DE10133381A1

DE10133381A1 - Device for detecting speed, direction of motion of body, e.g. rotating shaft, has asymmetrical trigger so that signal recorded by signal pick-up is different according to direction of movement of body

Info

Publication number: DE10133381A1
Application number: DE2001133381
Authority: DE
Inventors: Andre Sell; Markus Mueller; Georg Buhl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-23

Abstract

The device has a signal pick-up (3) and at least one trigger (4) on the surface (2) of the body (1). The trigger is asymmetrical so that the signal recorded by the signal pick-up is different according to the direction of movement of the body. The trigger has a steep edge (6) and a gradually rising ramp (5). The signal pick-up is magnetic and the magnetic permeability of the trigger differs from that of the body. AN Independent claim is also included for a method of detecting the speed and direction of motion of a body.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erfassen eines Körpers nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 6. The invention relates to a method and a device for detecting a Body according to the preamble of claim 1 or of claim 6.

Zur Erfassung der Stellung und Drehgeschwindigkeit von Kurbelwellen und Nockenwellen werden Sensoren verwendet (z. B. induktiv), die spezielle Markierungen erfassen. In der Regel werden dazu erhabene Zähne oder Aussparungen verwendet, die in definierten Abständen oder einem bestimmten Muster auf dem Umfang der Welle oder einem getrennten Geberrad angebracht sind. Die Zähne oder Aussparungen werden von dem induktiven Sensor durch den sich ändernden Magnetfluss erfasst. Die Zähne oder Aussparungen sind dabei so geformt, dass sie sowohl in Einlauf- als auch in Auslaufrichtung ein Spannungssignal erzeugen, dessen Polung von der positiven bzw. negativen Magnetflussänderung abhängt. To record the position and speed of rotation of crankshafts and Camshafts are used sensors (e.g. inductive), the special one Capture marks. As a rule, raised teeth or Recesses are used at defined intervals or a specific Pattern attached to the circumference of the shaft or a separate encoder wheel are. The teeth or recesses are covered by the inductive sensor changing magnetic flux detected. The teeth or recesses are like this shaped so that it enters both in the direction of entry and exit Generate voltage signal, the polarity of which is positive or negative Magnetic flux change depends.

Bei Sensoren, die auf anderen physikalischen Effekten beruhen (z. B. Hallsensor) funktioniert es entsprechend. For sensors that are based on other physical effects (e.g. Hall sensor) it works accordingly.

Bewegt sich ein Zahn oder eine Aussparung an dem Sensor vorbei, ändert sich das Signal des Sensors. Dabei kann nur erkannt werden, wann sich eine Kante eines Zahns oder einer Aussparung an dem Sensor vorbeibewegt, die Drehrichtung der Welle kann jedoch nicht bestimmt werden, da am Sensor unabhängig von der Drehrichtung abwechselnd steigende und fallende Flanken erkannt werden. Unter bestimmten Umständen ist es möglich, dass der Motor seine Drehrichtung ändert. So kann z. B. ein Motor im Leerlauf bei plötzlicher Änderung der Füllung vor dem Kompressionstotpunkt eines Zylinders durch die Verdichtungsarbeit so sehr abgebremst werden, dass er stehenbleibt und die Drehrichtung umkehrt. Dieser Vorgang wird von der Motorsteuerung bei symmetrischen Zähnen nicht erkannt, da auch bei Umkehr der Drehrichtung weiterhin steigende und fallende Flanken abwechselnd auftreten. If a tooth or a recess moves past the sensor, this changes Sensor signal. It can only be recognized when an edge of a Zahns or a recess past the sensor, the direction of rotation However, the shaft cannot be determined because the sensor is independent of the Direction of rotation alternately rising and falling edges can be detected. Under In certain circumstances it is possible that the motor changes its direction of rotation. So z. B. an engine at idle with a sudden change in the charge before Compression dead center of a cylinder due to the compression work so much be braked so that it stops and reverses the direction of rotation. This Process is not recognized by the motor control with symmetrical teeth, because rising and falling edges continue to change when the direction of rotation is reversed occur alternately.

