[发明专利]具有铁磁元件的线性分段或转数计数器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的具有铁磁元件的线性分段(segment)或转数(revolution)计数器，其可以在两个方向计数。

背景技术

绝对线性分段或转数计数器在不需要外部电能的情况下获取其永久存储的计数信息。该计数器从处于任何条件(即，也是在接近零的速度)下的驱动器的动能中产生计数和存储所需的电能。这里，被检测并存储的转数在物理学上讲是无限制的。

用于检测平移和/或旋转运动的铁磁元件称为脉冲金属丝运动检测器(如US 4,364,013公开的)或韦根(Wiegand)传感器(如DE 4 107 847 C1或DE 2 817 169 C2公开的)，其中铁磁材料的预处理金属丝被传感器线圈所缠绕。起初在铁磁材料中方向随意的磁区(称为磁畴或Weiβ区)在外部机械力和/或磁力的影响下将其自身定向在一个单域。在施加了某个方向和大小的外磁场后，该域“突然翻转(flap over)”，其产生可以作为输出信号的电压脉冲。

在铁磁材料中，具有不同磁化方向的相邻原子的磁矩的相互作用是非常强的，其导致磁矩在小的空间区域对准。上述磁域、铁磁元件、Weiβ区或区域被称为布洛赫壁的过渡层彼此分开。由于外力的影响，如上所述，有可能实现上述单域、铁磁元件的自我形成。如果该域被引入了某大小和方向的外磁场，则起始位置的基础磁体(最大磁场位置，通常为金属丝端点)像多米诺骨牌一样翻到外磁场的方向，这会导致在铁磁元件中出现具有有限速度的翻转事件的波浪，而且该速度比励磁磁体的速度大，由此可以说是该域的“瞬时翻转”。最大磁场的位置还可以在线形域的长度的中部。在这种情况中，波从中部走向端部，这可产生可被采集的双电压。

根据DE 102 59 233，可使用作用于铁磁元件之间的上述布洛赫壁效应来估计励磁磁体的极性和位置，其在于通过附加传感器元件，可以确定从两个前端开始的铁磁元件的反磁化部署方向，即铁磁元件的反磁化方向。

在具有励磁磁体和半转分辨率的特性的一般情况中，转数计数器系统完全由与在所有条件下存储的信息相关的四个已知励磁磁体的状态来描述，即：

1.铁磁元件右侧的北极

2.铁磁元件左侧的北极

3.铁磁元件右侧的南极

4.铁磁元件左侧的南极

这四个励磁状态可以在旋转系统中被完成，以免可能不能清楚确定哪个磁极位于四个四分之一圆的哪一个。为了这个，需要四个位置相关的独立信息的值，其中两个值还从线圈SP得出以作为所产生电压的极性，剩下的两个分别从作为磁极或磁体的霍尔传感器SE被识别或不被识别。

从数学角度的，理论情况是韦根或脉冲金属丝通常分别正确地运行，因此当估计两个方向的计数器的值时，在这里所示的具有韦根元件和附加传感器元件的线性分段或转数计数器的情况中不需要回过来参考存储的信息。在具有两个脉冲或韦根金属丝的方案中隐式假定了这种理论情况，即例如在欧洲专利EP 0 724 712中所述的。不幸的是，物理上不允许这种理论情况，因为总是存在移动顺序，其中各自的韦根或脉冲线由于产生所谓的“矮化波(runt)”而会出现故障。在具有韦根元件(例如，霍尔传感器)的上述方案中，计数器必须仅回过来参考存储的信息。但是，也参考存储的信息的以上引用的专利所述的具有韦根或脉冲金属丝的方案产生错误的计数器结果，这是因为存储的信息已经用于理想化计数器状态。

通过测量，可以实现具有可想到的简单机械结构的位置检测器，该位置检测器可在甚至速度接近零且出现常规能量供应故障的任何情况下，在励磁磁体的两个工作方向上工作，且仅具有一个铁磁元件。该位置检测器的最优简单布置使得该位置检测器还可能从传感器线圈的输出信号同时获得用于包括计数器设备的估计电子设备的能量。

不管基本可能且可想到的该检测器的简单机械结构，经验表明，日益增长的应用需要其结构元件小型化，且同时具有抗外部影响的磁性屏蔽，而不能放弃寿命长以及独立于外部能量的布置的优点。

但是，由于将附加传感器用于多圈，因此同时需要线性化和均匀化磁场。

发明内容

因此，本发明的目的是进一步有利地发展作为线性分段或旋转计数器的这种传感器。

该目的通过权利要求1的特征来实现。

从属权利要求体现本发明的进一步的特征。