zaujíma absolútne minimum pri počte 2 čidiel a 3 rozdielnych rotorových segmentov.The design cost function occupies an absolute minimum of 2 sensors and 3 different rotor segments.

To umožňuje, pri nezmenenej technológii, vyššiu rýchlosť snímania rotorového kotúča, a tým i detekciu vyšších počtov otáčok. Pri danom maximálnom počte otáčok je možné vzhladom k daným čidlovým systémom s tromi, štyrmi alebo viac čidlami ušetriť energiu, lebo na časovú jednotku sa musí vykonávať menej snímaní čidlami. Detektor otáčania je preto obvzlášť vhodný pre čidlové systémy poháňané batériou.This allows, with unchanged technology, a higher rotor blade scanning speed and thus higher speed detection. At a given maximum number of revolutions, energy can be saved relative to a given sensor system with three, four or more sensors, since fewer sensor readings must be performed per unit of time. The rotation detector is therefore particularly suitable for battery-operated sensor systems.

Rozdelenie uhla môže byť v určitých hraniciach, ktoré závisia od geometrie meracieho čidla, menené počtom k rôznych uhlových segmentov.The angular distribution can be varied by a number of different angular segments within certain limits, which depend on the geometry of the measuring sensor.

Konštrukcia znázorneného čidlového zariadenie je efektívne vykonatelná až analýzovým postupom s počítačovou podporou. Optimalizácia systémových parametrov čidla nie je alebo je len velmi ťažko vykonatelná analyticky, môžu ale poskytnúť lubovolne optimalizácie čidlového systému,The construction of the sensor device shown is effectively carried out by an analysis procedure with computer support. Optimization of the sensor system parameters is not or very difficult to perform analytically, but can provide arbitrary sensor system optimizations,

Algebraické modely senzoriky presné numerické riešenie alebo poskytnúť pri danom čidlovom systéme optimálne systémové parametre.Algebraic sensor models provide a precise numerical solution or provide optimum system parameters for a given sensor system.

Claims (13)

