Procedimiento y dispositivo para la detección sin contacto de ángulos de rotación.

Dispositivo para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio

(10) con al menos un elemento sensor magneto resistivo (12), que emite al menos una señal de sensor magneto resistivo (SM,1, SM,2) y con un primer elemento sensor (14) que trabaja de acuerdo con el principio Hall, que emite una primera señal de sensor Hall (SH,1), en el que a través de la combinación de la señal de sensor magneto resistivo (SM,1, SM,2) con la primera señal de sensor Hall (SH,1) se pueden detectar ángulos de rotación (Q) entre 0 y 360º, caracterizado porque al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall emite al menos otra señal de sensor Hall (SH,2) y se pueden detectar ángulos de rotación (Q) de más de 360º, de tal manera que la combinación de la primera señal de señal Hall (SH,1) con la al menos otra señal de sensor Hall (SH,2) sirve para el recuento ascendente o descendente de los impulsos de recuento generados a través de un cambio de los flancos (22) de la primera señal de sensor Hall (SH,1), y en el que el dispositivo comprende una unidad de cálculo (24), que está configurada para activar o desactivar el prime elemento sensor (14) y el al menos otro elemento sensor (16), que trabaja según el principio Hall con la ayuda de un medio de conmutación (28).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/055077.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: KNECHT, GERHARD, JAERVELAEINEN,TERO, ROTH,KARL-JUERGEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE... > Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud... > G01D5/14 (que influyen en la magnitud de una corriente o voltaje)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDAS NO ESPECIALMENTE ADAPTADAS A UNA VARIABLE... > Medios mecánicos para la transferencia de la magnitud... > G01D5/16 (mediante la variación de resistencia)

PDF original: ES-2535046_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la detección sin contacto de ángulos de rotación Estado de la técnica La invención se refiere a un dispositivo así como a un procedimiento para la detección sin contacto de ángulos de rotación del tipo de las reivindicaciones independientes.

Se conoce a partir del documento DE 197 22 016 A1 una disposición para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio, en particular para la detección sin contacto de ángulos de rotación del árbol de levas de un motor. La disposición comprende un sensor, que presenta dos elementos sensores separados, en el que un elemento sensor trabaja de acuerdo con el principio magneto resistivo y otro elemento sensor trabaja según el principio Hall. Los dos elementos sensores están girados en sentido opuesto alrededor de un ángulo de 90º , de manera que a través de la combinación de las señales emitidas por los dos elementos sensores se pueden detectar ángulos de giro del elemento giratorio entre 0 y 360º .

En el documento EP 1 243 891 A2 se describe un dispositivo para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio con al menos un elemento sensor magneto resistivo, que emite al menos una señal de sensor magneto resistiva y con un primer elemento sensor que trabaja según el principio Hall, que emite una primera señal Hall. A través de la combinación de la señal de sensor magneto resistiva con la primera señal de sensor Hall se puede detectar un ángulo de giro entre 0 y 360º . Pero aquí no se pueden deducir indicaciones sobre el elemento sensor que trabaja según el principio Hall, que emita otra señal de sensor Hall, de manera que se pueda detectar un ángulo de rotación de más de 360º . No se pueden deducir indicaciones para realizar esto a través de la combinación de una señal de sensor de Hall con la al menos otra señal de sensor Hall para el recuento ascendente o descendente de los impulsos de recuento generados a través de un cambio de los flancos de la primera señal de sensor Hall.

En la publicación EP 0 836 072 A1 se describe un transmisor giratorio, que presenta un sensor de alta resolución y un sensor de baja resolución. El sensor de alta resolución suministra señales, con las que se puede determinar con exactitud la posición angular, mientras que con la ayuda de las señales del sensor de baja resolución se puede determinar la posición angular absoluta. Pero aquí no se utilizan sensores Hall, sino relés Reed. Tampoco existe ninguna unidad de cálculo, que active o desactive los elementos sensores con la ayuda de un medio de conmutación.

