[实用新型]用于无接触式确定轴实际角位置的传感器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于无接触式确定轴的实际角位置的传感器装置，所述传感器装置具有抗扭地设置在轴上的发送器，该发送器与至少一个相对于发送器位置固定安装的接收器共同作用。

本实用新型的应用领域特别是涉及到调整驱动装置或调节驱动装置的电控气动的或纯电动的位置调节单元。为测量轴的角位置，通常采用无接触式的测量，以避免传感器装置的彼此相对运动的部件磨损。

背景技术

为了无接触式检测轴的角位置，也就是无机械作用地进行检测，依据一般公知的现有技术，要么在轴的端面上安装永久磁铁并确定磁场的方向，要么按照另一种公知的技术方案，沿轴的圆周固定具有多个磁段的磁环，其中，确定一个磁段内部的位置并确定从一个磁段向下一个磁段的过渡并然后增量式计数，以取得360°的测量范围。

DE 44 15 686 A1公开了另一种无接触式确定轴的角位置的技术方案。在这种情况下，轴既可以轴向移动也可以转动支承并可以占据确定的轴向位置和角位置。平行于轴地设置一个与固定在轴侧的永久磁铁共同作用的位移传感器。专用的永久磁铁在此这样固定在轴的圆周上，使该永久磁铁以其纵向沿一条螺旋线伸展，从而无论是轴的轴向移动还是轴的转动，均产生永久磁铁的对于位移传感器起作用的部分的不同位置。

DE 42 39 635 A1公开了一种用于在电控气动的位置调节器的情况下检测阀杆运动的位移的方法，其中，在电感式工作的传感器中，在LC谐振电路内部激励高频振荡，以产生高频电磁交变场，该交变场通过被阀杆带动的导电体与位移相关地被衰减，并且在该交变场中振荡信号被解调地且未放大地输送到微处理器用以分析与位移相关的振荡幅值衰减。虽然该方法允许无接触式的位移测量，但用于实施该方法的仪器开支却非常高并且测量精度特别是在恶劣的设备运行中晃动的情况下证明不够。

DE 42 39 635 A1此外作为现有技术公开了，为了阀杆的位移测量，使用电位计、电容式传感器以及通过阀杆上的杆分支操作的差动变压器。这些解决方案的缺点各种各样。如电位计一般容易受到磨损，特别是在它们在强的机械振动或晃动的区域内使用的情况下。这种磨损通过电位计工作点上递增的损耗而变得明显。使用可变电容器非常昂贵，因为在这种情况下必须采取防潮的高费用防护措施并还需要非常精密的机械轴承。使用差动变压器由于昂贵的机械支承而不利，因为必须抑制磁铁在线圈内的横向运动。供电相应所需的电子装置此外过于昂贵和能耗相对高。此外需要注意正确安装限制转角的接收器。

所公开的转角传感器的问题在于它们的高能量需求。此外，大地测量的算法对传感器装置与典型发散、温度漂移等相关的机械误差和电气误差具有很高要求。由此测量值分辨率对于仅一个永久磁铁减小到最大14位。

实用新型内容

因此本实用新型的目的在于，实现一种用于无接触式确定轴的实际角位置的传感器装置，其在低能量投入和少传感技术部件情况下提供精确的测量结果。

从一种按权利要求1前序部分的传感器装置出发结合权利要求1的特征部分的特征达到所述目的。从属权利要求给出本实用新型的有利的进一步方案。

本实用新型从一种传感器装置出发，该传感器装置包括一个抗扭地设置在轴上的发送器和至少一个用于确定轴的角位置的、相对于发送器位置固定地安装的接收器。依据本实用新型，位置固定的接收器通过第一和第二圆盘形成，它们彼此平面平行地定向并各自具有一个用于穿过轴的中心孔。第一圆盘分成构成为彼此绝缘的电极的四个相同的扇形段。第二圆盘作为第一圆盘的对应电极构成。发送器作为盘形的固定的电介质设置在两个圆盘之间并且基本上具有与轴刚性连接的半圆的形状。

第一圆盘的每个电极与第二圆盘的对应电极形成一个电容器，其电容与间隙被电介质在第一圆盘的各扇形段与第二圆盘之间穿过的程度相关。

在按规定使用的期间，轴在两个圆盘的孔内旋转，其中，电介质在两个圆盘之间被带动并且与位置相关地扫过彼此绝缘的电极。在此，第一圆盘的至少两个电极始终被电介质涉及并且至少一个电极是空闲的。轴的位置从四个电容器的电容中计算。

本实用新型的传感器装置的优点在于其机械耐用性和测量机构的电气干扰影响小。

按照本实用新型的另一特征，为使电容值数字化，四个电容器与开关电容型∑-Δ转换器连接。具有优点的是，在这种类型的转换器中，为确定轴的位置，将两个测量值数字化就足够了。在此，在每个象限内得到一个在90°上恒定的电容差值和一个随同转角线性变化的电容差值的组合。

本实用新型的另一优点因此在于非常节能和高精度的模数转换。