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用于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統和用于確定旋轉安裝的軸的轉數的方法
【專利摘要】本發明涉及用于確定旋轉安裝的軸的轉數的裝置以及用于確定旋轉安裝的軸的轉數的方法。永磁體非旋轉地連接到該軸，并且將操作地連接到永磁體的由微發電機產生的信號電壓饋送到能量緩沖器，特別經由整流器到電容器，以及從能量緩沖器饋送用于存儲轉數的存儲器單元。特別是，將微發電機的信號電壓饋送到從能量緩沖器饋送并且連接到存儲器單元的計數邏輯以便讀取每個舊轉數值并且存儲每個新確定的轉數值。存儲器單元特別以長時期穩定的方式運行和/或具有FRAM設計，并且永磁體特別布置在微發電機的敏感區域中，其中借助于信號線將用于確定軸的旋轉位置，特別是旋轉角度的角度傳感器連接到處理單元。處理單元評估施加到能量緩沖器的電壓，特別是處理單元具有用于評估施加到能量緩沖器的電壓的部件和/或特別經由數據交換連接而連接到該部件。
【專利說明】用于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統和用于確定旋轉安裝的軸的轉數的方法

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及用于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統與用于確定旋轉安裝的軸的轉數的方法。

【背景技術】
[0002]通常已知的是，借助于角度傳感器可確定軸的角度位置。對于每次旋轉，可確定精細旋轉的角度值，諸如處于1°的分辨率。轉數是由軸完全執行的旋轉數。絕對角度位置由轉數和精細旋轉的角度位置的值定義。
[0003]用作微發電機的韋根特(Wiegand)線，也稱為脈沖線，或者替代地，將可磁性機械預加載并且然后可磁性機械偏置(Vorspannen)的系統用作微發電機，其中當觸發系統時該系統在線圈中感應電壓。尤其當涉及具有韋根特線的系統時，相比偏置觸發由不同的磁極引起。


【發明內容】

[0004]因此，本發明基于進一步改進用于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統的目的，在該系統中將降低錯誤率。
[0005]根據本發明，根據權利要求1中所陳述的特征實現關于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統的目的，并且關于根據權利要求7中所陳述的特征實現關于方法的目的。
[0006]用于確定旋轉安裝的軸的轉數的系統中的本發明的重要特征是永磁體以扭轉固定的方式連接到該軸，
[0007]將與永磁體操作連接地放置的微發電機產生的信號電壓提供到能量緩沖器，尤其是經由整流器到電容器，
[0008]用于存儲從能量緩沖器提供的轉數的存儲器裝置，
[0009]特別將微發電機的信號電壓提供到計數邏輯裝置，所述計數邏輯從能量緩沖器供電并且連接到用于讀出相應的舊轉數值并且用于存儲相應的新確定的轉數值的存儲器裝置，
[0010]特別針對長期穩定性和/或以FRAM技術設計存儲器裝置，
[0011]將永磁體特別放置在微發電機的敏感區域中，
[0012]用于確定軸的尤其是旋轉角度的旋轉位置的角度傳感器，通過信號線連接到計算機，例如微控制器或微處理器，
[0013]分析施加在能量緩沖器處的電壓的計算機，
[0014]計算機特別具有用于分析在能量緩沖器處施加的電壓的裝置和/或特別經由數據交換鏈路連接到這樣的部件。