1. Detektor otáčania, hlavne pre merací diel objemu, s rotorom, ktorý obsahuje viac uhlovo rozdelených úsekov s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami pre elektromagnetické kmitanie, proti ktorým je uložených viac čidiel, ktoré sú vždy prvkom oscilačného obvodu, takže pri otáčaní rotora sú kmity oscilačného obvodu tlmené, pričom východiskové signály oscilačných obvodov sú privádzané do diskriminátorového zapojenia, ktoré meria otáčky rotora, ako prípadne i smer jeho otáčania, vyznačujúci sa tým, že obsahuje presne dve čidlá (MS, RS), z ktorých jedno čidlo, a to referenčné čidlo (RS), leží proti oblasti rotora (R), ktorého tlmiace vlastnosti sa pri otáčaní rotora (R) nemenia, pričom rotor (R) má v tej oblasti, ktorá pri otáčaní leží proti druhému čidlu, a to meraciemu čidlu (MS), nepárny počet úsekov (dO, dl, d2) s rozdielnymi tlmiacimi vlastnosťami.Rotation detector, in particular for a volume measuring part, with a rotor comprising a plurality of angularly distributed sections having different damping properties for electromagnetic oscillation, against which several sensors are arranged, which are each element of the oscillating circuit, so that the oscillating circuit oscillates attenuated, the initial signals of the oscillating circuits being supplied to a discriminator circuit which measures the rotor speed and, optionally, the direction of rotation thereof, characterized in that it comprises exactly two sensors (MS, RS), one of which is a reference sensor ( RS) lies opposite to the area of the rotor (R), whose damping properties do not change when the rotor (R) rotates, and the rotor (R) has an odd position in the area opposite to the second sensor, the measuring sensor (MS). number of sections (d0, d1, d2) with different damping properties. 2. Detektor otáčania podľa nároku l, vyznačujúci sa tým, že rotor (R) je vytvorený ako kotúč (obr. la, lb).Rotation detector according to claim 1, characterized in that the rotor (R) is designed as a disc (Fig. 1a, 1b). 3. Detektor otáčania podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že meracie čidlo (MS) je uložené čo možno najbližšie obvodu rotora (obr. lb).Rotation detector according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring sensor (MS) is arranged as close as possible to the rotor circumference (Fig. 1b). 4. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že referenčné čidlo (RS) je uložené proti osi rotora (R) (obr. la).Rotation detector according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the reference sensor (RS) is arranged against the axis of the rotor (R) (Fig. 1a). 5. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, vyznačujúci sa tým, že referenčné čidlo (RS) leží proti úseku (dm) rotora (R), ktorý má iné tlmiace vlastnosti ako tie úseky (dO, dl, d2) rotora, ktoré ležia proti meraciemu čidlu (MS).Rotation detector according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the reference sensor (RS) is opposite to a section (dm) of the rotor (R) having damping properties other than those of the rotor sections (d0, d1, d2). that lie opposite the measuring sensor (MS). 6. Detektor otáčania podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že úsek rotora (dm), ktorý leží proti referenčnému čidlu (RS), má tlmiacu vlastnosť zodpovedajúcu priemeru tlmiacich vlastností úseku, ležiacich proti meraciemu čidlu (MS).Rotation detector according to claim 5, characterized in that the rotor section (dm) which is opposite the reference sensor (RS) has a damping property corresponding to the diameter of the damping properties of the section opposite the measuring sensor (MS). 7. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že referenčné čidlo a meracie čidlo (MS) ležia čo možno najbližšie vedľa seba.The rotation detector according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the reference sensor and the measuring sensor (MS) lie as close as possible to each other. 8. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor (R) je vytvorený ako kotúč z plastickej hmoty s kovovými povrstveniami, ktoré tvoria úseky (dl, d2) s odlišnými tlmiacimi vlastnosťami.Rotation detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor (R) is designed as a plastic disc with metal coatings which form sections (d1, d2) with different damping properties. 9. Detektor otáčania podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že kovové povrstvenia majú v úsekoch s odlišnými tlmiacimi vlastnosťami rozdielnu hrúbku.Rotation detector according to claim 8, characterized in that the metal coatings have different thicknesses in sections with different damping properties. 10. Detektor otáčania podľa nároku 8 alebo 9, vyznačujúci sa tým, že kovové povrstvenia majú v oblastiach s odlišnými tlmiacimi vlastnosťami rozdielne tvary, rozdielne elektrické vodivosti a/alebo magnetické vodivosti.Rotation detector according to claim 8 or 9, characterized in that the metal coatings have different shapes, different electrical conductivity and / or magnetic conductivity in the regions with different damping properties. 11. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 7, vyznačujúci sa tým, že rotor (R) je vytvorený ako dutý valec alebo ako pohárik (obr. lc, obr. le).Rotation detector according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor (R) is designed as a hollow cylinder or a cup (Fig. 1c, Fig. 1e). 12. Detektor otáčania podľa nároku 11, vyznačujúci sa tým, že čidlá (RS, MS) sú umiestnené od seba s axiálnym odstupom (obr. lc).Rotation detector according to claim 11, characterized in that the sensors (RS, MS) are spaced apart axially (Fig. 1c). 13. Detektor otáčania podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 12, vyznačujúci sa tým, že čidlá (RS, MS) sú vytvorené ako cievky bez železného jadra alebo ako cievky s feritovými jadrami.Rotation detector according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the sensors (RS, MS) are designed as coils without ferrous cores or as coils with ferrite cores.
SK1386-93A 1993-01-26 1993-12-08 Rotation detector SK138693A3 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4301966A DE4301966C1 (en) 1993-01-26 1993-01-26 Rotation detector, esp. for vol. measurement device - contains rotor with constant electromagnetic damping and variable damping region, associated sensors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK138693A3 true SK138693A3 (en) 1994-08-10

Family

ID=6478881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1386-93A SK138693A3 (en) 1993-01-26 1993-12-08 Rotation detector

