專利名稱：位置探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及位置探測裝置，它具有一個根據(jù)經(jīng)過物體產(chǎn)生至少一個傳感器信號的傳感器裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過具有權(quán)利要求1的技術(shù)特征的位置探測裝置來完成該任務(wù)。
本發(fā)明的位置探測裝置的優(yōu)勢尤其在于，只需將傳感器裝置大致固定在待測位置區(qū)域內(nèi)，而精確的調(diào)準可通過改變參考值而單純地以電的方式來進行。這甚至可以從遠處來進行。這種調(diào)整可通過簡單方式而如此進行，即讓運動物體如活塞進入理想的位置，在這個位置上應(yīng)發(fā)出一個位置信號，然后一直改變參考值，直到發(fā)出該位置信號。
通過從屬權(quán)利要求所述的措施，可以有利地改進和完善權(quán)利要求1所述的位置探測裝置。
一個優(yōu)選實施例在于，物體產(chǎn)生一磁場或具有一產(chǎn)生這種磁場的磁鐵，傳感器裝置包括至少一個磁場傳感器，尤其是霍耳傳感器。不過，本發(fā)明原則上也可按照其它測量原理來使用，如光學(xué)測量法、紅外線測量法或電磁測量法。
在一個優(yōu)選的實施形式中，傳感器裝置包括兩個傳感器，最好其中一個傳感器產(chǎn)生一正弦信號，而另一個傳感器產(chǎn)生一個與物體和該傳感器裝置的相對位置成比例的余弦信號，在這里，設(shè)有一個將這些信號轉(zhuǎn)換成一基本上是線性的且由位置而定的信號的信號處理電路。例如可通過兩個相互成45°地布置的磁場傳感器來產(chǎn)生這樣的正弦信號和余弦信號。通過正弦信號和余弦信號的疊加，可以分別產(chǎn)生一個基本上是線性的增大信號或衰減信號，其中在轉(zhuǎn)換時，絕對振幅不重要，重要的是測量相位。因而，人們將不依賴由磁鐵的不均勻性和公差波動引起的磁場強度波動以及磁鐵的溫度歷程。
尤其是，可在市場上作為成品件買到的兩個霍耳傳感器-橋電路適用作磁場傳感器。
比較器裝置最好有一個窗口比較器或施密特觸發(fā)器。由此一來，可以調(diào)整位置信號的信號開始和信號結(jié)束。一個可電動調(diào)節(jié)的電位計或一個用于參考值的信號存儲器且尤其是一個數(shù)字計數(shù)器或數(shù)字存儲器特別適用作改變參考值的控制裝置。它們可以設(shè)置在傳感器裝置的區(qū)域內(nèi)并與之形成一個組件，或者它們也可以被設(shè)置成空間分開的形式，其中依靠電線且尤其是總線或通過無線方式而遙控進行控制機構(gòu)的調(diào)整和/或參考值設(shè)置。為調(diào)節(jié)控制裝置或設(shè)置參考值，可以設(shè)置至少一個手動操作部件。
至少包括比較器裝置的測定電路可與傳感器裝置一起構(gòu)成一組件，或者該測定電路可以與傳感器裝置空間分隔開地設(shè)置并且尤其是被集成在一個程控控制單元內(nèi)。如果設(shè)置一個模擬比較器裝置，則可以借助數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器將來自這種程控控制單元的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。
實施形式的具體描述在一個氣缸10中，可縱向運動地設(shè)置一個有一活塞桿12的活塞11。在活塞11中裝入了一個永磁鐵13。
一個示意畫出的傳感器裝置14被安裝在缸的缸壁上，該傳感器裝置被設(shè)計成可通過未示出的方式縱向移動并且可被固定在不同位置上。當然，也可以設(shè)置多個用來測量多個活塞位置的這樣的傳感器裝置。這些傳感器裝置也可以整合在缸壁中。
傳感器裝置14包括兩個霍耳傳感器15、16，可在市場上買到的霍耳傳感器橋可被用于此。如此定位霍耳傳感器15、16，例如將其設(shè)置成相互錯開45°，從而它們在經(jīng)過永磁鐵時在永磁鐵13的磁場作用下發(fā)出兩個彼此間有90°相差的輸出信號。當然，也可以使用其它磁場傳感器，如線圈或類似部件，它們同樣可以通過相應(yīng)定位而產(chǎn)生兩個相位移信號，也就是說，一個正弦和一個余弦信號。
如果活塞11經(jīng)過傳感器裝置14，則霍耳傳感器15、16產(chǎn)生與傳感器裝置14的永磁鐵13的各自位置成比例的一個正弦和一個余弦信號。這些信號被傳輸給一測定電路17并在那里經(jīng)過一輸入放大器18被輸送給一信號處理電路19。代替輸入放大器18或除此之外地，還可設(shè)置一個信號過濾器。