[0015]這具有如下優點，一方面能夠執行轉數的能量自主確定，而另一方面能夠實施轉數的控制或監測，因為具有外部供電的計算機可用于監測和分析微發電機的信號，即尤其是韋根特線或脈沖線。也就是說，以這種方式監測由微發電機產生的信號脈沖是否是矮波(runt)脈沖，因為在偏置和/或觸發的角度范圍內修改軸的旋轉方向，或是否已發生缺陷。特別地，信號脈沖是否具有符合配置的電平或是否具有足夠的能量含量是可檢測的。如果不是這種情況，則所述信號脈沖改進為矮波脈沖，或已發生傳感器的缺陷或失調。甚至在已發生故障之前，可采用這種缺陷觸發警告信息。
[0016]在一個有利的改進中，將微發電機改進為韋根特線或包括韋根特線。這在不需要受磨損的機械部件的情況下是有利的。
[0017]如果以韋根特傳感器形式的韋根特線用作微發電機，則當發生旋轉方向的改變時，甚至在無故障操作期間可能發生具有低信號幅度的信號脈沖。如果在發生脈沖后韋根特線沒有偏置或沒有完全偏置并且由于旋轉方向的改變而發生觸發到相反的磁場方向，則這就是該情況。該信號脈沖稱為矮波脈沖。為了防止信號監測裝置將該信號脈沖解釋為故障，可只分析在其中先前已經確定完全偏置的脈沖?？纱_定其中已經超出精細旋轉軸的旋轉位置的角傳感器的某個角度值，尤其是觸發韋根特傳感器的磁場的平行度以及韋根特傳感器的完全偏置。
[0018]在一個有利的改進中，將微發電機改進為脈沖線。這具有可沒有磨損地使用部件并且部件能夠以節省成本的方式生產的優點。
[0019]在一個有利的改進中，尤其用于數據交換的信號線，位于計算機與存儲器裝置之間。在可由計算機讀出并且在其中分析的存儲器裝置中存儲的值的情況下，這是有利的。特別是在計算機操作的起始時的轉數的起始值，(即偏移值)能夠從存儲器裝置讀出并且可用作計算機的起始值。此外在操作期間，在計算機中確定的轉數值與在存儲器裝置中存儲的轉數值之間能夠執行連續重復的比較。
[0020]在一個有利的改進中，角度傳感器與計算機由一個電壓源，尤其是不向計數邏輯裝置與能量緩沖器供電的電壓源供電。這具有允許用于計算機的外部電源的優點。
[0021]在一個有利的改進中，角度傳感器包括霍爾效應傳感器，該霍爾效應傳感器機械連接到永磁體，或者該角度傳感器是連接到軸或增量編碼器的旋轉變壓器。這在可使用節省成本和高分辨率系統的情況下是有利的。
[0022]在用于確定旋轉安裝的軸的轉數的方法中的重要特征是以扭轉固定的方式將永磁體連接到軸，
[0023]將與永磁體操作連接地放置的微發電機產生的信號電壓提供到能量緩沖器，尤其是經由整流器到電容器，
[0024]從能量緩沖器供電在其中存儲當前確定的轉數值的存儲器裝置，
[0025]特別將微發電機的信號電壓提供到計數邏輯裝置，從能量緩沖器供電該計數邏輯裝置并且該計數邏輯裝置連接到用于讀出相應的舊轉數值并且用于存儲相應的新確定的轉數值的存儲器裝置，
[0026]特別為長期穩定性和/或以FRAM技術設計存儲器裝置，
[0027]永磁體特別位于微發電機的敏感區域，
[0028]使用角度傳感器確定軸的旋轉角度并將旋轉角度轉發到計算機，
[0029]計算機分析施加在能量緩沖器上的電壓，在處理中考慮由角度傳感器檢測的旋轉角度。
[0030]這具有如下優點，轉數值可存儲于在能量上自足的電路系統的部分中，并且至少在其中外部提供的能量可用的特定時間周期期間，該值能夠由外部供電的計算機監測并控制。因此可檢測系統缺陷。
[0031]在一個有利的改進中，在能量緩沖器處存在的電壓曲線用于確定電壓曲線的至少一個特征量的值，尤其是狀態變量的值，并且如果不滿足或超過臨界限值，即定義的尤其是預定義的限值，則觸發錯誤信號或錯誤報告。
[0032]在一個有利的改進中，電壓脈沖的最大值用作特征量。
[0033]在一個有利的改進中，接連測量多個電壓脈沖，并且對它們的特征值進行統計分析。如果統計特征值未達到或超過定義的限值，則將產生錯誤信號或錯誤報告。
