专利名称：位置探测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及位置探测装置，它具有一个根据经过物体产生至少一个传感器信号的传感器装置。
根据本发明，通过具有权利要求1的技术特征的位置探测装置来完成该任务。
本发明的位置探测装置的优势尤其在于，只需将传感器装置大致固定在待测位置区域内，而精确的调准可通过改变参考值而单纯地以电的方式来进行。这甚至可以从远处来进行。这种调整可通过简单方式而如此进行，即让运动物体如活塞进入理想的位置，在这个位置上应发出一个位置信号，然后一直改变参考值，直到发出该位置信号。
通过从属权利要求所述的措施，可以有利地改进和完善权利要求1所述的位置探测装置。
一个优选实施例在于，物体产生一磁场或具有一产生这种磁场的磁铁，传感器装置包括至少一个磁场传感器，尤其是霍耳传感器。不过，本发明原则上也可按照其它测量原理来使用，如光学测量法、红外线测量法或电磁测量法。
在一个优选的实施形式中，传感器装置包括两个传感器，最好其中一个传感器产生一正弦信号，而另一个传感器产生一个与物体和该传感器装置的相对位置成比例的余弦信号，在这里，设有一个将这些信号转换成一基本上是线性的且由位置而定的信号的信号处理电路。例如可通过两个相互成45°地布置的磁场传感器来产生这样的正弦信号和余弦信号。通过正弦信号和余弦信号的叠加，可以分别产生一个基本上是线性的增大信号或衰减信号，其中在转换时，绝对振幅不重要，重要的是测量相位。因而，人们将不依赖由磁铁的不均匀性和公差波动引起的磁场强度波动以及磁铁的温度历程。
尤其是，可在市场上作为成品件买到的两个霍耳传感器-桥电路适用作磁场传感器。
比较器装置最好有一个窗口比较器或施密特触发器。由此一来，可以调整位置信号的信号开始和信号结束。一个可电动调节的电位计或一个用于参考值的信号存储器且尤其是一个数字计数器或数字存储器特别适用作改变参考值的控制装置。它们可以设置在传感器装置的区域内并与之形成一个组件，或者它们也可以被设置成空间分开的形式，其中依靠电线且尤其是总线或通过无线方式而遥控进行控制机构的调整和/或参考值设置。为调节控制装置或设置参考值，可以设置至少一个手动操作部件。
至少包括比较器装置的测定电路可与传感器装置一起构成一组件，或者该测定电路可以与传感器装置空间分隔开地设置并且尤其是被集成在一个程控控制单元内。如果设置一个模拟比较器装置，则可以借助数字/模拟转换器将来自这种程控控制单元的数字信号转换成模拟信号。
实施形式的具体描述在一个气缸10中，可纵向运动地设置一个有一活塞杆12的活塞11。在活塞11中装入了一个永磁铁13。
一个示意画出的传感器装置14被安装在缸的缸壁上，该传感器装置被设计成可通过未示出的方式纵向移动并且可被固定在不同位置上。当然，也可以设置多个用来测量多个活塞位置的这样的传感器装置。这些传感器装置也可以整合在缸壁中。
传感器装置14包括两个霍耳传感器15、16，可在市场上买到的霍耳传感器桥可被用于此。如此定位霍耳传感器15、16，例如将其设置成相互错开45°，从而它们在经过永磁铁时在永磁铁13的磁场作用下发出两个彼此间有90°相差的输出信号。当然，也可以使用其它磁场传感器，如线圈或类似部件，它们同样可以通过相应定位而产生两个相位移信号，也就是说，一个正弦和一个余弦信号。
如果活塞11经过传感器装置14，则霍耳传感器15、16产生与传感器装置14的永磁铁13的各自位置成比例的一个正弦和一个余弦信号。这些信号被传输给一测定电路17并在那里经过一输入放大器18被输送给一信号处理电路19。代替输入放大器18或除此之外地，还可设置一个信号过滤器。
在信号处理电路中，这两个信号被转换成一个线性输出信号，尤其是通过正弦信号与余弦信号的叠加。因此在转换时，绝对振幅是不重要的，重要的是相位。该线性输出信号被输送给一比较器20并且在那里与一个可变的参考值进行比较。如果信号相同，则作为输出信号产生一个位置信号P。
如果比较器20成窗口比较器或施密特触发器形式，则可以调整接通时刻和断开时刻，在这里，可以规定一个可调节的磁滞或一可变的接通极限和一断开极限。如果需要，可为此产生两个不同的参考信号。
通过可电动调节的电位计21产生所述参考信号。可通过两个按钮开关22、23增大或减小参考值，在这里，其它的手动调节装置通常也是可行的。为了调准，使传感器装置14移入一个大致位置中，在这个位置上，活塞11或其永磁铁13应产生一位置信号。活塞11被带入一个它应发出一位置信号的位置中。现在，通过操作按钮开关22、23，按照电位计来增大或减小参考值，直到比较器20接通。因而，调准了该参考值。如果必要，可以按照相同或相似的方式产生第二参考值或其它参考值。
代替或除了按钮开关22、23之外，还可以通过一条外线24来改变电位计21，该外线与测定电路17的接线端子25连接。借助这样的外部信号，其中所述外部信号例如由一个外部控制单元产生并且该控制单元可以是一程控控制单元，可以通过遥控调整电位计21或整个位置探测装置。
也可以代替可调式电位计21地使用一信号存储器，例如一个数字计数器或一个不同的数字存储器。设定参考值的计数器值也可以通过按钮开关22、23和/或通过线24来预定。这同样适用于任何其它的数字存储器，其存储值也可通过线24来预定。在计数器或其它数字存储器的情况下，当然还需要一个数字/模拟转换器，以便可以将模拟参考值输送给比较器20。另一方面，该比较器20可可以成数字比较器形式，在这里，于是必须在信号处理电路19中形成相应的数字传感器信号。