Ventajas de la invención Frente al estado conocido de la técnica, el dispositivo de acuerdo con la invención y el procedimiento de acuerdo con la invención para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio presentan la ventaja de que se pueden detectar y determinar también ángulos de rotación de más de 360º . A tal fin, el dispositivo de acuerdo con la invención comprende, además de al menos un elemento sensor magneto resistivo, que emite al menos una señal de sensor magneto resistiva, y un elemento sensor, que emite al menos una señal de sensor magneto resistiva, y un primer elemento sensor, que trabaja según el principio Hall, que emite una primera señal de sensor Hall, de manera que a través de la combinación de la señal de sensor magneto resistiva con la primera señal de sensor Hall se pueden detectar ángulos de rotación entre 0 y 360º , al menos otro elemento sensor que trabaja según el principio Hall, que emite al menos otra señal de sensor Hall. A través de la combinación de la primera señal de sensor Hall y de la al menos otra señal de sensor Hall, es posible contar en sentido ascendente o descendente los impulsos de recuento generados a través de la primera señal de sensor Hall, para detectar de esta manera ángulos de rotación de más de 360º .

En una configuración ventajosa, el recuento ascendente o descendente de los impulsos de recuento generados a través del cambio de los flancos de la primera señal de sensor Hall con la ayuda de un algoritmo depositado en una unidad de cálculo. En este caso, la unidad de cálculo registra los impulsos de recuento generados en una memoria. De esta manera se garantiza que se pueda llamar un ángulo de rotación registrado en cualquier momento, es decir, también después de una alimentación de energía interrumpida de la unidad de cálculo.

Otro aspecto de la invención prevé que la unidad de cálculo active el primero y el al menos otro elemento sensor que trabaja de acuerdo con el principio Hall con la ayuda de un medio de conmutación, de manera que de forma más ventajosa se puede reducir claramente el consumo de energía de los elementos sensores que trabajan de acuerdo con el principio Hall.

Además, está previsto que se mida una tensión inducida concatenada de un motor eléctrico que acciona el elemento giratorio y que en función de la tensión inducida medida se active o bien se desactive el primero y el al menos otro elemento sensor que trabaja según el principio Hall desde la unidad de cálculo. Además, la activación o desactivación del primero y del al menos otro elemento sensor que trabaja según el principio Hall se realiza periódicamente con un periodo de exploración TA que depende de la tensión concatenada medida. De esta manera

es posible acortar el periodo de exploración, en el caso de rotación mecánica rápida del elemento giratorio, para conseguir una resolución más elevada y, por lo tanto, una exactitud más alta durante la detección del ángulo de rotación.

En una configuración ventajosa, el suministro de energía de la unidad de cálculo se realiza a través del medio de conmutación, de manera que un condensador sirve para el suministro de energía de la unidad de cálculo cuando el medio de conmutación está abierto. Cuando el medio de conmutación es llevado a través de la unidad de cálculo a un estado cerrado, se carga el condensador entonces de nuevo a través de un diodo. De esta manera se puede garantizar un consumo de energía muy reducido del dispositivo y se puede emplear un llamado micro controlador de Potencia Ultra Baja como unidad de cálculo. Además, a través de esta característica se garantiza un suministro de energía permanente de la unidad de cálculo, de modo que se mantienen todas las informaciones depositadas en la memoria de la unidad de cálculo.

Si se emplean adicionalmente al elemento sensor magneto resistivo dos elementos sensores que trabajan según el principio Hall, entonces es especialmente ventajoso para la generación de los impulsos de recuento que los dos elementos sensores que trabajan según el principio Hall estén dispuestos en un ángulo de aproximadamente 90º entre sí, puesto que de esta manera se desplaza también las señales de sensor Hall emitidas por los dos elementos sensores alrededor de 90º . Esta característica del dispositivo posibilita la determinación del sentido de giro y, por lo tanto, la distinción entre recuento ascendente y descendente.

Otras ventajas de la invención se deducen a través de las características indicadas en las reivindicaciones dependientes así como a partir del dibujo y de la descripción siguiente.

Dibujo A continuación se explica la invención con la ayuda de las figuras 1 a 3 a modo de ejemplo, en las que los mismos signos de referencia en las figuras aluden a los mismos componentes con un modo funcional igual. En este caso:

