系统状态的无接触检测技术方案

本发明专利技术涉及一种用于无接触地检测可相对于固定部件旋转的部件的系统状态而无需辅助能量的装置，它在每一部件上具有一个线圈。相互耦合的线圈中的一个由用于产生不同频率的信号发生器馈电，而另一个线圈被增补为一个谐振回路。通过由开关元件接入其它的阻抗，系统的谐振频率可被改变。通过在信号发生器一侧上确定谐振频率可以推断出另一侧上的阻抗。从而可以对应到相应接通的开关元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及无接触的旋转传输器。
技术介绍
旋转传输器，通常也称为滑环，用于在可相对旋转的部件之间传输电信号。现已知有各种不同的旋转传输器。例如利用形成接触的滑环，其中金属刷或碳刷在大都为金属的滑轨上行进，以传输电流。无接触的旋转传输器基于电感或电容的耦合原理。这种旋转传输器相对于有触点的滑环而言几乎无磨损，因为在两个可旋转的部件之间不必形成机械接触。基于两个可旋转部件在物理上隔离，这种旋转传输器也可以显著屏蔽外界环境的影响。无接触旋转传输器的缺点是与机械滑环相比具有较高的成本。DE 10084415T1中公开了一种用于汽车方向盘的无接触旋转传输器。借助于汽车中和方向盘中的环形天线，一个调制在载波上的节拍信号从汽车传输到方向盘。为了将方向盘的开关状态转换成信号，通过一个集成在方向盘中的脉冲开关实现环形天线的阻尼。这可以在汽车侧通过相应获取信号幅值而被检测出来。对方向盘中电子器件能量的供给借助于一个独立的电流旋转传输器实现。如果要使这种能量供给也是无接触地实现，则需要附加的组件。本专利技术的任务在于设计一种比现有技术更为简单的系统，用于检测系统状态，如在一个固定部件和一个旋转部件之间的开关位置，其中可以免去对旋转部件各组件的附加能量供给。根据本专利技术对上述任务的解决方案在独立权利要求中给出。本发明的改进是从属权利要求的主题。本专利技术所述的用于无接触地检测可相对于固定部件10旋转的可-->旋转部件20的系统状态的装置是基于电感耦合。固定部件10包括第一线圈11，它由信号发生器12馈电。与第一线圈11磁耦合的是安装在可旋转部件20上的第二线圈。这些线圈可选择地被实现为简单的导体环，实现为具有双线绕组的线圈，所述双线绕组基于反并联电流形成局域有限场，实现为空气线圈或者实现为具有铁芯或铁氧体芯的线圈。同样也可以组合使用不同的线圈类型。这里重要的是第一线圈11与第二线圈21的磁耦合。第二线圈21借助于至少一个电容器22形成一个谐振回路。此至少一个电容器22可被实现为分立的构件。然而它也可以是此装置的分布电容。此外还具有至少一个开关元件(23a，23b)，它们把至少另一个阻抗(24a，24b)连接到谐振回路上。此连接可选择为串联或并联。开关元件可以是例如半导体开关或机械触点。这里阻抗是指一种电子元件，它具有一个实阻抗和/或一个虚阻抗。它可以是例如电感、电容或电阻。同样也可以是它们的组合，例如由一个电感和一个电容组成的谐振回路。也可是由具有多个谐振的串联电路和并联电路组成的较为复杂的谐振回路。这里重要的是，谐振回路的至少一种电特性通过接入所述的至少一个阻抗而被改变。特别是有利的是，谐振回路的所述至少一种电特性明显地变化，更好的是以倍数2变化，特别好的是以倍数10变化，从而产生明显的测量效果。按照本专利技术，一个分配给固定部件10的信号发生器12如此改变其频率，直至达到此装置的一个谐振频率。这里可以是串联谐振，也可以是并联谐振。信号发生器的控制借助于分析装置13来实现，它还具有用于确定一个谐振频率的装置。这例如可以是用于测量电流幅值、测量电压幅值、测量电流随时间的变化过程、测量电压随时间的变化过程或者测量阻抗的装置。可选地，为了确定谐振频率，除了频率外还可确定谐振电路的电流、电压和/或阻抗。由频率或一个其它的电参量可以推断出相应被激活的电气开关元件(23a，23b)。例如如果在并联谐振回路情况下通过一个开关元件把另一个谐振电容并联连接到至少一个电容器22上，则并联谐振回路的谐振频率相应减小。由这个新的谐振频率可以确定该电容的值，并从而推断出为此而激活的开关-->元件。同样可以在分析装置中例如设置一个表，在其中包含了一个谐振频率与为此而被激活的开关元件之间的直接关系。同样，在至少一个电容器22上并联一个电感的情况下，或者在至少一个电容器22上另外串联一个电感或电容的情况下，也进行相应的分析。采用串联谐振回路的实施方式也与此类似。如果现在例如不是一个电感或电容，而是一个电阻被并联或串联连接到谐振回路上，则在此谐振频率上谐振回路的阻尼发生改变，这可以通过由分析装置13测量至少一个电压或电流或阻抗来确定。如前所述，由此也能推断出所述开关元件。另一种本专利技术所述的装置不包含前面所述的可控信号发生器12，而是包含一个自由振荡的信号发生器，其频率由谐振回路确定。如果现在另一个最好是虚阻抗的阻抗通过至少一个开关元件连接到谐振回路上，则谐振回路的谐振频率发生变化，从而使信号发生器的工作频率也相应变化。可以像上面所述的那样由分析装置13进行分析。