在信號處理電路中，這兩個信號被轉(zhuǎn)換成一個線性輸出信號，尤其是通過正弦信號與余弦信號的疊加。因此在轉(zhuǎn)換時，絕對振幅是不重要的，重要的是相位。該線性輸出信號被輸送給一比較器20并且在那里與一個可變的參考值進行比較。如果信號相同，則作為輸出信號產(chǎn)生一個位置信號P。
如果比較器20成窗口比較器或施密特觸發(fā)器形式，則可以調(diào)整接通時刻和斷開時刻，在這里，可以規(guī)定一個可調(diào)節(jié)的磁滯或一可變的接通極限和一斷開極限。如果需要，可為此產(chǎn)生兩個不同的參考信號。
通過可電動調(diào)節(jié)的電位計21產(chǎn)生所述參考信號。可通過兩個按鈕開關(guān)22、23增大或減小參考值，在這里，其它的手動調(diào)節(jié)裝置通常也是可行的。為了調(diào)準，使傳感器裝置14移入一個大致位置中，在這個位置上，活塞11或其永磁鐵13應(yīng)產(chǎn)生一位置信號?；钊?1被帶入一個它應(yīng)發(fā)出一位置信號的位置中?，F(xiàn)在，通過操作按鈕開關(guān)22、23，按照電位計來增大或減小參考值，直到比較器20接通。因而，調(diào)準了該參考值。如果必要，可以按照相同或相似的方式產(chǎn)生第二參考值或其它參考值。
代替或除了按鈕開關(guān)22、23之外，還可以通過一條外線24來改變電位計21，該外線與測定電路17的接線端子25連接。借助這樣的外部信號，其中所述外部信號例如由一個外部控制單元產(chǎn)生并且該控制單元可以是一程控控制單元，可以通過遙控調(diào)整電位計21或整個位置探測裝置。
也可以代替可調(diào)式電位計21地使用一信號存儲器，例如一個數(shù)字計數(shù)器或一個不同的數(shù)字存儲器。設(shè)定參考值的計數(shù)器值也可以通過按鈕開關(guān)22、23和/或通過線24來預(yù)定。這同樣適用于任何其它的數(shù)字存儲器，其存儲值也可通過線24來預(yù)定。在計數(shù)器或其它數(shù)字存儲器的情況下，當然還需要一個數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，以便可以將模擬參考值輸送給比較器20。另一方面，該比較器20可可以成數(shù)字比較器形式，在這里，于是必須在信號處理電路19中形成相應(yīng)的數(shù)字傳感器信號。
測定電路17可和傳感器裝置14一起構(gòu)成一個緊湊的且可裝在缸10上的單元。另一方面，它也可作為外部組件而獨立設(shè)置或被整合在一外部控制單元中。在這種情況下，主要也通過微處理器功能來實現(xiàn)上述測定電路17的組件。然后，可通過常見的計算機操作功能來實現(xiàn)參考值的改變。
另一個替換方案在于，在測定電路17中，代替可調(diào)式電位計21或信號存儲器地，一外部控制裝置或一外部計算機直接通過線24而預(yù)定出用于比較器20的參考值。線24可以是一總線，在這里，或許要設(shè)置一個必需的總線站。
當然，本發(fā)明不局限于活塞缸裝置，而確切地說，本發(fā)明可被用于使任何物體經(jīng)過傳感器裝置的任何場合。代替直線移動時的位置檢測地，也可相應(yīng)探測非線性移動，如圓周運動。
為增大電氣調(diào)整或電子調(diào)整的調(diào)整范圍，也可以電擴展調(diào)節(jié)范圍。
代替直接通過線24來遙控可電動調(diào)節(jié)的電位計21或一個其它信號存儲器或參考值設(shè)定地，這種操作可以無線方式進行，例如通過無線電或紅外線。
在一個替換設(shè)計方案中，傳感器裝置也可在運動方向上有多個前后設(shè)置的相同的傳感器或傳感器組合。因此，它們產(chǎn)生相同的信號變化曲線，其在時間上按照傳感器的局部錯位而錯開。因而，在每個位置上都存在這種傳感器的某種信號組合，其中可通過信號變化曲線存儲來掌握所有的信號組合。如果現(xiàn)在將要探測某個位置，則作為參考值地為有相應(yīng)數(shù)量的比較器規(guī)定出為該位置而存儲的信號，從而可以非常精確地掌握所需的位置并可以馬上確定故障。當然，也可以預(yù)定同公差窗。為了進行位置探測電子調(diào)整，相應(yīng)地擬定出參考值的其它組合。
權(quán)利要求
