DE3133053A1

DE3133053A1 - Angle (angular) resolver (angle-of-rotation transducer)

Info

Publication number: DE3133053A1
Application number: DE19813133053
Authority: DE
Inventors: Erfinder Wird Nachtraeglich Benannt Der
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-21
Publication date: 1982-04-08
Also published as: JPH0140928B2; JPS57118111A; DE3133053C2

Abstract

An angle resolver is specified which has a housing, a movable element which is mounted rotatably on the housing, a permanent magnet mounted on the movable element, a soft magnetic part adjacent to the permanent magnet, and an electric coil wound onto the soft magnetic part. The movable element tracks an angle of rotation or an angular offset of an external object, as a result of which the permanent magnet moves with respect to the soft magnetic part in such a way that a change is caused thereon with respect to the external magnetic flux. This change in the external flux causes a corresponding change in a time interval from the application of a voltage to the electric coil until a specific level of coil current is reached. The change in the time interval is measured in order to determine the angle of rotation brought about by the external object. The soft magnetic part is preferably formed from an amorphous soft magnetic material. Various exemplary embodiments of the angle resolver are described.

Description

Drehwinkelfühler Rotation angle sensor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehwirlke Ifüh ler, der iln Ansprechen auf von dem Fühler erfai3te Drehwinkel entsprechende elektrische Signale abgibt.The invention relates to a Drehwirlke Ifüh ler, the iln Responding to electrical signals corresponding to the angle of rotation detected by the sensor gives away.

Ein bekannter Fühler dieser Art hat einen bewegbaren Körper, der an einer Drehachse im Winkel versetzbar ist, und ein Potentiometer, dessen Schleifer mit dem bewegbaren Körper verbunden ist. Bei diesem Fühler ergibt das Potentiometer eine dem Ausmaß der Winkelverstellung des bewegbaren Körpers entsprechende analoge Ausgangsspannung. Bei dem Fühler dieser Art ist es anzustreben, daß das Potentiometer einen Diinnfilm-Widerstand bzw. eine dünne Widerstandsschicht rnit hoher Abriebfetigkeit hat.A known sensor of this type has a movable body that is attached to an axis of rotation can be angularly displaced, and a potentiometer, its wiper is connected to the movable body. With this sensor, the potentiometer results an analog one corresponding to the amount of angular displacement of the movable body Output voltage. With the sensor of this type it is desirable that the potentiometer a thin film resistor or a thin resistor layer with high abrasion resistance Has.

Ferner soll das Potentiorneter einen gleichmäßig der von dem Schleifer eingenommenen Stellung entsprechenden Ausgangsspannungspegel abgeben. Ferner soll das den bewegbaren Körper mit dem Schleifer verbindende Verbindungsele- ment mit zuverlässiger Beständigkeit arbeiten, ohne daß lose Verbindung bzw. Spiel entsteht. Weiterhin soll der Kontakt zwischen dem Schleifer und der Widerstandsschicht mit ausreichender Festigkeit gebildet werden, damit die beiden Kontaktteile irgendwelchen Vibrationen oder Stößen widerstehen können.Furthermore, the potentiometer should have a uniformity to that of the grinder given position emit corresponding output voltage level. Furthermore should the connecting element connecting the movable body to the slider ment work with reliable resistance without creating a loose connection or play. Furthermore, the contact between the wiper and the resistance layer should be sufficient strength are formed so that the two contact parts any Can withstand vibrations or shocks.

Bei dem bekannten Fühler wird jedoch der Kontakt zwischen dem Schleifer und der Widerstandsschicht in dem Potentiometer unter Andruck hervorgerufen, so daß mit der Zeit eine Abnutzung eines der beiden Kontaktelemente oder beider Kontaktelemente auftritt; bei Vibrationen oder Stößen gibt das Potentiometer im Ansprechen auf die Winkelverstellung des bewegbaren Körpers unter Umständen falsche oder ungeeignete Ausgangsspannungen ab.In the known sensor, however, the contact between the grinder and the resistance layer in the potentiometer caused under pressure, so that over time wear of one of the two contact elements or both contact elements occurs; in the event of vibrations or shocks, the potentiometer responds to the Angular adjustment of the movable body may be incorrect or unsuitable Output voltages.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehwinkelfühler zu schaffen, der in dem mechanisch/elektrischen Wandlersystem zur Umsetzung mechanischer Änderungen in entsprechende elektrische Signale eine berührungslose Umsetzvorrichtung enthält, durch die die Notwendigkeit einer mechanischen Kontaktvorrichtung aufgehoben wird.The invention is based on the object of a rotation angle sensor create that in the mechanical / electrical converter system to implement mechanical Changes in corresponding electrical signals a non-contact converting device contains, which eliminated the need for a mechanical contact device will.

Ferner soll der erfindungsgemäße Drehwinkelfühler mit hoher Festigkeit aufgebaut sein, um ihn damit gegenüber Vibrationen und Stößen widerstandsfähig zu machen.Furthermore, the rotation angle sensor according to the invention should have high strength be constructed to make it resistant to vibrations and shocks do.

Weiterhin soll der erfindungsgemäße Drehwinkelfühler eine verhältnismäßig einfache elektrische Verarbeitung der von dem Fühler erzeugten elektrischeh Drehwinkel-Meßsigrille erlauben.Furthermore, the rotation angle sensor according to the invention should be a relatively simple electrical processing of the electrical rotation angle measuring groove generated by the sensor allow.

Mit der Erfindung soll ferner ein Drehwinkelfühler geschaffen werden, der die Umsetzung und Verarbeitung von erfaßten Drehwinkel-Daten mittels einer integrierten Schaltung hohen Integrationsgrads (LSI) der bei Mikrocom- putern verwendeten Art ermöglicht, die verhältnismäßig einfach programmierte logische Schaltungen enthält.With the invention, a rotation angle sensor is also to be created, the implementation and processing of recorded angle of rotation data by means of an integrated High degree of integration (LSI) circuit of the microcom- putter The type used enables the relatively simple programmed logic circuits contains.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Drehwinkelfühler gelöst, der ein Gehäuse, einen von dem Gehäuse drehbar gelagerten bewegbaren Körper, mindestens ein fest in dem Gehäuse angebrachtes weichmagnetisches Teil, das eine elektrische Spule trägt, und einen nahe dem weichmagnetischen Teil angeordneten, an dem bewegbaren Körper befestigten Permanentmagneten aufweist. Bei einem Ausführungsbeispiel des Drehwinkelfühlers sind das weichmagnetische Teil und der Permanentmagnet so angeordnet, daß eine Winkelverstellung des bewegbaren Körpers eine gegenseitige relative Verschwenkung der beiden Bauelemente herbeiführt, wobei die Achsen des weichmagnetischen Teils und des Permanentmagneten die Drehachse des bewegbaren Körpers schneiden. Bei weiteren Ausführungsbeispielen des Drehwinkelfühlers sind das weichmagnetische Teil und der Permanentmagnet exzentrisch bezüglich des bewegbaren Körpers so angeordnet, daß eine Winkelverstellung des bewegbaren Körpers ihre gegenseitige Annäherung oder Entfernung ergibt. Das weichmagnetische Teil hat eine kleine Querschnittsfläche, die ein leichtes Erreichen seiner magnetischen Sättigung erlaubt. Die elektrische Spule erhält eine Windungsanzahl, die groß genug ist, die magnetische Sättigung des weichmagnetischen Teils herbeizuführen, wenn eine verhältnismäßig niedrige Spannung an die Spule angelegt wird und dadurch ein schwacher Erregungsstrom über die Spule geleitet wird. Die Abmessung des Permanentmagneten werden in Abhängigkeit von der Versetzung des Permanentmagneten in seinem vorbestimmten Bewegungsbereich so weit verringert, daß der Permanentmagnet an dem weichmagnetischen Teil ein Magnetfeld ausreichender Stärke errichten kann.The object is achieved according to the invention with a rotation angle sensor, the one housing, one of the housing rotatably mounted movable body, at least a permanently attached in the housing soft magnetic part, which is an electrical Coil carries, and arranged near the soft magnetic part, on the movable Has body attached permanent magnets. In one embodiment of the Rotation angle sensor, the soft magnetic part and the permanent magnet are arranged in such a way that an angular adjustment of the movable body a mutual relative pivoting of the two components, the axes of the soft magnetic part and the permanent magnet intersect the axis of rotation of the movable body. With more Embodiments of the rotation angle sensor are the soft magnetic part and the Permanent magnet arranged eccentrically with respect to the movable body so that an angular adjustment of the movable body their mutual approach or Distance results. The soft magnetic part has a small cross-sectional area, which allows easy reaching of its magnetic saturation. The electric Coil receives a number of turns that is large enough for magnetic saturation of the soft magnetic part when a relatively low voltage is applied to the coil and thereby a weak excitation current across the coil is directed. The dimensions of the permanent magnet are dependent on the Displacement of the permanent magnet in its predetermined range of motion so far reduces that the permanent magnet on the soft magnetic part a magnetic field can build sufficient strength.

Ein Zeitintervall T vom Beginn des Anlegens einer Spannung an die um das weichmagnetische Teil gewickelte Spule bis zum Erreichen der magnetischen Sättigung des weichmagnetischen Teils kann durch die folgende Näherungsgleichung ausgedrückt werden: T = N zum ~ Q (1) E wobei E die an die Spule angelegte Spannung ist, N die Windungsanzahl der Spule ist, 6m der maximale magnetische Fluß (Sättigungsfluß) ist und x der durch ein äußeres Magnetfeld verursachte Fluß ist.A time interval T from the beginning of the application of voltage to the Coil wound around the soft magnetic part until it reaches the magnetic part Saturation of the soft magnetic part can be calculated by the following approximation equation expressed as: T = N for ~ Q (1) E where E is the voltage applied to the coil is, N is the number of turns of the coil, 6m is the maximum magnetic flux (saturation flux) and x is the flux caused by an external magnetic field.