Um die Drehrichtung dennoch erkennen zu können, werden verschieden lange Zähne oder Aussparungen verwendet oder die Zähne oder Aussparungen in einem Muster (z. B. kurz, kurz, lang) angeordnet, so dass aus der durch die Zähne ausgelösten Signalsequenz die Drehrichtung ermittelt werden kann. Der Nachteil bei der auf einer Signalsequenz beruhenden Drehrichtungserkennung besteht darin, dass mindestens zwei Zähne oder Aussparungen den Sensor passiert haben müssen, bevor eine Aussage über die Drehrichtung gemacht werden kann, was besondere Schwierigkeiten bei großen Drehzahlschwankungen zur Folge hat. Dies bedeutet, dass bei der Ermittlung der Drehrichtung aus der Abfolge von Signalen, die durch mehrere Zähne ausgelöst wurden, u. U. Motorschäden auftreten können, weil eine Drehrichtungsumkehr des Motors nicht schnell genug erkannt werden kann. In order to still be able to recognize the direction of rotation, they have different lengths Teeth or cutouts used or the teeth or cutouts in one Patterns (e.g. short, short, long) arranged so that from the through the teeth triggered signal sequence, the direction of rotation can be determined. The disadvantage in the direction of rotation detection based on a signal sequence that at least two teeth or recesses have passed the sensor before a statement can be made about the direction of rotation, what especially difficult with large speed fluctuations. This means that when determining the direction of rotation from the sequence of signals, caused by multiple teeth, including U. engine damage can occur because a reversal of the direction of rotation of the motor cannot be recognized quickly enough can.

Aus DE 197 45 236 ist ein Detektor zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung bekannt, der einen Rotor, der mindestens drei Sektoren aufweist, deren magnetische Eigenschaften sich jeweils voneinander unterscheiden, und eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des Bewegungszustands des Rotors mit einem angrenzend an den Rotor angeordneten Sensor, der einen Schwingkreis enthält, der zeitgesteuert impulsförmig erregbar ist und durch die Sektoren des Rotors unterschiedlich derart gedämpft wird, dass die Abklingdauer der bei impulsförmiger Erregung erzeugten Schwingung von den magnetischen Eigenschaften des dem Schwingkreis angenäherten Sektors abhängt, und eine Signalauswerteschaltung umfasst, die die Schwingkreissignale empfängt und auswertet. DE 197 45 236 describes a detector for determining the rotational speed and Known direction of rotation of a rotor that has at least three sectors whose magnetic properties differ from each other, and a Circuit arrangement for determining the state of motion of the rotor with a sensor arranged adjacent to the rotor, which is a resonant circuit contains, which can be stimulated in a timed manner and through the sectors of the Is damped differently in such a way that the decay time of the pulsed excitation generated vibration from the magnetic Characteristics of the sector approximated to the resonant circuit, and one Signal evaluation circuit which receives the resonant circuit signals and evaluates.

Aus DE 100 30 487 ist ein System zur Erfassung der Stellung und Drehrichtung einer Kurbelwelle bekannt, bei dem ein mit Schlitzen versehenes Impulsgeberrad an die Kurbelwelle gekoppelt ist und ein einziger MW-Sensor mit Doppelelementen neben dem Impulsgeberrad angeordnet ist. Die Elemente erzeugen jeweils Detektionssignale, wenn ein Schlitz an den Elementen vorbeitritt, wobei die Stellung des Schlitzes zu einem Zeitpunkt als direkt unter dem Schlitz liegend angegeben wird, wenn sich die Detektionssignale schneiden. Es werden auch Rechteckwellen für jedes Detektionssignal erzeugt, und wenn die Größe der zweiten Rechteckwelle nicht Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Drehung im Uhrzeigersinn angegeben. Wenn andererseits die Größe der zweiten Rechteckwelle Null beträgt, wenn die fallende Flanke der ersten Rechteckwelle auftritt, wird eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn angegeben. DE 100 30 487 describes a system for detecting the position and direction of rotation a crankshaft known in which a slotted pulse generator wheel the crankshaft is coupled and a single MW sensor with double elements is arranged next to the encoder wheel. The elements generate each Detection signals when a slot passes the elements, the position of the slot at a time is indicated as being directly under the slot when the detection signals intersect. There are also square waves generated for each detection signal and if the size of the second square wave is not zero when the falling edge of the first square wave occurs indicated a clockwise rotation. On the other hand, if the size of the second square wave is zero if the falling edge of the first Square wave occurs, a counterclockwise rotation is specified.