测定电路17可和传感器装置14一起构成一个紧凑的且可装在缸10上的单元。另一方面，它也可作为外部组件而独立设置或被整合在一外部控制单元中。在这种情况下，主要也通过微处理器功能来实现上述测定电路17的组件。然后，可通过常见的计算机操作功能来实现参考值的改变。
另一个替换方案在于，在测定电路17中，代替可调式电位计21或信号存储器地，一外部控制装置或一外部计算机直接通过线24而预定出用于比较器20的参考值。线24可以是一总线，在这里，或许要设置一个必需的总线站。
当然，本发明不局限于活塞缸装置，而确切地说，本发明可被用于使任何物体经过传感器装置的任何场合。代替直线移动时的位置检测地，也可相应探测非线性移动，如圆周运动。
为增大电气调整或电子调整的调整范围，也可以电扩展调节范围。
代替直接通过线24来遥控可电动调节的电位计21或一个其它信号存储器或参考值设定地，这种操作可以无线方式进行，例如通过无线电或红外线。
在一个替换设计方案中，传感器装置也可在运动方向上有多个前后设置的相同的传感器或传感器组合。因此，它们产生相同的信号变化曲线，其在时间上按照传感器的局部错位而错开。因而，在每个位置上都存在这种传感器的某种信号组合，其中可通过信号变化曲线存储来掌握所有的信号组合。如果现在将要探测某个位置，则作为参考值地为有相应数量的比较器规定出为该位置而存储的信号，从而可以非常精确地掌握所需的位置并可以马上确定故障。当然，也可以预定同公差窗。为了进行位置探测电子调整，相应地拟定出参考值的其它组合。
权利要求
1.位置探测装置，它具有一个根据一经过的物体(11)而产生至少一个传感器信号的传感器装置(14)，其中所述的至少一个传感器信号在经过时连续变化；一比较器装置(20)，它将所述的至少一个传感器信号与至少一个参考值进行比较，在此设置了用于通过改变参考值来电子调整传感器装置(14)的控制装置并且比较器装置(20)的输出信号构成成探测物体(11)与传感器装置(14)的相对位置的位置信号(P)。
2.如权利要求1所述的位置探测装置，其特征在于，物体(11)产生一个磁场或具有一产生这种磁场的磁铁(13)，传感器装置(14)包括至少一个磁场传感器(15，16)，尤其是一个霍耳传感器。
3.如权利要求1或2所述的位置探测装置，其特征在于，传感器装置(14)包括至少两个传感器，其信号在一信号处理电路(19)中被转换成一与物体(11)同传感器装置(14)的相对位置有关的基本上是线性的信号。
4.如权利要求3所述的位置探测装置，其特征在于，一个传感器信号是一正弦信号，而另一个信号是一余弦信号。
5.如权利要求4所述的位置探测装置，其特征在于，两个磁场传感器(15，16)是相互成45°地设置的。
6.如权利要求5所述的位置探测装置，其特征在于，作为磁场传感器地设置两个霍耳传感器-桥电路。
7.如先前权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，比较器装置(20)有至少一个窗口比较器或施密特触发器，在这里，两个转换参考值可变化。
8.如先前权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，传感器装置(14)在运动方向上有多个前后设置的相同的传感器或传感器组合，其信号通过有相应数量的比较器装置(20)的组成部件与参考值进行比较，所述参考值对应于待检测相对位置上的传感器信号。
9.如先前权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，该控制装置有一个可电动调节的电位计(21)或用于参考值的信号存储器装置，尤其是一个数字计数器或数字存储器。
10.如先前权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，为了调整该控制装置，至少设置一个手动操作部件(22，23)。
11.如前述权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，通过一根电线(24)且尤其是一总线或通过无线方式来遥控地进行该控制装置的调整以及/或参考值的设定。
12.如前述权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，所述的至少有比较器装置(20)的测定电路(17)和传感器装置(14)一起组成一个单元。
13.如权利要求1-11之一所述的位置探测装置，其特征在于，所述的至少有比较器装置(20)的测定电路(17)和/或控制装置在空间上与传感器装置(14)分隔开并且尤其是被整合在一个程控的控制单元中。
14.如前述权利要求之一所述的位置探测装置，其特征在于，物体(11)是活塞缸装置的活塞，传感器装置(14)尤其是可纵向移动地设置在缸(10)上或者被整合在缸(10)内。
全文摘要
一种位置探测装置，它包括一个根据经过的物体(11)而产生至少一个传感器信号的传感器装置(14)，其中传感器信号在经过时连续变化。在一比较器装置(20)内，所述的至少一个传感器信号与至少一个参考值进行比较，其中设置用于通过改变参考值来电子调整传感器装置(14)的控制装置并且比较器装置(20)的输出信号构成成探测物体(11)与传感器装置(14)的相对位置的位置信号(P)。由此一来，可以比较粗略地机械定位传感器装置(14)并且可通过改变参考值且以电子方式来进行微调。
文档编号G01B21/00GK1418308SQ01806734
公开日2003年5月14日 申请日期2001年1月31日 优先权日2000年3月17日
发明者T·雷宁格尔 申请人:费斯托合资公司