[发明专利]用于确定旋转滚动体的转速的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于确定围绕旋转轴线(102)旋转的滚动体(100)或物体的转速(n)的装置(10)。电子的处理单元(20)能固定在所述滚动体(100)上。加速度传感器(30)沿第一方向感测加速度的加速度信号(32)。所述第一方向在相对于所述滚动体(100)的旋转轴线(102)的径向方向或切向方向上延伸。对所感测的加速度信号(32)进行低通滤波和高通滤波、尤其进行自适应高通滤波。通过对经滤波的信号进行时间求导、接下来的求值和求滑动平均值可以进一步优化信号。所述经滤波的加速度信号(33)的频率(f)被求取并且相应于所述滚动体(100)的转速(n)。本发明还涉及一种具有至少一个本发明装置(10)的滚动体(100)以及涉及一种用于确定围绕旋转轴线(102)旋转的滚动体(100)的转速(n)的方法。

技术领域

本发明涉及一种用于确定围绕旋转轴线旋转的滚动体的转速的装置，其中，所述装置具有处理单元并且可固定在滚动体上。

背景技术

例如在公开文献DE 102007018238A1中公开了这样的装置。在该文献中，磁体固定在旋转物体上，然后如此确定旋转物体的转速，即在物体每转一圈时借助传感器元件、例如霍尔传感器来感测脉冲，其中，可以由两个脉冲之间的时间段推断出物体的转速。旋转物体例如可以是滚动体。

此外，本发明还涉及一种具有至少一个本发明装置的滚动体以及一种用于确定围绕旋转轴线旋转的滚动体的转速的方法。

发明内容

本发明涉及一种用于确定围绕旋转轴线旋转的滚动体的转速的装置，其中，所述装置具有电子处理单元并且可固定在滚动体上。

本发明的核心在于，所述装置具有至少单轴的加速度传感器，并且所述处理单元被设立为用于借助于加速度传感器在第一时间段内沿第一方向感测加速度的加速度信号。在此，所述装置可以这样安置在滚动体上，使得所述第一方向在相对于滚动体旋转轴线的径向方向上延伸，或者所述第一方向垂直于所述旋转轴线和所述径向方向定向。

此外，所述处理单元被设立为用于对所感测的加速度信号进行低通滤波和高通滤波、尤其进行自适应高通滤波，以便得到经滤波的加速度信号。此外，所述处理单元被设立为用于求取经滤波的加速度信号的频率，其中，所述频率相应于滚动体的转速。

在此有利的是，加速度传感器可以构型得非常小并由此可以实现所述装置的紧凑结构。此外，所述装置也可以精确地确定金属滚动体的转速，因为与磁场传感器相比，加速度传感器的测量结果几乎不或根本不受金属滚动体影响。由于滤波，还可以利用具有一定噪声的低成本加速度传感器。

本发明的一个有利构型设置，所述处理单元被设立为用于确定经滤波的加速度信号的k个相邻过零点之间的第二时间段并根据该第二时间段求取频率，其中，k是正整数，并且该第二时间段为经滤波的加速度信号的k减1个半周期时长。在此有利的是，这为一种用于确定滚动体转速的简单可能性，其中，这尤其适用于在一定程度上恒定的转速。

本发明的另一个有利构型设置，所述处理单元被设立为用于确定经滤波的加速度信号的k个相邻最大值或最小值之间的第三时间段并根据该第三时间段求取频率，其中，k是正整数，并且该第三时间段为经滤波的加速度信号的k减1个周期时长。在此有利的是，这为一种用于确定滚动体转速的简单可能性，其中，这尤其适用于在一定程度上恒定的转速。

根据本发明的一个有利构型设置，所述处理单元被设立为用于在数学上对经滤波的加速度信号进行时间求导、由经时间求导的加速度信号确定绝对值信号并且以一个时间常数对该绝对值信号求滑动平均值，其中，所述处理单元被设立为用于确定经求滑动平均值的绝对值信号的k个相邻最大值之间的第四时间段并根据该第四时间段求取频率，其中，k是正整数，并且该第四时间段为经滤波的加速度信号的k减1个半周期时长。

在此有利的是，即使在快速的转速变化情况下也可以确定转速。此外，通过求导、求绝对值和借助于滑动平均值进行平滑可以更好地提供经滤波的加速度信号，以便能够由此确定准确的转速。