Aus der vorstehenden Gleichung ist leicht ersichtlich, daß durch ein Bewegen des Permanentmagneten eine Änderung des Flusses #x hervorgerufen wird, wodurch das Zeitintervall T geändert wird. Im einzelnen ergibt ein der Winkelverstellung des bewegbaren Körpers entsprechendes Bewegen des Permanentmagneten eine dementsprechende Änderung des äußeren Magnetflusses fx an dem weichmagnetischen Teil, was eine dementsprechende Änderung des Zeitintervalls T von dem Anlegen einer Spannung an die Spule bis zu dem Erreichen eines vorgegebenen Spulenerregungsstrom-Pegels bewirkt. Aufgrund dieser Betrachtung erhält der erfindungsgemäße Drehwinkelfühler eine elektrische Schaltung oder eine elektronische Halbleitereinrichtung, die das Zeitintervall T mißt und ein dem ermittelten Zeitintervall T entsprechendes elektrisches Ausgangssignal abgibt, das durch einen Spannungspegel oder einen digitalen Code dargestellt ist.From the above equation it can be easily seen that by a Moving the permanent magnet causes a change in the flux #x, whereby the time interval T is changed. In detail one results in the angle adjustment of the movable body corresponding movement of the permanent magnet a corresponding movement Change in the external magnetic flux fx at the soft magnetic part, which is a corresponding Change in the time interval T from the application of a voltage to the coil up to causes a predetermined coil excitation current level to be reached. Based on these Consideration, the rotation angle sensor according to the invention receives an electrical circuit or a semiconductor electronic device which measures the time interval T and emits an electrical output signal corresponding to the determined time interval T, which is represented by a voltage level or a digital code.

Bei den vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Drehwinkelfühlers wird zur Bildung des weichmagnetischen Teils vorteilhaft ein amorphes magnetisches Material verwendet. Da gewöhnlich das amorphe mag- netische Material durch Abschrecken aus einem Flüssigphasen-Metall gewonnen werden muß, wird es zu dünnen Blättern geformt. In magnetischer Hinsicht ist das Material ferromagnetisch und hat hohe Permeabilität (Iumax03 und hohe magnetische Sättigung. Ferner hat es eine geringe Koerzitivkraft ( <: 1,0 Oe), während es mechanisch fest ist und eine hohe Bruchfestigkeit hat. Andere Eigenschaften sind seine Elastizität und seine Reproduzierbarkeit bzw. Formbeständigkeit. Diese Eigenschaften des amorphen magnetischen Materials entsprechen den mechanischen und elektrischen Erfordernissen bei dem erfindungsgemäßen Drehwinkelfühler. Daher wird durch die Verwendung dieses Materials die elektrische Verarbeitung von Signalen erleichtert und die Genauigkeit hinsichtlich der Ermittlung der Größe des Zeitintervalls T verbessert.In the preferably selected embodiments of the invention The angle of rotation sensor is advantageously an amorphous one to form the soft magnetic part magnetic material used. Since the amorphous mag- netic Material must be obtained from a liquid phase metal by quenching it shaped into thin sheets. From a magnetic point of view, the material is ferromagnetic and has high permeability (Iumax03 and high magnetic saturation. Furthermore, it has a low coercive force (<: 1.0 Oe) while it is mechanically strong and has a high breaking strength. Other properties are its elasticity and its Reproducibility or dimensional stability. These properties of the amorphous magnetic Materials correspond to the mechanical and electrical requirements of the invention Rotation angle sensor. Hence, by using this material, the electrical Processing of signals facilitated and the accuracy in terms of determination the size of the time interval T improved.

Ferner erlaubt die Verwendung des Materials ein verhältnismäßig einfaches Herstellungsverfahren, während das weichmagnetische Teil widerstandsfähiger gegenüber Vibrationen und Stößen wird. Derartige weichmagnetische Materialien sind in dem Artikel "Soft Magnetic Properties of Metallic Glasses - Recent DevelopmentS' J.Appl. Phys.Furthermore, the use of the material allows a relatively simple Manufacturing process, while the soft magnetic part is more resistant to it Vibration and shock will. Such soft magnetic materials are in the Article "Soft Magnetic Properties of Metallic Glasses - Recent Developments" J.Appl. Phys.

50(3), März 1979, Seiten 1551-1556 von Hasegawa u.a. beschrieben. Weichmagnetische Materialien werden unter der Handelsbezeichnung METGLAS (TM) von der Allied Chemical Corp. vertrieben.50 (3), March 1979, pp. 1551-1556 by Hasegawa et al. Soft magnetic materials are sold under the trade name METGLAS (TM) by of Allied Chemical Corp. expelled.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments Referring to the drawing explained in more detail.

Fig. 1 a ist eine Längsschnittansicht eines Drehwinkelfühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.Fig. 1 a is a longitudinal sectional view of a rotation angle sensor according to a first embodiment.

Fig. 1 b ist eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie Ib-Ib in Fig. la.Fig. 1b is a view of a section along the line Ib-Ib in Fig. La.

Fig. 2 a ist ein Schaltbild einer an den in den Fig.Fig. 2a is a circuit diagram of one of the in Figs.

la und lb gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektrischen Signalverarbeitungsschaltung, die eine analoge Ausgangsspannung abgibt, deren Pegel einer erfaßten Winkelverstellung entspricht. La and lb shown rotation angle sensor to be connected electrical Signal processing circuit that emits an analog output voltage, its level corresponds to a detected angular displacement.

Fig. 2 b ist eine Darstellung der Signalkurvenform des Eingangs- und des Ausgangssignals der in Fig.Figure 2b is an illustration of the input and signal waveforms of the output signal in Fig.

2a gezeigten elektrischen Signalverarbeitungsschaltung. 2a electrical signal processing circuit shown.

Fig. 3 a ist ein Schaltbild einer an den in den Fig.Fig. 3a is a circuit diagram of one of the in Figs.

la und lb gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektrischen Schaltung, die Ausgangsimpulse mit einer auf entsprechende Eingangsimpulse bezogenen zeitlichen Verzögerung abgibt, die einer Winkelverstellung entspricht. La and lb shown rotation angle sensor to be connected electrical Circuit, the output pulses with a related to corresponding input pulses gives a time delay that corresponds to an angle adjustment.

Fig. 3 b zeigt Signalkurvenformen des Eingangs- und des Ausgangssignals der in Fig. 3a gezeigten Schaltung.Fig. 3b shows signal waveforms of the input and output signals the circuit shown in Fig. 3a.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild eines Zählerschaltungsaufbaus, der ein digitales Codesignal abgibt, das eine Zeitdifferenz bzw.Verzögerungszeit td zwischen einem Eingangsimpuls und, einem Ausgangsimpuls der in der Fig. 3a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung darstellt.Fig. 4 is a block diagram of counter circuitry showing emits a digital code signal that shows a time difference or delay time td between an input pulse and an output pulse of the one shown in Fig. 3a electrical processing circuit represents.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer an den in den Fig.Fig. 5 is a block diagram of one of the types shown in Figs.

la und lb gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektronischen Verarbeitungseinheit mit einem Einzelbaustein-Mikrocomputer, der eine Zeitverzögerung berechnet, nach der in Bezug auf eine an die elektrische Spule in dem Fühler angelegte Impulsspannung ein Spulenstrom-Impuls anzusteigen beginnt. la and lb shown rotation angle sensor to be connected electronic Processing unit with a single-component microcomputer, the one Time Delay calculated according to the one applied to the electrical coil in the probe with respect to one Pulse voltage a coil current pulse begins to rise.

Fig. 6 a ist eine perspektivische Ansicht, die Relativlagen veranschaulicht, welche ein Permanentmagnet 15 in Bezug auf ein in den Fig. la und lb gezeigtes weichmagnetisches Teil 21 einnimmt.Fig. 6 a is a perspective view illustrating relative positions, which a permanent magnet 15 in relation to a soft magnetic shown in Figs. La and lb Part 21 occupies.

Fig. 6 b ist eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in Fig. 6a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in Fig. 2a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messen einer Spannung Ve als Funktion eines Drehwinkels s erzielt werden.Figure 6b is a graphical representation of data generated using the arrangement shown in Fig. 6a in connection with the electrical shown in Fig. 2a Processing circuit by measuring a voltage Ve as a function of a rotation angle s can be achieved.

Fig. 6 c ist eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in der Fig. 6a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in der Fig. 3a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messen einer Verzögerungszeit td zwischen Eingangs- und Ausgangsimpulsen als Funktion des Drehwinkels e erzielt werden.Figure 6c is a graphical representation of data generated using the arrangement shown in Fig. 6a in conjunction with that shown in Fig. 3a electrical processing circuit by measuring a delay time td between Input and output pulses can be achieved as a function of the angle of rotation e.

Fig. 7 a ist eine Längsschnittansicht eines Drehwinkelfühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.FIG. 7 a is a longitudinal sectional view of a rotation angle sensor according to FIG a second embodiment.

Fig. 7 b ist eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie VIIb-VIIb in der Fig. 7a.Fig. 7b is a view of a section along the line VIIb-VIIb in Fig. 7a.

Fig. 7 c ist eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie VIIc-VIIc in Fig. 7b.Fig. 7c is a view of a section along the line VIIc-VIIc in Fig. 7b.

Fig. 8 a ist ein Schaltbild einer an den in den Fig.Fig. 8a is a circuit diagram of one of the in Figs.

7a bis 7c gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung, die eine analoge Ausgangsspannung abgibt, deren Pegel einer ermittelten Winkelverstellung entspricht. 7a to 7c shown rotation angle sensor to be connected electrical Processing circuit that emits an analog output voltage, the level of which is a determined angular adjustment corresponds.

Fig. 8 b ist ein Blockschaltbild einer an den in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektrischen Verarbeitungsschaltung, die ein digitales Codesignal abgibt, das einer ermittelten Winkelverstellung entspricht.Figure 8b is a block diagram of one of those in Figures 7a through 7c shown rotation angle sensor to be connected electrical processing circuit, which emits a digital code signal that corresponds to a determined angular adjustment.