Der Nachteil bei dem genannten Stand der Technik besteht darin, dass aufwendige elektronische Schaltungen bzw. (magnetische) Materialeigenschaften für die Erkennung der Drehzahl und -richtung erforderlich sind, die nur in einem gegebenen Temperaturbereich arbeiten und darüber hinaus störanfällig sind. Ferner sind die genannten Verfahren nicht geeignet, wenn die Drehzahlen stark schwanken. The disadvantage of the prior art is that it is complex electronic circuits or (magnetic) material properties for the Detection of speed and direction are required, which are only in one work within the given temperature range and are also prone to failure. Furthermore, the methods mentioned are not suitable if the speeds are strong vary.

Aufgabe der Erfindung ist es, auch bei Schwankungen der Drehzahl die Drehzahl selbst und die Drehrichtung einer Welle einfach, über einen großen (Temperatur-) Bereich zuverlässig und kostengünstig zu erfassen. The object of the invention is, even with fluctuations in the speed, the speed itself and the direction of rotation of a shaft simply over a large (temperature) Detect the area reliably and inexpensively.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsrichtung nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Verfahren nach Anspruch 6. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. This object is achieved by a device for detecting the Movement speed and the direction of movement according to claim 1 and a corresponding method according to claim 6. Preferred embodiments of the Invention are the subject of the respective subclaims.

Werden die Zähne oder Aussparungen nicht symmetrisch, sondern in einer Form ausgeführt, die es ermöglicht, die beiden Kanten eines Zahns oder einer Aussparung anhand des Sensorsignals unabhängig von der Drehrichtung zu unterscheiden, lässt sich die Drehrichtung an jeder einzelnen Zahnflanke sofort bestimmen. If the teeth or recesses are not symmetrical, but in one form executed, which allows the two edges of a tooth or one Recess based on the sensor signal regardless of the direction of rotation can be distinguished, the direction of rotation on each individual tooth flank is immediately determine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines Körpers, die einen Signalaufnehmer und wenigstens einen Auslöser auf einer Oberfläche des Körpers umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Auslösers unsymmetrisch ist, so dass das von dem Signalaufnehmer erfasste Signal je nach Bewegungsrichtung des Körpers unterschiedlich ist. The inventive device for detecting the speed of movement and direction of movement of a body that a signal pickup and at least includes a trigger on a surface of the body is thereby characterized that the shape of the trigger is asymmetrical, so that of signal detected by the signal pickup depending on the direction of movement of the body is different.

Der Signalaufnehmer kann dabei ein induktiver Signalaufnehmer sein, wobei sich die magnetische Permeabilität µA des Auslösers von der magnetischen Permeabilität des Körpers unterscheidet, oder ein optischer Signalaufnehmer sein, wobei der Auslöser eine reflektierende Oberfläche hat, oder ein kapazitiver Signalaufnehmer sein, wobei sich die Dielektrizitätskonstante εA des Auslösers von der Dielektrizitätskonstante εK des Körpers unterscheidet. Der Auslöser weist vorzugsweise eine steile Kante und eine langsam ansteigende Rampe auf. Generell kann jeder Sensor eingesetzt werden, mit dem die Kanten des unsymmetrischen Auslösers drehrichtungsabhängig unterschieden werden können. The signal pickup can be an inductive signal pickup, whereby the magnetic permeability µA of the release from the magnetic Permeability of the body differs, or be an optical signal pickup, where the trigger has a reflective surface, or a capacitive Be signal pickup, with the dielectric constant εA of the trigger of the body's dielectric constant εK differs. The trigger points preferably a steep edge and a slowly rising ramp. As a general rule any sensor can be used with which the edges of the asymmetrical Trigger can be differentiated depending on the direction of rotation.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung eines Körpers mit einem Signalaufnehmer und wenigstens einem Auslöser auf einer Oberfläche des Körpers, wobei die Form des Auslösers unsymmetrisch ist, umfasst die Schritte Erfassen eines von dem Signalaufnehmer ausgegebenen Signals, Vergleichen eines Signalparameters des Signals mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert und Erzeugen eines Drehrichtungssignals in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis. The method according to the invention for detecting the speed of movement and direction of movement of a body with a signal pickup and at least a trigger on a surface of the body, the shape of the trigger is asymmetrical, the steps include detecting one of the signal pickups output signal, comparing a signal parameter of the signal with at least one predetermined threshold and generating one Direction of rotation signal depending on the comparison result.