[0034]在一個有利的改進中，將平均值和/或標準偏差和/或與平均值的差異量的平均值，即平均量偏差，用作統計特征值。
[0035]以這種方式，從先前確定的特征量的對應值確定平均值，
[0036]該測量值特別是統計變量的函數，尤其是分布函數的標準偏差、平凡矩(Trivialmoment)、高階矩等，
[0037]測量值特別對應于乘以因子的統計矩，該矩特別是標準偏差。這具有如下優點，與諸如平均值的統計量比較，可以確定當前分析的脈沖是否具有過度偏差并且因此由缺陷導致或者是“矮波”。
[0038]本文件中的狀態變量描述表征本發明系統狀態的宏觀物理奪量。在這些變量之中例如是由微發電機產生的信號脈沖形式或該脈沖的一個或多個參數，諸如電壓曲線的電壓-時間-面積、最大值、時間導數的最大值等。
[0039]在一個有利的改進中，在能量緩沖器處存在的脈沖形狀的電壓曲線用于確定脈沖形狀的電壓曲線的特征量的值，尤其是狀態變量的值，并且
[0040]-當通過角度傳感器在與電壓脈沖相關聯的角度區間和/或時間段中已檢測的軸的旋轉方向改變時，并且當超過該值與平均值的偏差的臨界(尤其是預定義)的測量值時，瞬時電壓脈沖將不用于確定轉數，
[0041]-或者在其它情況下
[0042]如果超過該值與平均值的偏差的臨界(尤其是預定義)的測量值時，則觸發錯誤信號，
[0043]平均值從先前確定的特征量的對應值確定，
[0044]該測量值特別是統計變量的函數，尤其是分布函數的標準偏差、高階矩等，
[0045]該測量值特別對應于乘以因子的統計矩，該矩特別是標準偏差。這具有如下優點，能夠檢測系統中的缺陷并且因此能夠增加安全性。
[0046]在一個有利的改進中，特征量是電壓信號的幅度，即最大值，或者它是在電壓脈沖開始隨后的指定時間點處的電壓值，
[0047]和/或特征量是平均或最大電壓變化率，
[0048]和/或特征量是平均或最大電壓-時間面積。這具有如下優點，不僅可以分析瞬時脈沖的幅度而且還可以分析脈沖信號的特征。
[0049]在一個有利的改進中，尤其通過計算機分析脈沖形狀的電壓特征的由觸發脈沖表征的時間段，即特別是近似瞬間，并且將該時間段用于確定脈沖形狀的電壓特征的特征量的值。這具有如下優點，觸發脈沖以及在其觸發中出現的特定瞬時脈沖的電壓可分析并且因此還能夠監測脈沖的能量含量。
[0050]在一個有利的改進中，將脈沖形狀的電壓特征的轉換成數字值的采樣值轉發到循環操作的存儲器裝置，并且尤其在已經接收觸發脈沖之后，通過分析在循環存儲器裝置中存儲的值實現脈沖形狀的電壓特征的分析。在這種情況下這是有利的，因為可執行連續的模擬到數字轉換，并且僅在觸發脈沖已經到達后能夠實施分析。結果，同樣能夠評估在觸發脈沖到達前已經發生的電壓上升，以便可以實施改進監測?？蓪⒀h存儲器裝置的存儲容量，即循環存儲器裝置能夠存儲的值的數量，以能夠監測由韋根特線產生脈沖的相關時間段這樣的方式建立。由于瞬時脈沖長度獨立于軸的旋轉速度并因此從不改變，可使存儲容量適應于脈沖長度。
[0051]在一個有利的改進中，觸發脈沖通過脈沖形狀的電壓特征超過臨界值而產生。這具有如下優點，通過簡單部件能夠產生并且同樣分析該值，以便同樣能監測由微發電機產生的脈沖的能量含量。
[0052]在另一個有利的改進中，使用在轉動計數器的非易失性存儲器中啟動計數操作的微發電機信號用作觸發脈沖。由于已提供該信號用于轉動計數器的基本功能，因此不需要產生用于監測脈沖信號的任何附加信號。
[0053]在一個有利的改進中，瞬時轉數從用于在初始操作的開始或在計算機的電力提供的開始處存儲轉數的存儲器裝置中讀出，并且由計算機使用作為用于旋轉速度的初始值，
[0054]借助角度傳感器確定的角度位置的特征用于確定隨著開始后執行的轉數和該轉數的和，并且將初始值存儲在計算機中作為單個瞬時轉數。這具有如下優點，能夠實施轉數的監測并因此增加安全性。因為轉數的(至少在操作期間的)冗余確定使得可以提高可靠性并檢測系統的缺陷?？梢酝ㄟ^以重寫方式由冗余確定的值校正非易失性存儲器的數值。