在另一种本专利技术所述的装置中具有一个信号发生器12，它可以在分析装置控制下在一个预定的频率范围内改变其工作频率。此外所述分析装置还具有用于在第一线圈上测量一种电气参数，如频率、幅值、相位的装置。这种测量直接在第一线圈上进行，也可以间接地例如通过其它电子组件退耦地实现。如前所述，通过对测量结果的分析同样可以推断出相应被激活的开关元件。例如在一个特定的频率下、最好是在多个频率下，一个阻尼或阻抗最好按照数值和相位被确定。特别具有优点的是，由阻抗的数值和相位推断出相应的阻抗，即接到谐振回路上的电感、电容或电阻，并从而推断出被激活的开关元件。另一种本专利技术所述装置具有一个信号发生器12，它受一个分析装置13的控制，从而给出具有多个频率的信号。此外分析装置13被设计为基于在第一线圈上测量至少一种电气参数(如频率、幅值、相位)识别出一个、但最好是多个不同的谐振频率，并由此可推断出被激活的开关元件。由信号发生器12给出的信号例如可以是脉冲、最好是短脉冲、宽带噪声或多频信号，它们在装置的可能谐振频率上具有频率分量。现在所述分析最好以频率选择方式进行，例如通过用分立的滤-->波器滤波或傅里叶变换实现。通过这样的设计可以在短时间内或者同时识别不同的开关状态。在本专利技术的一个特别具有优点的实施例中，具有至少一个用于可信度控制的装置。它例如可以是分析装置13的组成部件。为了可信度控制，已进行测量的结果与预定的额定值相比较。如果例如有两个开关元件的情况下所述装置总共有4个谐振频率，则它们可以与预定的额定频率相比较。如果实际测得的谐振频率在额定频率附近的一个允许的容差范围内，则表示得到了一个有效的测量信号。如果测得的这些频率在允许的容差范围之外，则表示测量中发生了错误。采用这种实施例可以判断例如导线系统中的断路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于无接触地检测可相对于固定部件（１０）旋转的部件（２０）的系统状态的装置，其中所述固定部件（１０）具有一个由信号发生器（１２）馈电的第一线圈（１１），可旋转部件（２０）具有与第一线圈（１１）磁耦合的第二线圈（２１），其特征在于，第二线圈（２１）借助于至少一个电容（２２）形成一个谐振回路，并且具有至少一个开关元件（２３ａ，２３ｂ），所述开关元件把至少另一个阻抗（２４ａ，２４ｂ）连接到所述谐振回路上，此外在所述固定部件（１０）上具有一分析装置（１３），它改变信号发生器（１２）的频率，直至达到此结构的至少一个谐振频率，并且基于所述的至少一个谐振频率和／或此结构的阻尼推断出所述至少一个开关元件的状态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-11-8 102005053543.71.一种用于无接触地检测可相对于固定部件(10)旋转的部件
(20)的系统状态的装置，其中所述固定部件(10)具有一个由信号
发生器(12)馈电的第一线圈(11)，可旋转部件(20)具有与第一
线圈(11)磁耦合的第二线圈(21)，其特征在于，第二线圈(21)
借助于至少一个电容(22)形成一个谐振回路，并且具有至少一个开
关元件(23a，23b)，所述开关元件把至少另一个阻抗(24a，24b)
连接到所述谐振回路上，此外在所述固定部件(10)上具有一分析装
置(13)，它改变信号发生器(12)的频率，直至达到此结构的至少
一个谐振频率，并且基于所述的至少一个谐振频率和/或此结构的阻尼
推断出所述至少一个开关元件的状态。
2.如权利要求1的前序部分所述的用于无接触地检测系统状态
的装置，其特征在于，第二线圈(21)借助于至少一个电容(22)形
成一个谐振回路，并且具有至少一个开关元件(23a，23b)，所述开
关元件把至少另一阻抗(24a，24b)连接到所述谐振回路上，此外在
所述固定部件(10)上具有一分析装置(13)，它分析这个基于所述
谐振回路形成的作为自激振荡器的信号发生器(12)的频率，并且基
于所述至少一个谐振频率和/或此结构的阻尼推断出所述至少一个开
关元件的状态。
3.一种用于无接触地检测可相对于固定部件(10)旋转的部件
(20)的系统状态的装置，其中所述固定部件(10)具有一个由信号
发生器(12)馈电的第一线圈(11)，可旋转部件(20)具有与第一
线圈(11)磁耦合的第二线圈(21)，其特征在于，第二线圈(21)
借助于至少一个电容(22)形成一个谐振回路，并且具有至少一个开
关元件(23a，23b)，所述开关元件把至少另一阻抗(24a，24b)连
接到所述谐振回路上，此外在所述固定部件(10)上具有一分析装置
(13)，它在一个预定频率范围内改变信号发生器(12)的频率，并
且在第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：N克鲁姆，
申请(专利权)人：滑动环及设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]