Vorzugsweise wird bei Überschreiten eines ersten Schwellenwerts ein erstes Drehrichtungssignal durch den Signalparameter erzeugt und bei Überschreiten eines zweiten Schwellenwerts durch den Signalparameter ein zweites Drehrichtungssignal erzeugt. A first threshold is preferably exceeded when a first threshold value is exceeded Direction of rotation signal generated by the signal parameter and when exceeded a second threshold by the signal parameter a second Direction of rotation signal generated.

Insbesondere ist der Signalparameter der Absolutwert einer Ausgangsspannung des Signalaufnehmers. In particular, the signal parameter is the absolute value of an output voltage of the signal pickup.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist ihre unkomplizierte Integration in bereits bestehende Systeme. An advantage of the present invention is its straightforward integration into already existing systems.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen. Further features and advantages of the invention will appear from the following Description of exemplary embodiments, reference being made to the attached drawings.

Fig. 1A und 1B zeigen den Aufbau und den Signalverlauf bei Systemen nach dem Stand der Technik. FIGS. 1A and 1B show the structure and the waveform in systems according to the prior art.

Fig. 2A und 2B zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den Signalverlauf bei einer ersten Bewegungsrichtung des Körpers. Figs. 2A and 2B show an embodiment of the inventive apparatus and the signal waveform at a first direction of movement of the body.

Fig. 3A und 3B zeigen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den Signalverlauf bei einer zweiten Bewegungsrichtung des Körpers. FIGS. 3A and 3B show an embodiment of the device according to the invention and the waveform in a second direction of movement of the body.

In Fig. 1A ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit eines Körpers 1 nach dem Stand der Technik gezeigt. Dem Körper 1 gegenüber ist ein Sensor bzw. Signalaufnehmer 3 angeordnet, der die Bewegung des Körpers 1 erfasst. Um ein Signal am Ausgang des Signalaufnehmers 3 zu erzeugen, weist der Körper 1 an seiner Oberfläche 2 einen Auslöser 4 auf. Der Auslöser 4 kann wie der Veranschaulichung halber in den Figuren dargestellt ein Vorsprung auf dem Körper 1 sein, er kann aber ebenso gut ein nicht sichtbarer, aber physikalisch anders beschaffener Bereich der Oberflächenschicht oder einer Schicht unter der Oberfläche 2 des Körpers 1 sein. Die Bewegung des Körpers 1 relativ zu dem Signalaufnehmer 3 ist durch einen Pfeil unten in Fig. 1A angedeutet. Je nach Auslöser 4 kann als Sensor 3 jeder Signalaufnehmer verwendet werden, mit dem sich die Kanten des Auslösers 4 drehrichtungsabhängig unterscheiden lassen. FIG. 1A shows a device for detecting the speed of movement of a body 1 according to the prior art. The body 1 is arranged opposite to a sensor and signal sensor 3 which detects the movement of the body. 1 In order to generate a signal at the output of the signal pickup 3 , the body 1 has a trigger 4 on its surface 2 . As illustrated in the figures, the trigger 4 can be a projection on the body 1 , but it can equally well be an invisible but physically different area of the surface layer or a layer below the surface 2 of the body 1 . The movement of the body 1 relative to the signal pickup 3 is indicated by an arrow at the bottom in FIG. 1A. Depending on the trigger 4 , each signal pickup can be used as the sensor 3 , with which the edges of the trigger 4 can be distinguished depending on the direction of rotation.

In Fig. 1B ist das Signal, das durch das Vorbeistreichen des Auslösers 4 am Ausgang des Signalaufnehmers 3 erzeugt wird, gegenüber dem Abstand der sich gegenüberliegenden Stirnflächen des Signalaufnehmers 3 und des Auslösers 4 dargestellt. Da sowohl der Signalaufnehmer 3 als auch der Auslöser 4 ihre Messcharakteristik betreffend eine Rechteckform haben, ergibt sich als Abstandsfunktion eine Rechteckfolge. Diese Rechteckfolge ist oben in Fig. 1B gezeigt, das Ausgangssignal des Aufnehmer 3 ist schematisch darunter gezeigt. Wie aus Fig. 1B deutlich wird, ist aufgrund des zeitlich symmetrischen Verlaufs des Ausgangssignals eine Unterscheidung zwischen einer Bewegung des Körpers 1 nach rechts und einer Bewegung des Körpers 1 nach links nicht möglich. Das Ausgangssignal des Messwertaufnehmers 3 überschreitet abwechselnd einen oberen Schwellenwert O und einen unteren Schwellenwert U. Die Ambivalenz des Aufnehmersignals in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Körpers 1 ist durch den Doppelpfeil in Fig. 1A angedeutet. In Fig. 1B, is the signal that is generated by the passage of sweeping the shutter 4 at the output of the signal receiver 3, plotted against the distance of the opposite end faces of the signal receiver 3 and the shutter 4. Since both the signal pick-up 3 and the trigger 4 have their measurement characteristics relating to a rectangular shape, a rectangular sequence results as a distance function. This sequence of rectangles is shown at the top in FIG. 1B, the output signal of the transducer 3 is shown schematically below. As is clear from FIG. 1B, a distinction between a movement of the body 1 to the right and a movement of the body 1 to the left is not possible due to the temporally symmetrical course of the output signal. The output signal of the sensor 3 alternately exceeds an upper threshold O and a lower threshold U. The ambivalence of the sensor signal with respect to the direction of movement of the body 1 is indicated by the double arrow in FIG. 1A.