[0055]可從從屬權利要求獲得進一步的優點。本發明不局限于權利要求的特征組合。本領域技術人員將發現權利要求和/或單個權利要求特征和/或說明書和/或附圖的特征的附加有意義的組合的可能性，其源自所陳述目的和/或特別是由與相關技術的比較產生的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]現將在附圖的基礎上更詳細地解釋本發明:
[0057]圖1示意性地示出根據本發明的開關電路。

【具體實施方式】
[0058]在諸如變速箱、離合器、制動器和/或電機的驅動部件中，其磁化方向在徑向方向上對齊的永磁體在旋轉安裝的軸的軸向端處連接到軸。永磁體優選設置在軸向軸端的端面處。電路板在永磁體的對面，即與軸端的端面分隔開，該電路板一方面包括至少一條韋根特線1，即脈沖線，并且另一方面具有至少一個霍爾效應傳感器，尤其是交叉霍爾效應傳感器。電路板牢固地接合到殼體部件。
[0059]借助于可實施為角度傳感器5的霍爾效應傳感器，能夠確定軸的旋轉位置的角度。然而，需要外部電源以向角度傳感器和計算機14供電。來自傳感器5的信號經由信號線12轉發到計算機14。
[0060]在計算機14中分析來自傳感器5的信號并且同樣在過程中執行算術運算，以便能夠確定軸的旋轉位置的單個瞬時角度值。
[0061]韋根特線I以可檢測軸轉動這樣的方式位于電路板上。在過程中，在永磁體的第一極(例如北極)的旋轉運動期間將韋根特線磁偏置，并且當接近其它極(例如南極)時觸發韋根特線I。以這種方式，韋根特線產生脈沖，即脈沖形狀的電壓特征。隨后，發生由在旋轉安裝軸上的其它極(例如南極)對線的反向偏置。當接近從圓周方向觀看的下一個相反磁極(也就是說諸如北極)時，同樣觸發具有反轉符號的脈沖。在通過該磁極偏置后，隨著軸的旋轉運動繼續，重復所述的一系列脈沖觸發。取決于系統中北極和南極的數量，對于軸的每次完整旋轉觸發最少兩個脈沖與最多2~n個脈沖，其中η表示在圓周方向上的磁極數。借助于整流器，優選橋式整流器，整流產生的脈沖并將其傳送到電容器，即能量存儲裝置，以便只產生單極性脈沖，存儲能量并且在韋根特傳感器中不可能發生能量放電。因為脈沖包含提供用于計數韋根特線的脈沖所需能量的足夠能量，所以不需要與電路板上的電路的對應相關部分對應的外部供電。
[0062]韋根特線I也可稱為脈沖線。
[0063]將韋根特線I的脈沖轉發到信號處理部件2，該信號處理部件具有整流器、尤其是電容器的能量緩沖器以及包括到存儲器裝置3的通信接口的計數邏輯。
[0064]將以該方式確定的單個轉數存儲在存儲器裝置3中，尤其是在改進為FRAM的存儲器中。
[0065]將由整流器整流的韋根特線I的脈沖信號傳送到能量緩沖器，即電容器。一旦在脈沖到達隨后脈沖信號已達到臨界電壓值，轉數就遞增或遞減。為了檢測施加在能量緩沖器上的電壓，經由用于在能量緩沖器處采樣電壓6的采樣部件10將關聯電壓信號轉發到計算機14，尤其是微控制器。采樣裝置10是模擬到數字轉換器，該采樣裝置或者以集成的方式設置在計算機14中，以便電壓信號不得不只能發送到A/D輸入，即集成到計算機中的模擬到數字轉換器的模擬輸入，或者采樣裝置10是與計算機14分開設置的模擬到數字轉換器。因此，對于臨界電壓值的超出在計算機內監測在能量緩沖器處施加并轉換成數字形式的電壓。然而，這需要來自外部電壓源的計算機14的供電，因為由韋根特線產生的電脈沖功率不足以操作計算機14，尤其不足以軸的低旋轉速度操作計算機14，但僅足以用于對計數邏輯和存儲器裝置3供電。
[0066]此外，可以進一步分析由韋根特線產生的電壓脈沖的特征。通過計算機14記錄并分析特征，即脈沖形狀。特別是特征數據，諸如平均或最大幅度、平均或最大電壓變化率或諸如在當發生到存儲器裝置3的寫入時的電壓值的參數。