La figura 1 muestra una primera representación esquemática del dispositivo de acuerdo con la invención así como de las señales de sensores emitidas por el elemento sensor magneto resistivo y por los elementos sensores que trabajan según el principio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio (10) con al menos un elemento sensor magneto resistivo (12) , que emite al menos una señal de sensor magneto resistivo (SM, 1, SM, 2) y con un primer elemento sensor (14) que trabaja de acuerdo con el principio Hall, que emite una primera señal de sensor Hall (SH, 1) , en el que a través de la combinación de la señal de sensor magneto resistivo (SM, 1, SM, 2) con la primera señal de sensor Hall (SH, 1) se pueden detectar ángulos de rotación (Î) entre 0 y 360º , caracterizado porque al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall emite al menos otra señal de sensor Hall (SH, 2) y se pueden detectar ángulos de rotación (Î) de más de 360º , de tal manera que la combinación de la primera señal de señal Hall (SH, 1) con la al menos otra señal de sensor Hall (SH, 2) sirve para el recuento ascendente o descendente de los impulsos de recuento generados a través de un cambio de los flancos (22) de la primera señal de sensor Hall (SH, 1) , y en el que el dispositivo comprende una unidad de cálculo (24) , que está configurada para activar o desactivar el prime elemento sensor (14) y el al menos otro elemento sensor (16) , que trabaja según el principio Hall con la ayuda de un medio de conmutación (28) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el recuento ascendente o descendente de los impulsos de recuento generados a través del cambio de los flancos (22) de la primera señal de sensor Hall (SH, 1) se realiza con la ayuda de un algoritmo depositado en una unidad de cálculo (24) .

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de cálculo (24) registra los impulsos de recuento generados en una memoria (26) como nivel del contador.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un motor eléctrico (46) acción el elemento giratorio (10) y porque la unidad de cálculo (24) utiliza para la activación y desactivación, respectivamente, del primero (14) y del al menos otro elemento sensor (16) que trabaja de acuerdo con el principio Hall una tensión (Ui) inducida, concatenada, medida del motor eléctrico (46) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el suministro de energía de la unidad de cálculo (24) se realiza a través del medio de conmutación (28) , en el que un condensador (34) sirve para el suministro de energía de la unidad de cálculo (24) cuando el medio de conmutación (28) está abierto.

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque un diodo (32) carga el condensador (34) cuando el medio de conmutación (28) está cerrado.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la activación y desactivación del primero (14) y del al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall se realizan periódicamente con un periodo de exploración (TA) que depende de la tensión (Ui) concatenada medida.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1, 4 ó 7, caracterizado porque el primero (14) y el al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall están dispuestos en un ángulo de aproximadamente 90º entre sí.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento sensor magneto resistivo (12) es un sensor magneto resistivo anisotrópico.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 1 ó 4, caracterizado porque el elemento giratorio (10) es un accionamiento electrónico de dirección asistida (20) .

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad de cálculo (24) es un micro controlador (56) de Potencia Ultra Baja.

12. Procedimiento para la detección sin contacto de ángulos de rotación de un elemento giratorio (10) , en el que al menos se emiten al menos una señal de sensor magneto resistivo (SM, 1, SM, 2) desde al menos un elemento sensor magneto resistivo (12) y una primera señal de sensor Hall (SH, 1) desde un primer elemento sensor (14) que trabaja según el principio Hall para la detección de ángulos de rotación (Î) entre 0 y 360º , caracterizado porque se emite otra señal de sensor Hall (SH, 2) desde al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall, y porque para la detección de ángulos de rotación (Î) de más de 360º , se combinan la señal de sensor magneto resistivo (SM, 1, SM, 2) , la primera señal de sensor Hall (SH, 1) y la al menos otra señal de sensor Hall (SH, 2) , en el que a través de la combinación de la primera señal de sensor Hall (SH, 1) y de la al menos otra señal de sensor Hall (SH, 2) se cuentan en sentido ascendente y descendente los impulsos de recuento generados a través de la primera señal de sensor Hall (SH, 1) y en el que el primero (14) y el al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall se activan o desactivan a través de un medio de conmutación (28) controlado por una unidad de cálculo (24) .

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque los impulsos de recuento generados a través del cambio de los flancos (22) de la primera señal de sensor Hall (SH, 1) con contados en sentido ascendente o 6

descendente con la ayuda de un algoritmo depositado en la unidad de cálculo (24) .

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque se mide una tensión (Ui) inducida concatenada de un motor eléctrico (46) que acciona el elemento giratorio (10) y porque en función de la tensión (Ui) 5 inducida medida el primero (14) y el al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall son activados o desactivados por la unidad de cálculo (24) .

15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el primero (14) y el al menos otro elemento sensor (16) que trabaja según el principio Hall son activados o bien desactivados con un periodo de 10 exploración (TA) que depende de la tensión (Ui) concatenada medida.