Wie bereits erläutert, kann es jedoch wichtig sein, die Bewegungsrichtung des Körpers 1 zu kennen und einzuhalten, um Schädigungen des sich bewegenden Körpers oder mit ihm verbundener Teile aufgrund einer Bewegung in die "falsche" Richtung zu vermeiden. As already explained, however, it can be important to know and adhere to the direction of movement of the body 1 in order to avoid damage to the moving body or parts connected to it due to a movement in the “wrong” direction.

Erfindungsgemäß wird die Unterscheidung zwischen zwei Bewegungsrichtungen des Körpers 1 in Bezug auf den feststehenden Signalaufnehmer 3 dadurch ermöglicht, dass die Form des Auslösers 4 unsymmetrisch ist, so dass das von dem Signalaufnehmer 3 erfasste Signal je nach Bewegungsrichtung des Körpers 1 unterschiedlich ist. In Fig. 2A und 3A ist eine Vorrichtung zum Erfassen der Bewegungsgeschwindigkeit und -richtung gezeigt, wobei der Auslöser 4 jeweils als Rampe dargestellt ist, während der Signalaufnehmer 3 und der Auslöser 4 in Fig. 1A als Rechteck dargestellt ist. Man beachte in Fig. 2A und in Fig. 3A, dass daher beim Annähern und Entfernen von Auslöser und Signalaufnehmer erzeugte Signal nicht symmetrisch ist, sondern eine Unterscheidung des Ausgangssignals des Signalaufnehmers 3 je nach Drehrichtung möglich ist. According to the invention, the distinction between two directions of movement of the body 1 with respect to the fixed signal sensor 3 is made possible by the fact that the shape of the trigger 4 is asymmetrical, so that the signal detected by the signal sensor 3 differs depending on the direction of movement of the body 1 . FIGS. 2A and 3A show a device for detecting the speed and direction of movement, the trigger 4 being shown in each case as a ramp, while the signal pickup 3 and the trigger 4 in FIG. 1A is shown as a rectangle. It should be noted in FIG. 2A and in FIG. 3A that the signal generated when the trigger and the signal pickup are approached and removed is not symmetrical, but a differentiation of the output signal of the signal pickup 3 is possible depending on the direction of rotation.

Zum Vergleich wird nochmals das Ausgangssignal in Fig. 1B erläutert. Beim Rechteckzahn wird durch die linke bzw. die rechte Kante des Rechteckzahns je nach Drehrichtung ein positives bzw. negatives Signal erzeugt. Das positive Signal, das durch die rechte Kante des Rechteckzahns bei Rechtsdrehung erzeugt wird, ist identisch mit dem positiven Signal, das durch die linke Kante des Rechteckzahns bei Linksdrehung erzeugt wird. Daher wird bei einem Rechteckzahn jede Drehrichtungserkennung unmöglich gemacht. For comparison, the output signal is explained again in FIG. 1B. In the case of a rectangular tooth, a positive or negative signal is generated by the left or right edge of the rectangular tooth, depending on the direction of rotation. The positive signal that is generated by the right edge of the rectangular tooth when rotated to the right is identical to the positive signal that is generated by the left edge of the rectangular tooth when rotated to the left. Therefore, any detection of the direction of rotation is made impossible with a rectangular tooth.