[0067]將先前發生的脈沖的特征數據存儲在存儲器裝置中并進行統計分析。特別是確定與特定特征數據相關聯的平均值和/或關聯的標準偏差或一些其它關聯的統計矩。將最近分析的電壓脈沖的對應特征數據與這些統計值比較，并且當超過臨界偏差時觸發警告信息或錯誤信號。
[0068]也就是說，在計算機14中確定先前發生的幅度平均值以及采樣脈沖，并將特定瞬時脈沖的幅度與該平均值比較。如果關聯的偏差大于標準偏差或者大于乘以因子的標準偏差，則將觸發錯誤信號。在其它情況中，確定并存儲更新的平均值。該因子具有在0.5與3之間的值。
[0069]對于脈沖的進一步特征數據使用對應的過程。
[0070]因此，每個脈沖能夠使用在其之前的脈沖的統計分析數據來分析。
[0071]對應于脈沖電壓值的瞬態特征的時間導數的值相應地用作電壓變化率。為此目的，確定兩個連續發生的脈沖采樣值的單個電壓微分并將其用于確定該電壓微分與兩個采樣值的時間間隔的商。對每個脈沖從其中確定電壓變化率的最大值和/或其平均值，該平均值從先前發生并被采樣的脈沖的確定的電壓變化率值來確定。
[0072]確定先前發生的最大電壓變化率值的平均值，并再次確定瞬時電壓變化率與平均值的偏差。如果相關偏差大于標準偏差或大于乘以因子的標準偏差，則將觸發錯誤信號。在其它情況中，確定并存儲更新的平均值。該因子優選地具有在0.5與3之間的值。
[0073]對于錯誤信號的產生，交替地檢查平均值以確定平均值是否超過或降低于固定定義的限值。
[0074]對電壓變化率的平均值使用對應的過程。
[0075]還對每個脈沖記錄當寫入存儲器裝置3時在能量緩沖器處存在的電壓，并且以類似的方式確定與先前發生的對應電壓的平均值的偏差。
[0076]此外，從與平均值單獨確定的偏差可確定系統的故障可能性。
[0077]而且，角度傳感器5使得可以在故障脈沖與作為“矮波”發生的脈沖之間區分。
[0078]例如由于部件毀壞或由于在軸上設置的永磁體與太大的韋根特線I之間的距離而產生故障脈沖。這些錯誤觸發其能量與電壓幅度位于其它平均值以下并且位于單個臨界值以下的脈沖。如果因此存在這種設計或功能相關的缺陷，則必須觸發錯誤信號。
[0079]在本文件中提及的臨界值是可預定義的閾值。例如，在初始操作中或甚至已經在制造期間指定這些閾值，即存儲在計算機14的存儲器裝置中。存儲器裝置優選是用于值的長期存儲的存儲器。
[0080]但是即使系統可運作，也可能發生矮波形式的脈沖。因為韋根特線I在觸發之前需要磁偏置到足夠程度。然而，當配備有永磁體的軸在其中發生觸發的特定角度范圍中的方向上執行改變時，可發生在觸發之前沒有達到完全偏置?？捎筛鶕景l明的系統檢測也被稱為矮波的這種弱改進(weakly developed)脈沖。這樣是因為出于此目的由角度傳感器5監測允許高分辨率旋轉角度的旋轉運動。結果，在角度觸發范圍的區域中的方向上的改變可檢測并且因此可在計算機14中的分析中排除矮波。
[0081]然后將在其中先前沒有檢測到足夠偏置的檢測脈沖從用于錯誤檢測并用于計算統計數據的分析中排除。也就是說，尤其是當沒有發生方向上的改變并且然而存在太弱的脈沖時，推斷系統的缺陷或錯誤以便計算機14觸發錯誤信號。
[0082]在本發明中重要的是，角度傳感器5不僅用于使軸的旋轉角度可以精細旋轉的形式確定，而且還用于監測由韋根特線I產生的脈沖。
[0083]可將來自角度傳感器5的信號用于確定角度位置，即軸的旋轉角度位置，并且還用于確定執行的轉數。然而，只要僅對角度傳感器5和分析計算機14提供能量，就可實施使用角度傳感器5的轉動計數。當供電電壓發生故障時，不可能確定轉數。另一方面，當使用韋根特線I和存儲器裝置3時，可以能量自主的方式確定轉數。當接通角度傳感器5的電壓供應時或之后，計算機14使用當前在存儲器3中記錄的轉數作為起始值。