Fig. 8 c ist ein Blockschaltbild einer an den in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelfühler anzuschließenden elektronischen logischen Verarbeitungseinheit, die ein digitales Codesignal abgibt, das einer ermittelten Winkelverstellung entspricht.Figure 8c is a block diagram of one of those in Figures 7a through 7c the shown rotation angle sensor to be connected to the electronic logic processing unit, which emits a digital code signal that corresponds to a determined angular adjustment.

Fig. 9 a ist eine perspektivische Ansicht, die Relativlagen veranschaulicht, die ein Permanentmagnet 15 in Bezug auf in den Fig. 7a bis 7c gezeigte weichmagnetische Teile 21 und 35 einnimmt.Fig. 9a is a perspective view illustrating relative positions, a permanent magnet 15 in relation to the soft magnetic shown in FIGS. 7a to 7c Parts 21 and 35 occupies.

Fig. 9 b ist eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in Fig. 9a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in Fig. 8a gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messung einer Spannung Ve als Funktion eines Drehwinkels e erzielt werden.Figure 9b is a graphical representation of data generated using the arrangement shown in Fig. 9a in connection with the electrical shown in Fig. 8a Processing circuit by measuring a voltage Ve as a function of an angle of rotation e can be achieved.

Fig. 9 c ist eine graphische Darstellung von Daten, die unter Verwendung der in der Fig. 9a gezeigten Anordnung in Verbindung mit der in der Fig. 8b gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung durch Messen einer Verzögerungszeit td zwischen Eingangs- und Ausgangsimpulsen als Funktion des Drehwinkels e erzielt werden.Figure 9c is a graphical representation of data generated using the arrangement shown in Fig. 9a in connection with that shown in Fig. 8b electrical processing circuit by measuring a delay time td achieved between input and output pulses as a function of the angle of rotation e will.

Fig. 10 a ist eine Längsschnittansicht eines Drehwinkelfühlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.10 a is a longitudinal sectional view of a rotation angle sensor according to a third embodiment.

Fig. 10 b ist eine Ansicht eines Schnitts längs der Linie Xb-Xb in der Fig. lOa.Fig. 10b is a view of a section along the line Xb-Xb in of Fig. 10a.

In der Zeichnung sind durchgehend durch alle Darstellungen identische oder einander entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet; im Einzelnen stellen die Fig. la und Ib ein erstes Ausführungsbeispiel des Drehwinkelfühlers dar. Ein allgemein mit 1 bezeichneter Drehwinkelfühler hat ein Gehäuse 2 mit einem becherförmigen bzw. Becherteil 3 und einem Deckelteil 4, die beide aus einem unmagnetischen Material wie einem Kunstharz hergestellt sind und mittels einer geeigneten Befestigungsvorrichtung miteinander verbunden sind. Der Becherteil 3 und der Deckelteil 4 sind miteinander über einen zwischengesetzten Dichtungsring 6 verbunden, der das Eindringen von Wasser,Staub oder anderen Fremdstoffen ins Innere des Gehäuses 2 über die Verbindungsstellen verhindert. Der Deckelteil 4 hat einen mittigen Vorsprung 7, der aus dem Teil nach außen ragt und eine mittige gestufte Öffnung 8 hat, die sich der Länge nach durch den Vorsprung erstreckt. Der Mittelvorsprung 7 nimmt in der Mittelöffnung 8 eine Eingangswelle 10 eines bewegbaren Körpers 9 auf und stützt das innere Ende der Eingangswelle 10 ab. Der bewegbare Körper 9 ist mit der Eingangswelle 10 und einer Aufnahme 12 zur Aufnahme eines Permanentmagneten 15 ausgebildet. Die Permanentmagnet-Aufnahme 12 ist mit Hilfe einer Schraube 11 an dem inneren Ende der Eingangswelle 10 befestigt. Die Etngangsweile 10 und die Permanentmagnet-Aufnahme 12 bestehen beide aus unmagnetischem Material. Die Eingangswelle 10 hat einen äußeren abgestuften Umfangsabschnitt 13, der gegen einen inneren Stufenabschnitt des Mittelvorsprungs 7 stößt. Auf diese Weise wird durch den gegenseitigen Anstoß der gestuften Abschnitte eine axiale Bewegung des bewegbaren Körpers 9 in dem Gehäuse 2 in Bezug auf den Deckelteil 4 nach innen zu verhindert. Eine axiale Auswärtsbewegung des bewegbaren Körpers 9 wird durch die Aufnahme 12 verhindert.In the drawing, all representations are identical or corresponding parts are denoted by the same reference numerals; in the FIGS. 1 a and 1 b show a first exemplary embodiment of the rotation angle sensor is. A generally designated 1 rotation angle sensor has a housing 2 with a cup-shaped or cup part 3 and a cover part 4, both of which consist of a non-magnetic Material such as a synthetic resin are made and by means of a suitable fastening device are connected to each other. The cup part 3 and the lid part 4 are with each other Connected via an intermediate sealing ring 6, which prevents the ingress of water and dust or other foreign matter into the interior of the housing 2 via the connection points prevented. The cover part 4 has a central projection 7, which from the part after protrudes outside and has a central stepped opening 8, which extends lengthwise through extends the protrusion. The central projection 7 takes in the central opening 8 Input shaft 10 of a movable body 9 and supports the inner end of the input shaft 10 from. The movable body 9 is provided with the input shaft 10 and a receptacle 12 designed to accommodate a permanent magnet 15. The permanent magnet holder 12 is by means of a screw 11 at the inner end of the Input shaft 10 attached. The entrance shaft 10 and the permanent magnet holder 12 exist both made of non-magnetic material. The input shaft 10 has an outer stepped one Circumferential portion 13 against an inner step portion of the central projection 7 comes across. In this way, the stepped sections abut against each other an axial movement of the movable body 9 in the housing 2 with respect to the Cover part 4 prevented to the inside. An axially outward movement of the movable Body 9 is prevented by the receptacle 12.

An dem Außenumfang der Eingangswelle 10 ist ein kreisförmiger Dichtungsring 14 angebracht, der das Eindringen von Wasser oder Staub in das Gehäuse 2 verhindert. Die Permanentmagnet-Aufnahme 12 des bewegbaren Körpers 9 dient dazu, den Permanentmagneten 15 festzuhalten. An der Innenwand des Becherteils 3 ist mit Hilfe jeweiliger Schrauben 18 bzw. 19 ein Paar Anschlußplatten 16 und 17 angebracht, die beide aus elektrisch leitendem unmagnetischen Material bestehen. Die Anschlußplatten halten zwischeneinander einen Spulenkörper 20 aus unmagnetischem Material fest. Der Spulenkörper 20 hat eine mittige Durchgangsöffnung für die feste Aufnahme eines langgestreckten weichmagnetischen Teils 21 und einen Isolator 22, der die Spulenkörper-Einheit gegen die Anschlußplatten 16 und 17 elektrisch isoliert. Um den Spulenkörper 20 ist eine elektrische Spule 23 gewickelt, deren entgegengesetzte Windungsenden elektrisch an die jeweiligen Anschlußplatten 16 bzw. 17 angeschlossen sind. Von den Anschlußplatten wegführende Zuleitungsdrähte 25 und 26 führen durch einen in eine Höhlung 26 in dem Becherteil 3 eingebetteten Dichtungsstopfen 27 hindurch und ragen derart durch eine Öffnung in dem Gehäuse 2 nach außen, daß das Innere des Gehäuses wasserdicht gehalten ist.On the outer periphery of the input shaft 10 is a circular sealing ring 14 attached, which prevents the ingress of water or dust into the housing 2. The permanent magnet holder 12 of the movable body 9 serves to hold the permanent magnet 15 to hold on. On the inner wall of the cup part 3 is with the help of respective screws 18 and 19, a pair of terminal plates 16 and 17 attached, both of which are made electrically conductive non-magnetic material. The connection plates hold between each other a bobbin 20 made of non-magnetic material. The bobbin 20 has a central through opening for the fixed reception of an elongated soft magnetic Part 21 and an insulator 22 that holds the bobbin unit against the terminal plates 16 and 17 electrically isolated. Around the bobbin 20 is an electric coil 23 wound, whose opposite winding ends are electrically connected to the respective Connection plates 16 and 17 are connected. Leading away from the connection plates Lead wires 25 and 26 lead through one into a cavity 26 in the cup part 3 embedded sealing plug 27 through and protrude through an opening in the housing 2 to the outside that the interior of the housing is kept waterproof.

Ein mit Hilfe von Schrauben 28 und 29 fest an der Innenwand des Becherteils 3 angebrachter Halteteil 30 hält den Dichtungsstopfen 27 fest sowie auch die Zuleitungsdrähte 25 und 26 in einer festen Lage.One with the help of screws 28 and 29 fixed to the inner wall of the cup part 3 attached holding part 30 holds the sealing plug 27 firmly as well also the lead wires 25 and 26 in a fixed position.

Wie es in den Fig. la und lb in Einzelheiten gezeigt ist, ist der Permanentmagnet 15 so angeordnet, daß eine seine entgegengesetzten Pole verbindende gerade Linie die Drehachse des bewegbaren Körpers 9 schneidet, während das die Spule 23 tragende weichmagnetische Teil 21 so angeordnet ist, daß eine durch die Spule 23 hindurchführende Achse die Drehachse des bewegbaren Körpers bzw. der bewegbaren Einheit 9 schneidet. Wenn dabei eine an einem (nicht gezeigten) Objekt auftretende, zu erfassende Winkelverstellung auf die Eingangswelle 10 des bewegbaren Körpers 9 übertragen wird, erhält dieser eine entsprechende Winkelverstellung, wodurch der Permanentmagnet 15 in Bezug auf das weichmagnetische Teil in einem der Winkelverstellung entsprechenden Ausmaß bewegt wird. Eine neue Winkellage, die nun der Permanentmagnet 15 als Ergebnis seiner Winkelverstellung einnimmt, wird dann mittels einer elektrischen Verarbeitungsschaltung oder einer elektronischen logischen Verarbeitungseinheit erfaßt und auf die nachstehend beschriebene Weise verarbeitet.As shown in Figs. La and lb in detail, is the Permanent magnet 15 arranged so that one connecting its opposite poles straight line intersects the axis of rotation of the movable body 9, while that the coil 23 supporting soft magnetic part 21 is arranged so that one through the coil 23 through axis is the axis of rotation of the movable body or the movable Unit 9 cuts. If an object (not shown) occurs, Angular adjustment to be detected on the input shaft 10 of the movable body 9 is transmitted, this receives a corresponding angular adjustment, whereby the Permanent magnet 15 in relation to the soft magnetic part in one of the angular adjustment corresponding extent is moved. A new angular position that is now the permanent magnet 15 assumes as a result of its angular adjustment, is then by means of an electrical Processing circuit or an electronic logic processing unit and processed in the manner described below.