Dagegen wird bei einem Sägezahn nur ein Signal erzeugt, und zwar durch die Kante des Sägezahns, die steil ansteigt. Durch die flache Rampe des Sägezahns wird kein Signal im Sensor erzeugt. (Genauer gesagt ist die Signalhöhe der Rampe erheblich niedriger als das von der Kante erzeugte Signal.) Da je nach Drehrichtung die das Signal erzeugende Kante des Sägezahns eine ansteigende Kante oder eine abfallende Kante ist, gibt es bei einer Drehrichtung nur positive Signale und bei der anderen Drehrichtung nur negative Signale. So kann anhand der Polarität der Signale die Drehrichtung der Welle einfach unterschieden werden. Dazu wird das Signal mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und ein Drehrichtungssignal in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis erzeugt. Vorzugsweise wird das Signal mit zwei vorgegebenen Schwellenwerten verglichen, um ein Drehrichtungssignal für beide Drehrichtungen erzeugen zu können. Überschreitet das gemessene Signal beispielsweise einen positiven, oberen Schwellenwert O, bedeutet dies, dass sich der Körper 1 in Bezug auf den Sensor 3 nach links bewegt (Fig. 3A). Überschreitet das gemessene Signal dagegen einen negativen, unterem Schwellenwert U, bedeutet dies, dass sich der Körper 1 in Bezug auf den Sensor 3 nach rechts bewegt (Fig. 2A). Dies wird im folgenden weiter erläutert. In contrast, only one signal is generated in a sawtooth, namely through the edge of the sawtooth, which rises steeply. Due to the flat ramp of the sawtooth, no signal is generated in the sensor. (More precisely, the signal level of the ramp is considerably lower than the signal generated by the edge.) Since the edge of the sawtooth that generates the signal is a rising edge or a falling edge, depending on the direction of rotation, there are only positive signals in one direction of rotation and in that other direction of rotation only negative signals. The direction of rotation of the shaft can be easily distinguished based on the polarity of the signals. For this purpose, the signal is compared with a predetermined threshold value and a direction of rotation signal is generated as a function of the comparison result. The signal is preferably compared with two predetermined threshold values in order to be able to generate a direction of rotation signal for both directions of rotation. If, for example, the measured signal exceeds a positive, upper threshold value O, this means that the body 1 moves to the left in relation to the sensor 3 ( FIG. 3A). If, on the other hand, the measured signal exceeds a negative, lower threshold value U, this means that the body 1 moves to the right in relation to the sensor 3 ( FIG. 2A). This is explained further below.

In Fig. 2B und 3B ist oben der kürzeste Abstand zwischen dem Signalaufnehmer 3 und dem Auslöser 4 dargestellt, darunter ist der Verlauf des Ausgangssignals des Signalaufnehmers 3 gezeigt. Aufgrund der unsymmetrischen Form des Auslösers 4 ist der kürzeste Abstand zwischen ihm und dem Signalaufnehmer 3 eine Sägezahnfunktion. Dementsprechend ist das Ausgangssignal des Signalaufnehmers 3 unsymmetrisch. In Fig. 2B ist der Signalverlauf für eine Bewegung des Körpers 1 nach rechts gegenüber dem Signalaufnehmer 3 gezeigt, in Fig. 3B ist der Signalverlauf für eine Bewegung nach links gezeigt. In Fig. 2B and 3B, the shortest distance between the signal pickups 3 and the shutter 4 is shown above, including the profile of the output signal of the signal receiver 3 is shown. Due to the asymmetrical shape of the trigger 4 , the shortest distance between it and the signal pickup 3 is a sawtooth function. Accordingly, the output signal of the signal pickup 3 is asymmetrical. FIG. 2B shows the signal curve for a movement of the body 1 to the right opposite the signal pickup 3 , and FIG. 3B shows the signal curve for a movement to the left.

Wenn in Fig. 2A der Auslöser 4 von links kommend sich dem Signalaufnehmer 3 nähert, so verringert sich der Abstand zwischen beiden sehr schnell, d. h. das Ausgangssignal des Aufnehmers 3 springt unmittelbar auf einen negativen Extremwert. Der negative Extremwert ist jeweils unter einer vertikalen Linie in der oberen Darstellung in Fig. 2B dargestellt, die den geringsten Abstand zwischen Signalaufnehmer 3 und Auslöser 4 anzeigt. Durch die in Anschluss langsam abfallende Rampe 5 des Auslösers 4 wird in dem Signalaufnehmer 3 kein Signal erzeugt, zumindest kein vergleichbar hohes Signal wie durch die Kante 6. If in Fig. 2A, the shutter button 4 coming from the left to the signal sensor 3 passes, so the distance between both is reduced very fast, ie the output signal of the pickup 3 immediately jumps to a negative extreme value. The negative extreme value is shown in each case below a vertical line in the upper illustration in FIG. 2B, which indicates the smallest distance between signal pickup 3 and trigger 4 . Due to the slowly falling ramp 5 of the trigger 4 , no signal is generated in the signal pickup 3 , at least not a signal as high as the edge 6 .