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP0608494B1 (en)
AT (1) ATE184701T1 (en)
CZ (1) CZ289555B6 (en)
DE (2) DE4301966C1 (en)
DK (1) DK0608494T3 (en)
ES (1) ES2137964T3 (en)
HU (1) HU216498B (en)
PL (1) PL172950B1 (en)
SK (1) SK138693A3 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4446918A1 (en) * 1994-12-28 1996-07-04 Spanner Pollux Gmbh Inductive sensor for measuring the speed or direction of rotation of a shaft
DE19738841A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Inductive angle sensor
DE19745236C2 (en) * 1997-10-13 2000-12-21 Texas Instruments Deutschland Detector for determining the speed and direction of rotation
SE519954C2 (en) * 2000-08-09 2003-04-29 Elster Messtechnik Gmbh Apparatus and method for senseless contact of a rotor state of rotation
DE10106465B4 (en) * 2001-02-13 2015-12-03 Elster Messtechnik Gmbh Measuring insert for a volumetric meter for liquids and method for measuring a liquid volume with the measuring insert
DE102010005231A1 (en) * 2010-01-21 2011-07-28 M & FC Holding LLC, N.C. Method for detecting the rotations of a rotor
AT510531A1 (en) * 2010-10-05 2012-04-15 Kral Ag FLOW MEASURING DEVICE
DE102015225096A1 (en) * 2015-12-14 2017-06-14 Zf Friedrichshafen Ag System for detecting a rotational speed of a rotationally symmetrical body

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1566396A (en) * 1978-03-29 1980-04-30 Hughes Microelectronics Ltd Electrical displacement transducer
EP0080056A3 (en) * 1981-11-20 1986-04-02 Vacuumschmelze GmbH Electromagnetic displacement sensor with multiple output
DE3213854A1 (en) * 1982-04-15 1983-10-27 Vdo Adolf Schindling Ag, 6000 Frankfurt Tachometer generator
DE3923398C1 (en) * 1989-07-14 1991-01-03 Ziegler, Horst, Prof. Dr., 4790 Paderborn, De

Also Published As

Publication number Publication date
CZ261893A3 (en) 1994-08-17
EP0608494A3 (en) 1995-09-20
HU9400220D0 (en) 1994-05-30
DK0608494T3 (en) 1999-12-20
ATE184701T1 (en) 1999-10-15
PL172950B1 (en) 1997-12-31
PL301603A1 (en) 1994-08-08
HU216498B (en) 1999-07-28
CZ289555B6 (en) 2002-02-13
EP0608494A2 (en) 1994-08-03
DE4301966C1 (en) 1994-03-31
EP0608494B1 (en) 1999-09-15
HUT66902A (en) 1995-01-30
ES2137964T3 (en) 2000-01-01
DE59309782D1 (en) 1999-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5367257A (en) Non-contact, magnetic sensor for determining direction of motion and velocity of a movable member
JP4712390B2 (en) Position detector
US5017867A (en) Magnetostrictive linear position detector with reflection termination
US5187989A (en) Apparatus for detecting rotation of a rotary element such as the spinner of a water meter
US6541960B2 (en) Position detector utilizing magnetic sensors and a bias magnetic field generator
JPS63191904A (en) Noncontact type position sensor
JP2017514122A (en) Inductive position sensing in linear actuators
SK138693A3 (en) Rotation detector
HU184962B (en) Loop-sensor of eddy current
JP3352366B2 (en) Pulse signal generator
JP2024500620A (en) Passive wireless coil-based marker and tracking system
US5198764A (en) Position detector apparatus and method utilizing a transient voltage waveform processor
EP0856722B1 (en) Length measuring apparatus employing magnetostrictive delay line
JPS61163529A (en) Non-contact proximity switch
US5067044A (en) Sensor for detecting a quench in a superconductor using an optical coupling
Kim et al. Design of a bias magnetic system of a magnetostrictive sensor for flexural wave measurement
JP3664289B2 (en) Magnetic metal sensor
EP3638982A1 (en) Method and apparatus for magnetically sensing the position of a magnetic target
EP2243174B1 (en) Magnetostrictive displacement transducer with phase shifted bias burst
EP3401648A1 (en) A mechanical drum-type counter for a consumption meter
JP3626341B2 (en) Magnetic metal sensor and magnetic metal detection system
Slesarev et al. Investigation of Influence of Ring Magnet Location on Reproduction Signal of Magnetostrictive Transducer of Linear or Angular Displacements
JPH0572304A (en) Magnetic sensor
Cehovski Design of the thickness meters for dielectric coating
JPH0666661B2 (en) Magnetosensitive pulse generator using coaxial cylindrical composite magnetic material