[0084]通過由獨立系統和角度傳感器5確定的瞬時轉數的連續比較，可以監測已經發生的錯誤，以便能夠總體增加可靠性。此外，如果故障值可檢測，則還可以實現轉數的相互校
IHo
[0085]在圖1中，通信接口的信號線4設置在計算機14與存儲器裝置3之間。
[0086]可經由信號線6直接分接在能量緩沖器處的電壓。
[0087]外部供電電壓具有高電勢7和低電勢8。信號線9將信號處理部件2，尤其是信號處理部件2的計數邏輯連接到存儲器裝置3。
[0088]用于向計算機14傳送角度傳感器信號的信號線12將角度傳感器5連接到計算機14ο
[0089]象征性示出的分隔線13表示在電路系統的自足，即能量自主，與外部供電部分之間的分隔。
[0090]計算機14優選改進為微處理器或微控制器，該計算機具有尤其是包括集成模擬到數字轉換器的模擬輸入。
[0091]采樣部件10在輸入側具有高電阻，即朝向能量緩沖器的高電阻。結果，采樣部件10對能量緩沖器的負載可忽略。
[0092]存儲器裝置3是提供長期穩定性的存儲器裝置。這意味著即使沒有電壓提供，存儲的值也在存儲器裝置中保留超過一個星期。存儲器裝置優選地以FRAM技術改進。即使當不提供電壓時并且即使韋根特線沒有產生任何脈沖而因此也不向能量緩沖器提供任何能量，轉數值也因此保持長期保存。
[0093]關于根據本發明的系統的其余部分，即傳感器5、計算機14、采樣部件10、韋根特線I和存儲器裝置3，旋轉安裝軸，該軸具有以扭轉固定方式連接到其上的永磁體。這些部件優選設置在電路板上，該電路板永久連接到軸關于其旋轉安裝的系統部件。
[0094]在根據本發明的進一步示例性實施例中，將采樣部件10改進為包括阻抗變壓器和/或比較器和/或放大器電路，尤其是除了或替代模擬到數字轉換器。當能量緩沖器已經到達最小電壓時，采樣部件10觸發觸發脈沖。將該觸發脈沖轉發到計算機14，一旦在計算機14處已經接收到觸發脈沖，該計算機14就開始電壓脈沖的記錄。一旦觸發觸發脈沖，則因此事實是開始記錄施加在能量緩沖器處的電壓特征。一旦已經過去預定義時間周期或預定義最大數量測量，即電壓特征的采樣值的記錄，或者在已經發生低于臨界電壓值的下降之后，則結束電壓特征的記錄。
[0095]在本發明的其它示例性實施例中，在連續基礎上采樣施加于能量緩沖器的電壓并且將該電壓存儲在循環操作的存儲器裝置中。用于采樣值存儲的觸發脈沖通過施加于能量緩沖器的電壓來實施。只要該電壓超過臨界值，信號處理部件就提供對應信息，即觸發信息，該信息尤其是以數據總線和/或現場總線通信協議的形式經由信號線從信號處理部件2傳送到計算機14。在已經接收觸發信息后，分析在循環存儲器裝置中存儲的采樣值。也可以以這種方式由韋根特線分析脈沖的初始電壓特征。甚至能夠分析在觸發信息到達之前記錄的采樣值。尤其初始陡度，即初始電壓變化率，是可分析的。此外，當寫入存儲器時電壓尤其重要，因為它需要大量電功率因而同樣需要全部能量。由于寫入命令的時刻導致被觸發的觸發，可以對本文中的臨界電壓值執行非常精確的測量。
[0096]在本發明的進一步示例性實施例中，可使用另一個微發電機代替韋根特線I。
[0097]在根據本發明的進一步示例性實施例中，不將角度傳感器5改進為霍爾效應傳感器而將其改進為連接到軸的另一個角度傳感器，諸如感應操作的旋轉變壓器或采用編碼盤操作并根據光學操作原理的增量編碼器。計算機14然后從角度傳感器接收信號，或者計算機14與更高級的計算機交換數據，該更高級的計算機依次連接到角度傳感器用于數據交換。
[0098]參考數字列表
[0099]I韋根特線、脈沖線和/或微發電機
[0100]2信號處理部件
[0101]3用于轉數的存儲器裝置
[0102]4通信接口
[0103]5角度傳感器，尤其包括霍爾效應傳感器