Die Fig. 2a ist ein schematisches Schaltbild, das den Aufbau einer elektrischen Verarbeitungsschaltung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Schaltung 100 hat einen Anschluß 101, der mit einer (nicht. gezeigten) stabilisierten Stromversorgungsquelle verbunden ist und an den von der Quelle eine Gleichspannung mit konstantem Pegel (von beispielsweise +5V) angelegt wird. Es ist ein Eingangsanschluß 102 vorgesehen.2a is a schematic diagram showing the structure of a electrical processing circuit 100 according to a first embodiment. The circuit 100 has a terminal 101 which is stabilized with a (not shown) Power supply source is connected and to which from the source a DC voltage is applied at a constant level (of for example + 5V). It's an input port 102 provided.

Durch Anlegen von Spannungsimpulsen mit einer Frequenz zwischen 5 und 25 kHz an den Eingangsanschluß 102 wird bewirkt, daß ein NPN-Transistor 103 während des positiven Pegels der Impulsspannung durchgeschaltet ist, während er bei Massepegel der Impulsspannung gesperrt ist. Ein PNP-Transistor 104 ist während des Durchschaltens des Transistors 103 durchgeschaltet und während des Sperrens des Transistors 103 gesperrt. Auf diese Weise wird während des positiven Pegels der Eingangsimpulsspannung die Versorgungsspannung Vcc an einen Anschluß der Spule 23 angelegt, während bei Massepegel der Eing,angsimpulsspannung an die Spule keine Spannung angelegt wird. An einem Widerstand 105 entsteht eine zu einem über die Spule 23 fließenden Strom proportionale Spannung, die an eine Integratorschaltung aus einem Widerstand 106 und einem Kondensator 107 angelegt wird. Die Integratorschaltung gibt eine integrierte Ausgangsspannung ab, die an einem Ausgangsanschluß 108 erscheint.By applying voltage pulses with a frequency between 5 and 25 kHz to the input terminal 102, an NPN transistor 103 is caused during the positive level of the pulse voltage is switched on, while he is blocked at ground level of the pulse voltage. A PNP transistor 104 is during of the turning on of the transistor 103 and turned on during the blocking of transistor 103 blocked. This way it will during the positive level of the input pulse voltage, the supply voltage Vcc to one terminal of the coil 23 applied, while at ground level the input pulse voltage to the coil is none Voltage is applied. At a resistor 105 one arises to one via the Coil 23 flowing current proportional to voltage applied to an integrator circuit from a resistor 106 and a capacitor 107 is applied. The integrator circuit provides an integrated output voltage which appears at an output terminal 108.

Die Fig. 2b zeigt die Kurvenformen der Eingangs- und der Ausgangsspannung der in Fig. 2a gezeigten Schaltung. Eine Zeitdauer td vom Anstieg der Eingangsspannung IN zu Beginn des positiven Pegels bis zum Anstieg der Spannung an dem Widerstand 105 über einen vorgegebenen Pegel sowie die aus der Spannung a an dem Widerstand 105 integrierte Spannung Vx entsprechen der Winkelverstellung des Permanentmagneten 15.Fig. 2b shows the waveforms of the input and output voltage the circuit shown in Fig. 2a. A time period td from the rise of the input voltage IN at the beginning of the positive level until the voltage across the resistor rises 105 over a predetermined level as well as that from the voltage a across the resistor 105 integrated voltage Vx correspond to the angular adjustment of the permanent magnet 15th

Die Fig. 3a ist ein schematisches Schaltbild, das den Aufbau einer elektrischen Verarbeitungsschaltung 120 gemäß einer weiteren Ausbildungsform zeigt. Bei dieser Ausführungsform wird bei Massepegel einer Eingangsspannung IN ein NPN-Transistor 103 gesperrt, wodurch ein PNP-Transistor 104 gesperrt wird. Daher wird keine Spannung an die Spule 23 angelegt. Andererseits wird während des positiven Pegels der Eingangsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet, wodurch der Transistor 104 durchgeschaltet wird. Der Spulenstron fließt zu einem Paar von N-Kan-al-Sperrschicht-Feldeffekttransistoren FET1 und FET2 die die Stromstärke konstant halten. Die Stärke des durch den Feldeffekttransistor FET2 fließenden Stroms wird mittels eines veränderbaren Widerstands 122 bestimmt. Eine an dem mit den Feldeffekttransistoren FET1 und FET2 verbundenen Spulenanschluß auftretende Spannung wird an ein Paar von in Kaskade geschalteten invertierenden Verstärkern IN1 und IN2 angelegt, die eine verstärkte und geformte Spannungskurvenform liefern.Fig. 3a is a schematic diagram showing the structure of a shows electrical processing circuit 120 according to a further embodiment. In this embodiment, when an input voltage IN is ground level, it becomes an NPN transistor 103 blocked, whereby a PNP transistor 104 is blocked. Hence there is no tension applied to the coil 23. On the other hand, during the positive level of the input voltage IN the transistor 103 is turned on, whereby the transistor 104 is turned on will. The coil current flows to a pair of N-channel al junction field effect transistors FET1 and FET2 that keep the current constant. The strength of the the Field effect transistor FET2 current flowing is by means of a variable resistor 122 determined. One connected to the field effect transistors FET1 and FET2 Coil terminal voltage is cascaded to a pair of inverting amplifiers IN1 and IN2 are applied, which have an amplified and shaped Deliver voltage waveform.

Die Fig. 3b zeigt die Kurvenformen der Eingangs- und der Ausgangsspannung der in Fig. 3a gezeigten Schaltung. Wie aus der Fig. 3b deutlich ersichtlich ist, hat das Ausgangssignal OUT der Schaltung 120 die Form eines Spannungsimpulses, der in Bezug auf einen Eingangsimpuls IN um ein Zeitintervall td verzögert ist, das der von dem Permanentmagneten 15 eingenommenen Winkelstellung entspricht. Das Zeitintervall bzw. die Verzögerungszeit td wird mittels einer in Fig. 4 gezeigten Zählerschaltung 140 verarbeitet, die ein die eingegebene Zeitintervall-Information darstellendes digitales Codesignal abgibt.Fig. 3b shows the waveforms of the input and output voltage the circuit shown in Fig. 3a. As can be clearly seen from Fig. 3b, the output signal OUT of the circuit 120 has the form of a voltage pulse which with respect to an input pulse IN is delayed by a time interval td that corresponds to the angular position assumed by the permanent magnet 15. The time interval or the delay time td is determined by means of a counter circuit shown in FIG 140, which is a representative of the inputted time interval information emits digital code signal.

In der Zählerschaltung 140 wird von der Anstiegsflanke eines Eingangsspannungsimpulses IN ein Flip-Flop F1 gesetzt, so daß dessen Q-Ausgangssignal hohen Pegel "1" annimmt, der ein UND-Glied Al durchschaltet, so daß von einem Taktimpulsgenerator 141 gelieferte Impulse an einen Zählimpulseingang CK eines Zählers 142 angelegt werden.In the counter circuit 140, the rising edge of an input voltage pulse IN a flip-flop F1 is set so that its Q output signal assumes a high level "1", which switches through an AND gate A1, so that a clock pulse generator 141 delivers Pulses are applied to a counting pulse input CK of a counter 142.

Ein Ausgangsimpuls OUT und das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops F1 werden an ein UND-Glied A2 angelegt. Mit der Anstiegsflanke des Ausgangsimpulses OUT wird das UND-Glied A2 auf den Zustand hohen Pegels "1" geschaltet, so daß mit dem Anstieg des UND-Glied-Ausgangssignals das Flip-Flop F1 rückgesetzt wird, wodurch dessen Q-Ausgangssignal den Zustand niedrigen Pegels "0" annimmt. Auf diese Weise wird das UND-Glied Al gesperrt und damit der Zähler 142 nicht weiter mit Taktimpulsen gespeist. Wenn das Ausgangssignal des UND-Glieds A2 auf den Zustand "1" wechselt, wird ein Zählstands-Codeausgangssignal des Zählers 142 in einen Zwischenspeicher 143 eingespeichert.An output pulse OUT and the Q output of the flip-flop F1 are applied to an AND element A2. With the rising edge of the output pulse OUT the AND gate A2 is switched to the high level "1" state, so that with the rise of the AND gate output signal, the flip-flop F1 is reset, whereby the Q output signal of which becomes the low level "0" state. In this way the AND gate A1 is blocked and thus the counter 142 no longer continues with clock pulses fed. If the output signal of the AND gate A2 has the state "1" changes, a count code output of the counter 142 becomes a latch 143 stored.

Das Rücksetzen des Flip-Flops F1 und das Einspeichern des Zählstand-Codeausgangssignals in den Zwischenspeicher 143 bewirkt1 daß ein UND-Glied A3 ein Taktimpuls-Ausgangssignal abgibt, durch das der Zähler 142 gelöscht wird. Das Codeausgangssignal des Zwischenspeichers 143 stellt die Anzahl der Taktimpulse während des Zeitintervalls td und dementsprechend das Zeitintervall td dar.Resetting the flip-flop F1 and storing the count code output signal in the latch 143 causes an AND gate A3 to produce a clock pulse output signal outputs, by which the counter 142 is cleared. The code output of the buffer 143 represents the number of clock pulses during the time interval td and accordingly represents the time interval td.