1.位置探測裝置，它具有一個根據(jù)一經(jīng)過的物體(11)而產(chǎn)生至少一個傳感器信號的傳感器裝置(14)，其中所述的至少一個傳感器信號在經(jīng)過時連續(xù)變化；一比較器裝置(20)，它將所述的至少一個傳感器信號與至少一個參考值進行比較，在此設(shè)置了用于通過改變參考值來電子調(diào)整傳感器裝置(14)的控制裝置并且比較器裝置(20)的輸出信號構(gòu)成成探測物體(11)與傳感器裝置(14)的相對位置的位置信號(P)。
2.如權(quán)利要求1所述的位置探測裝置，其特征在于，物體(11)產(chǎn)生一個磁場或具有一產(chǎn)生這種磁場的磁鐵(13)，傳感器裝置(14)包括至少一個磁場傳感器(15，16)，尤其是一個霍耳傳感器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的位置探測裝置，其特征在于，傳感器裝置(14)包括至少兩個傳感器，其信號在一信號處理電路(19)中被轉(zhuǎn)換成一與物體(11)同傳感器裝置(14)的相對位置有關(guān)的基本上是線性的信號。
4.如權(quán)利要求3所述的位置探測裝置，其特征在于，一個傳感器信號是一正弦信號，而另一個信號是一余弦信號。
5.如權(quán)利要求4所述的位置探測裝置，其特征在于，兩個磁場傳感器(15，16)是相互成45°地設(shè)置的。
6.如權(quán)利要求5所述的位置探測裝置，其特征在于，作為磁場傳感器地設(shè)置兩個霍耳傳感器-橋電路。
7.如先前權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，比較器裝置(20)有至少一個窗口比較器或施密特觸發(fā)器，在這里，兩個轉(zhuǎn)換參考值可變化。
8.如先前權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，傳感器裝置(14)在運動方向上有多個前后設(shè)置的相同的傳感器或傳感器組合，其信號通過有相應(yīng)數(shù)量的比較器裝置(20)的組成部件與參考值進行比較，所述參考值對應(yīng)于待檢測相對位置上的傳感器信號。
9.如先前權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，該控制裝置有一個可電動調(diào)節(jié)的電位計(21)或用于參考值的信號存儲器裝置，尤其是一個數(shù)字計數(shù)器或數(shù)字存儲器。
10.如先前權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，為了調(diào)整該控制裝置，至少設(shè)置一個手動操作部件(22，23)。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，通過一根電線(24)且尤其是一總線或通過無線方式來遙控地進行該控制裝置的調(diào)整以及/或參考值的設(shè)定。
12.如前述權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，所述的至少有比較器裝置(20)的測定電路(17)和傳感器裝置(14)一起組成一個單元。
13.如權(quán)利要求1-11之一所述的位置探測裝置，其特征在于，所述的至少有比較器裝置(20)的測定電路(17)和/或控制裝置在空間上與傳感器裝置(14)分隔開并且尤其是被整合在一個程控的控制單元中。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的位置探測裝置，其特征在于，物體(11)是活塞缸裝置的活塞，傳感器裝置(14)尤其是可縱向移動地設(shè)置在缸(10)上或者被整合在缸(10)內(nèi)。
全文摘要
一種位置探測裝置，它包括一個根據(jù)經(jīng)過的物體(11)而產(chǎn)生至少一個傳感器信號的傳感器裝置(14)，其中傳感器信號在經(jīng)過時連續(xù)變化。在一比較器裝置(20)內(nèi)，所述的至少一個傳感器信號與至少一個參考值進行比較，其中設(shè)置用于通過改變參考值來電子調(diào)整傳感器裝置(14)的控制裝置并且比較器裝置(20)的輸出信號構(gòu)成成探測物體(11)與傳感器裝置(14)的相對位置的位置信號(P)。由此一來，可以比較粗略地機械定位傳感器裝置(14)并且可通過改變參考值且以電子方式來進行微調(diào)。
文檔編號G01B21/00GK1418308SQ01806734
公開日2003年5月14日 申請日期2001年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月17日
發(fā)明者T·雷寧格爾 申請人:費斯托合資公司