Umgekehrt nähert sich in Fig. 3A der Auslöser 4 erst mit seiner langsam ansteigenden Rampe 5 dem Signalaufnehmer 3, und der Abstand zwischen dem Sensor und dem Auslöser verringert sich nur langsam. Durch die langsame Abstandsänderung zwischen Auslöser 4 und Signalaufnehmer 3 wird kein Signal in dem Signalaufnehmer 3 erzeugt. Erst wenn sich der Abstand zwischen Auslöser 4 und Signalaufnehmer 3 schnell ändert, wird ein Signal in dem Signalaufnehmer 3 erzeugt, dessen Absolutwert deutlich über dem Rauschen liegt. Dies ist der Fall, wenn die steile Kante 6 erreicht ist und sich der Abstand zwischen dem Auslöser 4 und dem Signalaufnehmer 3 in kurzer Zeit stark vergrößert. Dementsprechend ergibt sich ein Ausgangssignal, das am höchsten Punkt der Rampe bei der plötzlichen Vergrößerung des Abstandes zwischen beiden auf einen positiven Maximalwert steigt. Conversely, in FIG. 3A, the trigger 4 only approaches the signal pick-up 3 with its slowly rising ramp 5 , and the distance between the sensor and the trigger decreases only slowly. Due to the slow change in distance between the trigger 4 and the signal pickup 3 , no signal is generated in the signal pickup 3 . Only when the distance between the trigger 4 and the signal pick-up 3 changes rapidly is a signal generated in the signal pick-up 3 , the absolute value of which is clearly above the noise. This is the case when the steep edge 6 is reached and the distance between the trigger 4 and the signal pickup 3 increases rapidly in a short time. Accordingly, there is an output signal which rises to a positive maximum value at the highest point of the ramp when the distance between the two is suddenly increased.

Wie in Fig. 2B und Fig. 3B zu sehen ist, lassen sich also die Signale je nach Bewegungsrichtung bzw. Drehrichtung des Körpers 1 in Bezug auf den Sensor 3 anhand ihres Vorzeichens unterscheiden. Es lässt sich bei jeder Zahnflanke sofort entscheiden, ob der Motor die Drehrichtung umgekehrt hat und z. B. keine Zündung erfolgen darf. Gezündete Rückschläge und daraus resultierende Motorschäden lassen sich so vermeiden. Die genaue Form der Auslöser 4 ist dabei unerheblich: wird der Auslöser z. B. als "Sägezahn" ausgeführt, treten je nach Drehrichtung nur steigende oder nur fallende Flanken auf. Die flache Rampe des "Sägezahns" lässt sich deutlich von den steilen Flanken unterscheiden. So hat z. B. das Signal eines induktiven Sensors im Bereich der Rampe 5 aufgrund der geringeren Flussänderung des Magnetfelds eine deutlich niedrigere Amplitude als an der steilen Kante 6. 3B as seen in Fig. 2B and Fig., That is, the signals can be, depending on the direction of motion or direction of rotation of the body 1 with respect to the sensor 3 are different according to their sign. With each tooth flank, you can immediately decide whether the motor has reversed the direction of rotation and, for example, B. no ignition may occur. Fired setbacks and resulting engine damage can be avoided in this way. The exact shape of the trigger 4 is irrelevant: the trigger z. B. executed as a "sawtooth" occur depending on the direction of rotation only rising or falling edges. The flat ramp of the "sawtooth" can be clearly distinguished from the steep flanks. So z. B. the signal of an inductive sensor in the area of the ramp 5 due to the smaller flux change in the magnetic field has a significantly lower amplitude than on the steep edge 6 .