Eine in Fig. 5 gezeigte elektronische logische Verarbeitungseinheit 160 hat einen Einzelbaustein-Mikrocomputer (integrierte Halbleiereinheit mit hohem Integrationsgrad LSI) 161, einen Verstärker 162, einen N-Kanal-Sperrschicht-Feldeffekttransistor FET1, der als eine Konstantstromquelle wirkt, einen Widerstand 163, einen Kondensator 164, einen Verstärker 165 und einen Taktirnpulsgenerator 166. Der Widerstand 163 und der Kondensator 164 bilden eine Filterschaltung, die Spannungen mit Frequenzen oberhalb der Eingangs- und Ausgangsimpuls-Frequenz unterdrückt. Der Mikrocomputer 161 arbeitet auf den Taktimpulsen beruhend und gibt Impulse mit einer konstanten Frequenz in dem Frequenzbereich zwischen 5 kHz und 30 kHz ab, die dem Verstärker 162 zugeführt werden. Ferner überwacht der Mikrocomputer 161 (über den Verstärker 165) die an dem Verbindungspunkt zwischen dem N-Kanal-Feldeffekttransitor FET1 und einem Windungsende der Spule 23 entstehende Spannung und zählt die Anzahl der Taktimpulse, die während eines Zeitintervalls td von dem Anstieg des Ausgangsimpulses des Mikrocomputers bis zu dem Anstieg der Ausgangsspannung des Verstärkers 165 auftreten; auf diese Weise bildet der Mikrocomputer ein Zählstand-Codeausgangssignal, das den Datenwert des Zeitintervalls td darstellt.An electronic logic processing unit shown in FIG 160 has a single-component microcomputer (integrated semiconductor unit with high Degree of integration LSI) 161, an amplifier 162, an N-channel junction field effect transistor FET1 acting as a constant current source, a resistor 163, a capacitor 164, an amplifier 165 and a clock pulse generator 166. The resistor 163 and the capacitor 164 form a filter circuit, the voltages with frequencies suppressed above the input and output pulse frequency. The microcomputer 161 works based on the clock pulses and gives pulses with a constant Frequency in the frequency range between 5 kHz and 30 kHz, which the amplifier 162 are fed. Furthermore, the microcomputer 161 monitors (via the amplifier 165) at the connection point between the N-channel field effect transistor FET1 and one turn end of the coil 23 and counts the number of clock pulses, that during a time interval td from the rise of the output pulse of the microcomputer occur until the output voltage of amplifier 165 rises; to this Manner, the microcomputer forms a count code output signal which is the data value of the time interval td.

Gemäß den vorangehenden Ausführungen wird der in den Fig.According to the preceding explanations, the one shown in FIGS.

la und 1b gezeigte Drehwinkelfühler 1 mit verschiedenartigen elektrischen Verarbe itungsschaltungen oder elektronischen logischen Verarbeitungsschaltungsanordnungen verbunden, um ein elektrisches Signal zu liefern, das eine von dem Permanentmagneten 15 in dem Fühler 1 eingenommene Winkelstellung darstellt.La and 1b shown rotation angle sensor 1 with various electrical Processing circuits or electronic logic processing circuitry connected to provide an electrical signal to one of the permanent magnets 15 represents the angular position assumed in the sensor 1.

Als nächstes wird die Funktionsweise des mit einer der elektrischen Verarbeitungsschaltungen 100, 120 und 140 oder der elektronischen logischen Verarbeitungseinheit 160 zur Abgabe von d ie die Winkelstellungs-Information darstellenden entsprechenden elektrischen Signalen verbundenen Drehwinkelfühlers 1 beschrieben. Zunächst wird die Winkelstellung, die der bewegbare Körper 9 in dem Drehwinkelfühler annimmt, in eine Winkelstellung umgesetzt, die der Permanentmagnet 15 einnimmt. Dann wird die von dem Permanentmagneten 15 eingenommene Winkelstellung in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt. Der Umsetzvorgang wird nun anhand von Versuchsdaten beschrieben, die in den Fig. 6b und 6c dargestellt sind. Zur Erzielung dieser Versuchsergebnisse wurden ein ortsfestes weichmagnetisches Teil 21 und ein zu dem Teil 21 paralleler Permanentmagnet 15 so angeordnet, wie es in der Fig. 6a gezeigt ist. Eine die Mitte des weichmagnetischen Teils 21 und des Permanentmagneten 15 senkrecht zu deren Längsebene durchdringende Achse wurde als Linie X-X gewählt. Gemäß der Darstellung schneiden die Längsachse Y'-Y' des Permanentmagneten 15 und die Längsachse Y-Y des weichmagnetischen Teils 21 die Linie X-X. Bei dem in Fig. 6a gezeigten Aufbau sind die Polungen des Permanentmagneten 15 und der Spule 23 gleich Unter diesen Versuchsbedingungen wurden Werte für Ve und td als Funk- tion eines Drehwinkels 6 des Permanentmagneten 15 um die X-X-Linie ermittelt. In der nachstehenden Tabelle 1 sind als Fälle Nr. 1 und Nr. 2 die Zusammenhänge zwischen den Parametern wie der Form, der Gestaltung, der Dimensionen a bis f und der Art des Materials des weichmagnetischen Teils und den experimentell erzielten Ergebnissen angeführt.Next is how the using one of the electrical Processing circuits 100, 120 and 140 or the electronic logic processing unit 160 for outputting the corresponding angular position information representing electrical signals connected rotation angle sensor 1 described. First will the angular position which the movable body 9 assumes in the rotation angle sensor, converted into an angular position which the permanent magnet 15 assumes. Then it will be the angular position assumed by the permanent magnet 15 into a corresponding one electrical signal implemented. The repositioning process is now based on test data described, which are shown in Figs. 6b and 6c. To achieve these test results a stationary soft magnetic part 21 and one parallel to the part 21 became Permanent magnet 15 arranged as shown in Fig. 6a. One the middle of the soft magnetic part 21 and the permanent magnet 15 perpendicular to their longitudinal plane penetrating axis was chosen as line X-X. Cut as shown the longitudinal axis Y'-Y 'of the permanent magnet 15 and the longitudinal axis Y-Y of the soft magnetic Part 21 the line X-X. In the structure shown in Fig. 6a, the polarities of the Permanent magnets 15 and the coil 23 were the same under these test conditions Values for Ve and td as func- tion of an angle of rotation 6 of the permanent magnet 15 determined around the X-X line. In Table 1 below, cases No. 1 and 2 the relationships between parameters such as shape, design, the dimensions a to f and the type of material of the soft magnetic part and the results obtained experimentally.

In der Tabelle 1 ist als Spannungspolungsart "N-N" der Anschluß der Spule 23 nach Fig. 6a an die elektrische Schaltung 100 oder 120 in der Weise bezeichnet, daß das obere Ende des weichmagnetischen Teils N-Polarität erhält. Gleichermaßen gibt "S-N" an, daß die Spule 23 mit der elektrischen Schaltung 100 oder 120 auf die Weise verbunden ist, daß das obere Ende des weichmagnetischen Teils S-Polarität erhält. Bei diesem Aufbau gemäß Fig.In Table 1, the voltage polarity type "N-N" is the connection of the Coil 23 according to Fig. 6a to the electrical circuit 100 or 120 in the manner designated that the upper end of the soft magnetic part is given N polarity. Likewise "S-N" indicates that the coil 23 is connected to the electrical circuit 100 or 120 connected in such a way that the upper end of the soft magnetic part is S-polarity receives. In this structure according to Fig.

6a gilt die Polungsart N-N für Drehwinkel e von O bis 900 und von 2700 bis 360 und die Betriebsart S-N für Drehwinkel e von 900 bis 2700.6a, the polarity type N-N applies to angles of rotation e from 0 to 900 and from 2700 to 360 and the S-N operating mode for angles of rotation e from 900 to 2700.

Tabelle 1 Weichmagnetisches Teil 21 Spule 23 Fall Nr. Material Dicke a b Blatt- Windungs- mm mm mm anzahl anzahl Atom Gew.-% Fe40Ni40Mo14B6 1 amorph 0,058 30 1,8 5 1000 2 " " " " " 800 Meßvorrichtung Spannungs- Fall Permanentmagnet 15 Abstand und Eingangs- polung Daten Nr. Impulsfre- quenz c mm d mm e mm f mm Schaltung 100 1 30 5 4 5 5 kHz N-N Fig. 6b S-N Schaltung 120 4 " " " N-N Fig. 6c 2 5 kHz S-N Wie aus den Daten gemäß Fig. 6b ersichtlich ist, ist; eine erzielte Spannung Ve streng proportional zu der Winkelstellung e des Permanentmagneten 15 in den Bereichen des Drehwinkels 6 von 1000 bis 1700 und von 1900 bis 2600.Table 1 Soft magnetic part 21 coil 23 case No. Material thickness from blade turn mm mm mm number number Atom wt% Fe40Ni40Mo14B6 1 amorphous 0.058 30 1.8 5 1000 2 """""800 Measuring device voltage Permanent magnet case 15 Distance and input polarity data No. Pulse rate quenz c mm d mm e mm f mm Circuit 100 1 30 5 4 5 5 kHz NN Fig. 6b SN Circuit 120 4 """NN Fig. 6c 2 5 kHz SN As can be seen from the data according to FIG. 6b; an achieved voltage Ve is strictly proportional to the angular position e of the permanent magnet 15 in the ranges of the angle of rotation 6 from 1000 to 1700 and from 1900 to 2600.