[0104]6在能量緩沖器處的電壓
[0105]7外部供電電壓的電勢
[0106]8接地，外部供電電壓的低電勢
[0107]9在信號處理部件2的計數邏輯與存儲器裝置3之間的信號線
[0108]10用于采樣在能量緩沖器處的電壓6的采樣部件
[0109]12用于向計算機14傳送角度傳感器信號的信號線
[0110]13在電路系統的自供電與外部供電部分之間的分割線
[0111]14計算機，尤其是微處理器
[0112]用于在具有非易失性存儲器的計數器處觸發計數操作的信號
【權利要求】
1.一種系統，用于確定旋轉安裝的軸的轉數， 永磁體，其以扭轉固定的方式連接到所述軸， 將由微發電機產生的信號電壓提供到能量緩沖器，尤其是經由整流器到電容器，該微發電機與所述永磁體操作連接地設置， 存儲器裝置，其用于存儲從所述能量緩沖器提供的轉數， 將所述微發電機的所述信號電壓特別提供到計數邏輯裝置，所述計數邏輯裝置從所述能量緩沖器供電并且連接到所述存儲器裝置以便用于讀出相應的舊轉數值并且用于存儲相應的新確定的轉數值， 特別針對長期穩定性和/或以FRAM技術設計所述存儲器裝置， 所述永磁體特別位于所述微發電機的敏感區域， 角度傳感器，其用于確定所述軸的旋轉位置，尤其是旋轉角度，并且借助于信號線連接到計算機， 其中 所述計算機分析施加在所述能量緩沖器處的電壓， 所述計算機特別具有用于分析施加在所述能量緩沖器處的電壓的部件和/或特別經由數據交換鏈路連接到該部件。
2.如前述權利要求中的至少一項所述的系統， 其中 將所述微發電機改進為韋根特線或包括韋根特線。
3.如前述權利要求中的至少一項所述的系統， 其中 將所述微發電機改進為脈沖線。
4.如前述權利要求中的至少一項所述的系統， 其中 特別用于數據交換的信號線設置在所述計算機與所述存儲器裝置之間。
5.如前述權利要求中的至少一項所述的系統， 其中 由一個電壓源，尤其是不從其向所述計數邏輯與所述能量緩沖器供電的電壓源，向所述角度傳感器與所述計算機供電。
6.如前述權利要求中的至少一項所述的系統， 其中 所述角度傳感器包括霍爾效應傳感器，其中所述霍爾效應傳感器機械連接到所述永磁體或者所述角度傳感器是連接到所述軸或增量編碼器的旋轉變壓器。
7.一種方法，用于確定旋轉安裝的軸的旋轉速度， 該系統尤其具有如前述權利要求的至少一項所述的系統， 永磁體，其以扭轉固定的方式連接到所述軸， 將由微發電機產生的信號電壓提供到能量緩沖器，尤其經由整流器到電容器，該微發電機與所述永磁體操作連接而設置， 從所述能量緩沖器供電的存儲器裝置，在其中存儲當前確定的轉數值， 將所述微發電機的所述信號電壓特別提供到計數邏輯裝置，所述計數邏輯裝置從所述能量緩沖器供電并且連接到所述存儲器裝置以便用于讀出相應的舊轉數值并且用于存儲相應的新確定的轉數值， 特別針對長期穩定性和丨或以技術設計所述存儲器裝置， 所述永磁體特別位于所述微發電機的敏感區域， 使用角度傳感器確定所述軸的旋轉角度并將所述旋轉角度轉發到計算機， 其中 在考慮由所述角度傳感器檢測的旋轉角度的同時，所述計算機分析施加在所述能量緩沖器處的電壓。
8.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 在所述能量緩沖器處存在的電壓特征用于確定所述電壓特征的特征量的值，尤其是狀態變量的值，并且當超過所述值與平均值的偏差的臨界測量值，特別是預定義的測量值時，觸發錯誤信號， 所述平均值從先前確定的特征量的對應值確定， 所述測量值特別是統計變量的函數，尤其是分布函數的標準偏差、高階矩等， 所述測量值特別對應于乘以因子的統計矩，所述矩特別是標準偏差。
9.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 -對于每個脈沖形狀的電壓特征，從在所述能量緩沖器處存在的所述電壓特征確定電壓曲線的特征量的值，尤其是狀態變量的值， -并且當未達到或超過特定預定義值，即臨界值時，觸發錯誤信號。