Verschiedene Messprinzipien können angewendet werden. Der Signalaufnehmer 3 kann ein induktiver Signalaufnehmer sein. In diesem Fall unterscheiden sich die magnetische Permeabilität µA des Auslösers 4 von der magnetischen Permeabilität µK des Körpers 1. Insbesondere kann ein derartiger Auslöser 4 Teil des sich bewegenden Körpers 1 sein, so dass er sich geometrisch von diesem nicht unterscheidet und vollständig integriert ist. Dies ist von Vorteil, wo vorspringende Teile oder Aussparungen z. B. in einer Welle zu Unwuchten führen bzw. ein mechanisches Hindernis darstellen. Different measuring principles can be applied. The signal pickup 3 can be an inductive signal pickup. In this case, the magnetic permeability μA of the trigger 4 differs from the magnetic permeability μK of the body 1 . In particular, such a trigger 4 can be part of the moving body 1 , so that it does not differ geometrically from it and is completely integrated. This is an advantage where protruding parts or recesses e.g. B. lead to imbalance in a shaft or represent a mechanical obstacle.

Analog zu einem magnetischen Signalaufnehmer 3 kann ein kapazitiver Signalaufnehmer verwendet werden, bei dem sich die Dielektrizitätskonstante εA des Auslösers 4 von der Dielektrizitätskonstante εK des Körpers 1 unterscheidet. Analogous to a magnetic signal pickup 3 , a capacitive signal pickup can be used, in which the dielectric constant εA of the trigger 4 differs from the dielectric constant εK of the body 1 .

Ein sehr robuster Signalaufnehmer 3 ist ein optischer Signalaufnehmer, mit dem von einer als Auslöser 4 dienenden reflektierenden Oberfläche zurückgeworfenes Licht erfasst wird. Diese Art der Näherungsmessung bietet sich an, wo extreme Temperaturschwankungen und/oder Erschütterungen auftreten können. A very robust signal pickup 3 is an optical signal pickup, with which light reflected back from a reflecting surface serving as trigger 4 is detected. This type of proximity measurement is ideal where extreme temperature fluctuations and / or shocks can occur.

Es versteht sich, dass die Sägezähne nicht - wie in Fig. 2B und 3B dargestellt - einander kontinuierlich folgen müssen, sondern es können größere Abstände zwischen den Zähnen eingehalten werden. Bezugszeichen 1 Körper
2 Oberfläche des Körpers
3 Signalaufnehmer, Sensor
4 Auslöser, Zahn
5 Unsymmetrie des Auslösers, langsam ansteigende Rampe
6 steile Kante
O oberer Schwellenwert
U unterer Schwellenwert
It goes without saying that the saw teeth do not have to follow one another continuously, as shown in FIGS. 2B and 3B, but larger distances between the teeth can be maintained. Reference number 1 body
2 surface of the body
3 signal sensors, sensor
4 triggers, tooth
5 Trigger asymmetry, slowly increasing ramp
6 steep edge
O upper threshold
U lower threshold

Claims

1. Device for detecting the speed and direction of movement of a body ( 1 ), which comprises a signal pick-up ( 3 ) and at least one trigger ( 4 ) on a surface ( 2 ) of the body ( 1 ), characterized in that the shape of the trigger ( 4 ) is asymmetrical, so that the signal detected by the signal sensor ( 3 ) differs depending on the direction of movement of the body ( 1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the trigger ( 4 ) has a steep edge ( 6 ) and a slowly rising ramp ( 5 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal sensor ( 3 ) is an inductive signal sensor and the magnetic permeability µA of the trigger ( 4 ) differs from the magnetic permeability µK of the body ( 1 ).

4. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal sensor ( 3 ) is an optical signal sensor and the trigger ( 4 ) has a reflective surface.

5. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the signal pickup ( 3 ) is a capacitive signal pickup and the dielectric constant εA of the trigger ( 4 ) differs from the dielectric constant εK of the body ( 1 ).

6. A method for detecting the speed and direction of movement of a body ( 1 ) with a signal pick-up ( 3 ) and at least one trigger ( 4 ) on a surface ( 2 ) of the body ( 1 ), the shape of the trigger ( 4 ) being asymmetrical, that includes the steps:
Detecting a signal output by the signal pickup,
Comparing a signal parameter of the signal with at least one predetermined threshold value (O, U) and generating a direction of rotation signal as a function of the comparison result.

7. The method according to claim 6, wherein when a first is exceeded Threshold (O) by the signal parameter a first Direction of rotation signal is generated and when a second is exceeded Threshold (U) by the signal parameter a second Direction of rotation signal is generated.

8. The method according to claim 6 or 7, wherein the signal sensor ( 3 ) works inductively and the signal parameter is the absolute value of an output voltage of the signal sensor ( 3 ).