Ferner ist aus den Daten für den Fall Nr. 2 (Fig.6c) ersichtlich, daß eine erzielte Verzögerungszeit td in den Bereichen des Drehwinkels 6 von 300 bis 700 und von 1000 bis 1400 sehr genau proportional ist. Bei dem in den Fig.Furthermore, it can be seen from the data for case no. 2 (Fig. 6c), that an achieved delay time td in the ranges of the rotation angle 6 of 300 is very precisely proportional to 700 and from 1000 to 1400. In the case of the Fig.

la und 1b gezeigten Drehwinkelfühler 1 wird der Betriebsbereich des Permanentmagneten 15 so festgelegt, daß der Fühler in den vorstehend genannten Bereichen arbeitet, in welchen die Spannung Ve oder die Verzögerungszeit td jeweils entsprechende Werte hat, die sich genau propor -tional zu einem ermittelten Drehwinkel 6 ändern.La and 1b shown rotation angle sensor 1 is the operating range of the Permanent magnets 15 set so that the sensor in the above-mentioned areas works, in which the voltage Ve or the delay time td respectively corresponding Has values that change exactly proportional to a determined angle of rotation 6.

Bei einem weiteren, in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Ausführungsbeispiel des Drehwinkelfühlers 1 ist ein Gehäuse 2 aus einem Becherteil 3 und einem Deckelteil 4 gebildet, die beide aus Kunstharz hergestellt sind und durch Ultraschall-Schweißen miteinander verbunden sind. Ein bewegbarer Aufbau bzw. Körper 9 hat eine drehbar mittels des Deckelteils 4 gelagerte Eingangswelle 10 und eine innerhalb des Gehäuses 2 angeordnete zylindrische Aufnahme eines Permanentmagneten 15. Zur Begrenzung der Axialbewegung des bewegbaren Körpers 9 in Bezug auf den Deckelteil 4 ist an der Eingangswelle 10 ein Anschlagring 13 angebracht. Die zylindrische Aufnahme 12 ist so angeordnet, daß sie gegenüber dem Drehmittelpunkt des bewegbaren Körpers 9 versetzt ist. Die Aufnahme 12 hat eine Öffnung für das Einführen des Permanentmagneten 15, der nach dem Einsetzen in die Aufnahme 12 mit irgendeinem geeigneten Stopfmaterial 31 festgekeilt wird. Der Permanentmagnet 15 ist so angeordnet, daß eine seine entgegengesetzten Pole verbindende direkte Linie zu der Drehachse des bewegbaren Körpers 9 parallel ist. Der Becherteil 3 hat ein in das Gehäuse 2 ragendes Paar zylindrischer Aufnahmen 32 und 33 zur jeweiligen Aufnahme eines weichmagnetischen Teils 21 bzw. 35. Die zylindrischen Aufnahmen 32 und 33 sind gegenüber dem Drehmittelpunkt des bewegbaren Körpers 9 um einen Abstand versetzt, der gleich der Versetzung der Aufnahme 12 aus dem Drehmittelpunkt ist, und voneinander in der Drehrichtung des bewegbaren Körpers 9 in Abstand angeordnet. Die zylindrischen Aufnahmen 32 und 33 nehmen die weichmagnetischen Teile 21 bzw. 35 auf, um die jeweils Spulen 23 bzw. 34 gewickelt sind, und sind mit Füllmaterial 36 bzw. 37 zugestopft, da'J zur Festlegung der Teile 21 bzw. 35 in festen Stellungen dient.In a further embodiment shown in FIGS. 7a to 7c of the angle of rotation sensor 1 is a housing 2 made up of a cup part 3 and a cover part 4, both of which are made of synthetic resin and are formed by ultrasonic welding are connected to each other. A movable structure or body 9 has a rotatable input shaft 10 mounted by means of the cover part 4 and one inside the housing 2 arranged cylindrical receptacle of a permanent magnet 15. To limit the Axial movement of the movable body 9 with respect to the cover part 4 is at the Input shaft 10 a stop ring 13 attached. The cylindrical receptacle 12 is arranged so that it is offset from the center of rotation of the movable body 9 is. The receptacle 12 has an opening for the insertion of the permanent magnet 15, after insertion into the receptacle 12 with any suitable stuffing material 31 is wedged. The permanent magnet 15 is arranged so that one of its opposite Pole connecting direct line to the axis of rotation of the movable body 9 parallel is. The cup part 3 has a pair of cylindrical ones protruding into the housing 2 Receivers 32 and 33 for each receiving a soft magnetic part 21 or 35. The cylindrical seats 32 and 33 are opposite the center of rotation of the movable body 9 offset by a distance equal to the offset of the recording 12 is off the center of rotation, and from each other in the direction of rotation of the movable Body 9 arranged at a distance. The cylindrical seats 32 and 33 take the soft magnetic parts 21 and 35, respectively, wound around the coils 23 and 34, respectively are, and are stuffed with filler material 36 or 37, da'J to fix the parts 21 or 35 is used in fixed positions.

Das jeweilige weichmagnetische Teil 21 bzw. 35 ist in der zugehörigen Aufnahme so angeordnet, daß die durch die Spule 23 bzw. 34 führende Achse zu der Drehachse des bewegbaren Körpers 9 parallel ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Drehwinkelfühlers 1 bewirkt ein Bewegen des bewegbaren Körpers 9 in eine vorgegebene Winkelstellung ein Schwenken des Permanentmagneten 15 zwischen dem Paar weichmagnetischer Teile 21 und 35 in der Weise, daß der Permanetmagnet 15 dem einen weichmagnetischen Teil näherkommt, während er sich von dem anderen weichmagnetischen Teil weiter entfernt. Die Bewegung des Permanentmagneten 15 in Bezug auf das Paar weichmagnetischer Teile wird mit einer der in den Fig. 8a bzw. 8b gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltungen 180 oder 200 oder einer in der Fig. 8c gezeigten elektronischen logischen Verarbeitungseinheit 220 erfaßt.The respective soft magnetic part 21 or 35 is in the associated Recording arranged so that the axis leading through the coil 23 and 34 to the The axis of rotation of the movable body 9 is parallel. In this embodiment of the rotation angle sensor 1 causes the movable body 9 to move into a predetermined one Angular position a pivoting of the permanent magnet 15 between the pair of soft magnetic Parts 21 and 35 in such a way that the permanent magnet 15 is soft magnetic Part comes closer while moving further away from the other soft magnetic part. The movement of the permanent magnet 15 with respect to the pair of soft magnetic parts is connected to one of the electrical processing circuits shown in Figures 8a and 8b, respectively 180 or 200 or an electronic logic processing unit shown in Fig. 8c 220 detected.

Die in der Fig. 8a gezeigte elektrische Verarbeitungsschaltung 180 gibt eine Analogspannung V6 ab, die der Winkelstellung des Permanentmagneten 15 in dem in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Drehwinkelfühler 1 entspricht.The electrical processing circuit 180 shown in Figure 8a outputs an analog voltage V6 that corresponds to the angular position of the permanent magnet 15 corresponds to the rotation angle sensor 1 shown in FIGS. 7a to 7c.

In der Schaltung 180 ist ein NPN-Transistor 103 während der Dauer positiven Pegels einer Eingangsimpulsspannung IN durchgeschaltet und während der Dauer des Massepegels der Eingangsimpulsspannung gesperrt. Die Kollektorspannung des Transistors 103 wird zwei invertierenden Verstärkern IN3 und IN4 zugeführt, die ein verstärktes und geformtes Ausgangssignal ergeben, das an die Basis eines NPN-Transistors 121 angelegt wird. Auf diese Weise ist bei positivem Pegel der Eingangsimpulsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet, während der Transistor 121 gesperrt ist, wodurch ein PNP-Transistor 104 gesperrt ist. Durch Anlegen einer Eingangsimpulsspannung IN mit Massepegel wird der Transistor 103 gesperrt, wodurch die Transistoren 121 und 104 durchgeschaltet werden. D.h., die Schaltung 180 arbeitet auf die gleiche Weise wie die Schaltung 120 nach Fig. 3a so, daß eine Impulsspannung an die Spule 23 angelegt wird. Als Folge hiervon tritt an einem Widerstand 105 eine Impulsspannung auf, die mit einer Verzögerungszeit td1 nach dem Abfallen der Eingangsimpulsspannung IN anzusteigen beginnt; die Verzögerungszeit entspricht einem Abstand und X1=f(e) des Permanentmagneten 15 von dem weichmagnetischen Teil 21. Mit der anderen Spule 34 ist ein PNP-Transistor 181 verbunden, Dieser Transistor 181 wird durchgeschaltet, wenn durch den positiven Pegel der Eingangsimpulsspannung IN der Transistor 103 durchgeschaltet wird, dadurch das Ausgangssignal eines invertierenden Verstärkers IN5 positiven Pegel annimmt und mit diesem ein NPN-Transistor 182 durchgeschaltet wird. Während der Dauer des Massepegels der Eingangsimpulsspannung IN ist der Transistor 181 gesperrt. Demzufolge wird an die zweite Spule 34 eine konstante Spannung während der Zeitdauer angelegt, während der an die erste Spule 23 keine Spannung angelegt wird. Umgekehrt wird an die zweite Spule 34 keine Spannung angelegt, wenn die konstante Spannung an die erste Spule 23 angelegt wird. D.h., in Abhängigkeit von dem Zustand der angelegten Eingangsimpulsspannung IN wechselt die Eingabe der konstanten Spannung zwischen der ersten Spule 23 und der zweiten Spule 34. Die zweite Spule 34 ist an einen Widerstand 183 angeschlossen, an dem eine Spannung erscheint, die mit einer Verzögerungszeit td2 nach dem Anstieg der Eingangsimpulsspannung IN anzusteigen beginnt und einem Abstand X2=f(0 X2 ) des Permanentmagneten 15 von dem weichmagnetischen Teil 35 entspricht.In circuit 180 there is an NPN transistor 103 during the duration positive level of an input pulse voltage IN switched through and blocked for the duration of the ground level of the input pulse voltage. The collector voltage of transistor 103 is fed to two inverting amplifiers IN3 and IN4, which result in an amplified and shaped output signal that is sent to the base of a NPN transistor 121 is applied. In this way, when the level is positive, the input pulse voltage is IN the transistor 103 is switched on, while the transistor 121 is blocked, whereby a PNP transistor 104 is blocked. By applying an input pulse voltage IN with ground level, the transistor 103 is blocked, whereby the transistors 121 and 104 are switched through. That is, circuit 180 operates in the same way Way like the circuit 120 of Fig. 3a so that a pulse voltage is applied to the coil 23 is created. As a result, a pulse voltage appears across a resistor 105 on, with a delay time td1 after the input pulse voltage has dropped IN begins to rise; the delay time corresponds to a distance and X1 = f (e) of the permanent magnet 15 from the soft magnetic part 21. With the other coil 34 a PNP transistor 181 is connected, this transistor 181 is turned on, when by the positive level of the input pulse voltage IN the transistor 103 is switched through, thereby the output signal of an inverting amplifier IN5 assumes a positive level and with this an NPN transistor 182 is turned on will. During the duration of the ground level of the input pulse voltage IN, the transistor is 181 blocked. As a result, a constant voltage is applied to the second coil 34 during the period of time during which no voltage is applied to the first coil 23 will. Conversely, no voltage is applied to the second coil 34 when the constant Voltage is applied to the first coil 23. That is, depending on the State the applied input pulse voltage IN changes the input of the constant voltage between the first coil 23 and the second coil 34. The second coil 34 is on a resistor 183 is connected, across which a voltage appears that corresponds to a Delay time td2 after the input pulse voltage IN has increased begins and a distance X2 = f (0 X2) of the permanent magnet 15 from the soft magnetic Part 35 corresponds.