10.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 -對于每個脈沖形狀的電壓特征，從在所述能量緩沖器處存在的所述電壓特征確定電壓曲線的特征量的值，尤其是狀態變量的值， -對所有脈沖確定該特征量的平均值，或諸如標準偏差或高階分布矩的另一個統計變量， -當平均值或其它統計變量的值下降到低于或超過預定義的單個值，即臨界值時，觸發錯誤信號。
11.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 在所述能量緩沖器處存在的脈沖形狀的電壓特征用于確定所述脈沖形狀的電壓特征的特征量的值，尤其是狀態變量的值，并且 -如果通過所述角度傳感器在與電壓脈沖相關聯的角度區間和/或時間段中已檢測軸的旋轉方向上的改變，并且如果超過所述值與平均值的偏差的臨界測量值，尤其是預定義的測量值，則瞬時電壓脈沖不用于確定轉數， -或者在其它情況下 如果超過所述值與平均值的偏差的臨界測量值，尤其是預定義的測量值，則觸發錯誤信號， 所述平均值從先前確定的特征量的對應值確定， 所述測量值特別是統計變量的函數，尤其是分布函數的標準偏差、高階矩等， 所述測量值特別對應于乘以因子的統計矩，所述矩特別是標準偏差。
12.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 尤其是通過分析精細旋轉角度傳感器的角度值的特征，即尤其是監測該特征，僅分析在其中先前已確定充分偏置的電壓的脈沖和/或將該脈沖用于確定轉數。
13.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 特征量是電壓信號的，尤其是所述脈沖形狀的電壓特征中的一個的 -幅度，尤其是最大值， -最大電壓變化率或 ~最大電壓-時間面積， 或者所述特征量是所述脈沖形狀的電壓特征的 -平均幅度，尤其是最大值， -平均電壓變化率， -或者平均電壓-時間面積。
14.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 為了確定所述脈沖形狀的電壓特征的特征量的值，尤其是通過所述計算機分析所述脈沖形狀的電壓特征的由觸發脈沖表征的時間段，特別是時刻。
15.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 尤其在觸發脈沖到達之后，將所述脈沖形狀的電壓特征的轉換成數字值的采樣值轉發到循環操作的存儲器裝置，并且通過分析在所述循環存儲器裝置中存儲的值來實現所述脈沖形狀的電壓特征的分析。
16.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 所述觸發脈沖由所述脈沖形狀的電壓特征超過臨界值而產生。
17.如前述權利要求中的至少一項所述的方法， 其中 從用于在初始操作的開始或在所述計算機的電力提供的開始時存儲轉數的存儲器裝置(3)讀出瞬時轉數，并且所述計算機使用所述瞬時轉數作為用于轉數的初始值， 借助所述角度傳感器確定的角度位置的特征用于確定自開始之后執行的轉數，并且將該轉數之和與初始值作為單個瞬時轉數存儲在所述計算機中。
【文檔編號】G01P3/481GK104487808SQ201380034128
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月17日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】O·西蒙, G·梅羅維茨 申請人:索尤若驅動有限及兩合公司