Eine an dem Widerstand 105 auftretende Spannung Vxl wird an einen Anschluß eines Kondensators 184 angelegt, an dessen anderen Anschluß eine an dem Widerstand 183 auftretende Spannung Vx2 angelegt wird. Die Abstände des Permanentmagneten 15 von dem ersten bzw. dem zweiten weichmagnetischen Teil 21 bzw. 35 sind mit X1 bzw. X2 dargestellt, wobei X1 + X2 = K (Konstant) gilt, und wobei Vxl zu X1 proportional ist und Vx2 zu X2 proportional ist. Demzufolge entspricht die Potentialdifferenz zwischen den beiden Anschlüssen des Kondensators 184 der Größe (X1 - X2). Der Kondensator 184 und ein Widerstand 185 bilden eine Integratorschaltung, so daß daher die in dem Kondensator 184 gespeicherte Spannung der Größe (X1 - x2) entspricht. Da X2 = K - X1 ist und X1 - X2 = 2X1 - K ist, entspricht die in dem Kondensator 184 gespeicherte Spannung der Größe 2X1. Auf diese Weise wird eine Analogspannung erzielt, die gleich dem Doppelten der Winkelversetzung X1 des Permanentmagneten in Bezug auf das erste weichmagnetische Teil 21 ist, das als Bezugspunkt gewählt wird. Die gegenpoligen Anschlüsse des Kondensators 184 sind mit jeweils einem Eingang eines Rechenverstärkers 186 verbunden, der als Differenzverstärker wirkt. Daher entspricht eine Ausgangsspannung Ve des Verstärkers 186 der Größe 2X1.A voltage Vxl appearing across the resistor 105 is applied to a Terminal of a capacitor 184 applied, at the other terminal one on the Resistor 183 occurring voltage Vx2 is applied. The distances of the permanent magnet 15 of the first and the second magnetically soft part 21 and 35 are denoted by X1 or X2, where X1 + X2 = K (constant) applies, and where Vxl is proportional to X1 and Vx2 is proportional to X2. Accordingly, the potential difference corresponds to between the two terminals of the capacitor 184 of size (X1 - X2). The condenser 184 and a resistor 185 constitute an integrator circuit, so that the in The voltage stored on the capacitor 184 corresponds to the magnitude (X1-x2). Since X2 = K - X1 and X1 - X2 = 2X1 - K, corresponds to that stored in capacitor 184 2X1 size tension. In this way an analog voltage is obtained that is the same twice the angular displacement X1 of the permanent magnet with respect to the first is soft magnetic part 21, which is chosen as a reference point. The opposite polarity The connections of the capacitor 184 are each connected to an input of an arithmetic amplifier 186 connected, which acts as a differential amplifier. Therefore, one output voltage corresponds to Ve of amplifier 186 of size 2X1.

Bei der in der Fig. 8b gezeigten elektrischen Verarbeitungsschaltung 200 geben zwei Schaltungen 120, deren Ein- zelheiten in der Fig. 3a gezeigt sind, jeweils Impulse ab, die in Bezug auf die Anstiegsflanke von angelegten Eingangs impulsen um Verzögerungszeiten td1 bzw. td2 verzögert sind und die jeweiligen Zählerschaltungen 140 zugeführt werden, deren Einzelheiten in der Fig. 4 gezeigt sind. Entsprechend den Eingangsimpulsen bilden die Zählerschaltungen 140 Codesignale S21 bzw. S35, die jeweils die Größen von td1 bzw. td2 darstellen. Die Codesignale werden einer 'Subtraktionsschaltung 201 zugeführt. Die Subtraktionsschaltung bzw. der Subtrahierer 201 verwendet die Codesignale S21 und S35 für einen Subtraktionsvorgang (td1 - t d2) und gibt ein digitales Codeausgangssignal Sx = S21 - S35 ab, das die Größe (td1 - td2) bzw. 2X darstellt.In the electrical processing circuit shown in Fig. 8b 200 give two circuits 120 whose input details in Fig. 3a are shown, each pulse starting with respect to the leading edge of applied Input pulses are delayed by delay times td1 or td2 and the respective Counter circuits 140 are supplied, the details of which are shown in FIG are. The counter circuits 140 generate code signals in accordance with the input pulses S21 and S35, which represent the sizes of td1 and td2, respectively. The code signals are fed to a subtraction circuit 201. The subtraction circuit or the subtracter 201 uses the code signals S21 and S35 for a subtraction process (td1 - t d2) and outputs a digital code output signal Sx = S21 - S35, which the Size (td1 - td2) or 2X.

Bei der in Fig. 8c gezeigten elektronischen logischen Verarbeitungseinheit 220 führt ein Einzelbaustein-Mikrocomputer 221 einer mit der elektrischen. Spule 23 verbundenen Schaltung 120 einen Eingangs- bzw. Anfangsimpuls zu, und beginnt mit der Anstiegsflanke dieses Impulses eine Zeitzählung, um einen td1-Zählungs-Datenwert S21 zu erzeugen und zu speichern. Danach gibt der Mikrocomputer einen weiteren Anfangs impuls an eine mit der elektrischen Spule 34 verbundene Schaltung 120 ab und beginnt mit der Anstiegsflanke dieses Impulses eine Zeitzählung zur Erzeugung eines td2-Zählungs-Datenwerts S35. Dann führt der Mikrocomputer eine SubtFaktion td1-td2 aus und gibt ein sich ergebendes Codesignal Sx = S21 - S35 ab. Dieser Betriebsablauf wird wiederholt, solange ein Meßbefehl-Steuersignal vorliegt.In the electronic logic processing unit shown in Fig. 8c 220, a single-component microcomputer 221 performs one with the electrical. Kitchen sink 23 connected circuit 120 to an input or initial pulse, and begins a time count on the rising edge of this pulse to one td1 count data S21 to generate and save. After that, the microcomputer gives another start pulse to a circuit 120 connected to the electrical coil 34 and begins a time count on the rising edge of this pulse to produce td2 count data S35. Then the microcomputer executes a subaction td1-td2 and enters itself resulting code signal Sx = S21 - S35. This operating sequence is repeated as long as a measurement command control signal is present.

Zur Bestimmung der Werte von Ve und td als Funktion des Drehwinkels bzw. der Winkelstellung e des Permanentmagneten 15 wurden unter Verwendung der in Fig. 9a gezeigten Anordnung die folgenden Voraussetzungen angewandt: Für die Messungen wurden die weichmagnetischen Teile 21 und 35 entlang eines einzigen Bogens parallel zueinander angeordnet, während ein Permanentmagnet 15 zwischen den weichmagnetischen Teilen parallel zu diesen angeordnet wurde; es wurde vorausgesetzt, daß die Mittelstellung des Permanentmagneten 15 zwischen den weichmagnetischen Teilen einem Drehwinkel 6 = O um einen Drehmittelpunkt 0 entspricht. Die nachstehende Tabelle 2 zeigt den Zusammenhang zwischen den Parametern wie der Form, den Abmessungen a bis e, r, eo sowie den Materialarten der weichmagnetischen Teile und den sich ergebenden Versuchsdaten.To determine the values of Ve and td as a function of the angle of rotation or the angular position e of the permanent magnet 15 were determined using the in The arrangement shown in Fig. 9a applied the following conditions: For the measurements were made of the soft magnetic parts 21 and 35 along a single one Arc arranged parallel to each other, while a permanent magnet 15 between the soft magnetic parts were arranged parallel to them; it was assumed that the central position of the permanent magnet 15 between the soft magnetic parts corresponds to an angle of rotation 6 = 0 around a center of rotation 0. The table below 2 shows the relationship between parameters such as shape, dimensions a to e, r, eo and the types of material of the soft magnetic parts and the resulting Experimental data.

Wie aus den Daten in den Fig. 9b und 9c für die Fälle Nr. 3 bzw. 4 in der Tabelle 2 ersichtlich ist, haben bei einem Winkel e in einem Bereich von -15 bis +150 die erzielte Spannung V6 und die erzielte Verzögerungszeit td jeweils Werte, die sehr genau zu dem Drehwinkel 6 proportionalt sind. Die e-V-Kennlinie und die 6-td-Kennlinie werden durch die Stärke des von dem Permanentmagneten 15 an die weichmagnetischen Teile 21 und 35 abgegebenen Magnetfelds bestimmt. Diese Kennlinien können in geeigneter Weise durch Verändern der Werte Eo oder r oder aber durch Ändern der Stärke des von dem Permanentmagneten 15 gelieferten Magnetfelds verändert werden.As from the data in Figures 9b and 9c for cases 3 and 4, respectively can be seen in Table 2, have at an angle e in a range of -15 to +150 the achieved voltage V6 and the achieved delay time td, respectively Values that are very precisely proportional to the angle of rotation 6. The e-V characteristic and the 6-td characteristic are determined by the strength of the permanent magnet 15 determined to the soft magnetic parts 21 and 35 emitted magnetic field. These Characteristic curves can be changed in a suitable manner by changing the values Eo or r or else by changing the strength of the magnetic field provided by the permanent magnet 15 to be changed.

Tabelle 2 Weichmagnetische Teile 21 und 35 Spulen 23 und 34 Fall Nr. Material Blatt- Windungs- Dicke a mm b mm Atom Gew.-% anzahl anzahl Fe40Ni40Mo14B6 3 0,058 30 1,8 5 1000 amorph 4 " " " " " " Meßvorrichtung Spannungs- Fall Permanent- Bogen und Eingangsim- Nr. magnet 15 polung pulsfrequenz Daten c mm d mm e mm #. r mm 3 30 5 5 60 35 Schaltung 180 N-N Fig. 9b 5 kHz 4 " " " " " " N-N Fig. 9c Der in den Fig. 10a und lOb gezeigte Fühleraufbau stellt eine Abwandlung des in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Fühlers 1 dar, wobei eines der weichmagnetischen Teile weggelassen wurde und ein Anschluß an die Schaltung 100 nach Fig. 2a, die Schaltung 120 nach Fig. 3a und die Schaltung 140 nach Fig. 4 vorgesehen ist.Table 2 Soft magnetic parts 21 and 35 coils 23 and 34 case No. Material blade turn Thickness a mm b mm Atom wt% number number Fe40Ni40Mo14B6 3 0.058 30 1.8 5 1000 amorphous 4 """""" Measuring device voltage Case permanent Arch and entrance hall No. magnet 15 polarity pulse rate data c mm d mm e mm #. r mm 3 30 5 5 60 35 circuit 180 NN Fig. 9b 5 kHz 4 """""" NN Fig. 9c The sensor structure shown in FIGS. 10a and 10b represents a modification of the sensor 1 shown in FIGS. 7a to 7c, one of the soft magnetic parts having been omitted and a connection to the circuit 100 of FIG. 2a, the circuit 120 of FIG 3a and the circuit 140 according to FIG. 4 is provided.

Bei den vorangehend beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispielen und Abwandlungen ist jedes der weichmagnetischen Teile 21 und 35 aus mehreren geschichteten Blättern aus amorphem magnetischem Material gebildet, das hohe Permeabilität, hohe Elastizität und hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung hat. Anstelle der beschriebenen Materialien können jedoch bei dem Drehwinkelfühler auch andere weichmagnetische Materialien wie r-Me tall (Ni-Fe-Mo-Legierung), Supermalloy (Ni-Fe-Legierung) oder ähnliche Legierungen verwendet werden.In the various exemplary embodiments described above and modifications, each of the soft magnetic parts 21 and 35 is made of a plurality of layers Sheets made of amorphous magnetic material, the high permeability, high Has elasticity and high resistance to deformation. Instead of However, other soft magnetic materials can also be used in the rotation angle sensor Materials like r-Me tall (Ni-Fe-Mo alloy), Supermalloy (Ni-Fe alloy) or similar alloys can be used.

Aus der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist ersichtlich, daß der Drehwinkelfühler keine mechanischen Schleifkontakt-Teile hat. Der Drehwinkelfühler spricht auf eine Winkelverstellung des bewegbaren Körpers in der Weise an, daß er die Winkelverstellung in eine Zeitdifferenz td zwischen einem an die elektrische Spule angelegten Eingangsimpuls und einem Spulenerregungs-Stromimpuls umsetzt; die Zeitdifferenz td kann elektrisch zur Bildung eines Winkelstellungs-Meßsignals in der Form einer Analogspannung oder eines Zeitzählungs-Codesignals verarbeitet werden. Daher ist der Fühleraufbau aufgrund seiner hohen Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Schwingungen und Abrieb besonders vorteilhaft. Der Umstand, daß für die Verbindung zwischen dem bewegbaren Körper und dessen zugeordnetem Wandler kein mechanisches Verbindungsglied notwendig ist, ergibt eine stabile Drehwinkelmessung, die nicht durch irgendein mechanisches Spiel beeinträchtigt ist, das sonst auftreten könnte.From the above description of the exemplary embodiments it can be seen that the angle of rotation sensor has no mechanical sliding contact parts. The rotation angle sensor responds to angular displacement of the movable body in such a way that it the angular adjustment in a time difference td between one to the electrical Coil applied input pulse and a coil excitation current pulse; the Time difference td can be used electrically to form an angular position measurement signal in in the form of an analog voltage or a time counting code signal. Therefore, the sensor structure is due to its high resistance to mechanical vibrations and abrasion are particularly advantageous. The fact that for the connection between the movable body and its associated transducer is not mechanical connecting link is necessary, results in a stable rotation angle measurement, which is not affected by any mechanical play that may otherwise occur could.

Insbesondere ist auf die Vorteile hinzuweisen, daß die mit dem Drehwinkelfühler zu verbindenden elektrischen Verarbeitungsschaltungen einfach aufgebaut sind und insbesondere eine Halbleitereinrichtung mit hohem Integrationsgrad (LSI) wie ein Einzelbaustein-Mikrocomputer anwendbar ist, der Drehwinkel-Meßimpulse abgibt und der eine einfache Einrichtung zum Umsetzen einer Zeitdifferenz zwischen diesen Impulsen und Spulenerregungs-Stromimpulsen in eine geeignete digitale Codeform ergibt.In particular, it should be pointed out that the advantages with the rotation angle sensor to be connected to electrical processing circuits are simple and in particular, a high degree of integration semiconductor device (LSI) such as a Single-component microcomputer can be used, which emits angle-of-rotation measurement pulses and which is a simple means of converting a time difference between these pulses and coil excitation current pulses into an appropriate digital code form.

Es wird ein Drehwinkelfühler angegeben, der ein Gehäuse, einen drehbar an dem Gehäuse gelagerten bewegbaren Körper, einen an dem bewegbaren Körper befestigten Permanentmagneten, ein dem Permanentmagneten benachbartes weichmagnetiches Teil und eine auf das weichmagnetische Teil gewickelte elektrische Spule aufweist. Der bewegbare Körper folgt einem Drehwinkel bzw. einer Winkelversetzung eines äußeren Objekts, wodurch sich der Permanentmagnet in Bezug auf das weichmagnetische Teil bewegt, so daß an diesem eine Änderung hinsichtlich des äußeren Magnetflusses hervorgerufen wird. Diese Änderung des äußeren Flusses verursacht eine entsprechende Änderung eines Zeitintervalls vom Anlegen einer Spannung an die elektrische Spule an bis zum Erreichen eines bestimmten Spulenstrom-Pegels. Die Änderung des Zeitintervalls wird zur Ermittlung des von dem äußeren Objekt hervorgerufenen Drehwinkels gemessen. Das weichmagnetische Teil wird vorzugsweise aus einem amorphen weichmagnetischen Material gebildet. Es werden verschiedene Ausführungsbeispiele des Drehwinkelfühlers beschrieben.A rotation angle sensor is specified, which has a housing, one rotatable movable body mounted on the housing, one fixed to the movable body Permanent magnets, a soft magnetic part adjacent to the permanent magnet and an electric coil wound on the soft magnetic part. Of the movable body follows an angle of rotation or an angular displacement of an outer one Object, whereby the permanent magnet is in relation to the soft magnetic part moved, so that this caused a change in terms of the external magnetic flux will. This change in the external flow causes a corresponding change a time interval from the application of a voltage to the electrical coil to to achieve a certain coil current level. The change in the time interval is measured to determine the angle of rotation caused by the external object. The soft magnetic part is preferably made of an amorphous soft magnetic part Material formed. There are different embodiments of the rotation angle sensor described.

Claims

Claims!) Angle of rotation sensor, characterized by a housing (2), a movable body (9) rotatably supported by the housing, its position corresponds to an angle adjustment caused by an external object, one permanent magnets (15) fixedly attached to the movable body in the housing to create a magnetic field, one close to the range of motion of the permanent magnet arranged core device (21; 21,35) containing soft magnetic material, and an electric coil device (23; 23,34) wound around the core device, whose electrical properties vary according to the position of the movable body change.

2. Rotation angle sensor according to claim 1; characterized in that the permanent magnet has a first axis extending through its poles in a to an axis of rotation of the movable body (9) is perpendicular to the first plane, and that the core device (21) and the electric coil device wound thereon (23) have a longitudinal axis that is in one to the axis of rotation of the movable body vertical second plane (Fig.l).

3. Rotation angle sensor according to claim 2, characterized in that the first axis of the permanent magnet (15) and the longitudinal axis of the core device (21) and the electric coil device (23) the axis of rotation of the movable body 9. Cut.

4. Rotation angle sensor according to claim 1, characterized in that the permanent magnet (15) has a first axis extending through its poles which is parallel to an axis of rotation of the movable body (9) at a distance from this, and that the core device (23) and the electrical coil device wound thereon (23) have a longitudinal axis parallel to the axis of rotation of the movable body at a distance from this (Fig.lO).

5. Angle of rotation sensor according to claim 4, characterized in that the first axis of the permanent magnet (15) and the longitudinal axis of the core device (21) and the electrical coil device (23) the same distance from the axis of rotation of the movable body (9).

6. Rotation angle sensor according to claim 1, characterized in that the permanent magnet (15) has a first axis extending through its poles which is parallel to an axis of rotation of the movable body (9) that the core device (21,35) has a pair of oppositely arranged core parts which at a distance from the permanent magnet on its opposite sides are arranged and contain the soft magnetic material, and that the electrical Coil device (23, 34) comprises a pair of electrical coils, each of which is wrapped around one of the core parts (Fig.7).

7. Rotation angle sensor according to claim 6, characterized in that the first axis of the permanent magnet (15) and the core parts (21,35) are the same Distance from the axis of rotation of the movable body (9).

8. Rotation angle sensor according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the soft magnetic material is an amorphous magnetic material.

9. Angle of rotation sensor according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the movable body (9) has an input shaft (10) connected to the body, that connects the body with the external object, and a permanent magnet holder (12) which is formed integrally with the body.