DD226645A1 - Auswerteschaltung fuer eine analoge weg- oder winkelmesseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung fuer eine analoge Weg- oder Winkelmesseinrichtung mit einem durch die Abmessungen der Messeinrichtung festgelegten Messbereich und mit durch eine externe Steuereinheit variabel vorgegebenen Anfangs- und Endpunkten der Messung, die insbesondere in der Mess-, Steuer- und Regeltechnik ihre Anwendung findet. Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Auswerteschaltung fuer solch eine Weg- oder Winkelmesseinrichtung, die den gesuchten Messwert in einer kurzen Messzeit mit geringem Material-, Platz- und Kostenaufwand bereitstellt. Es ist die Aufgabe zu loesen, die Senkung des Aufwandes und die Verkuerzung der Messzeit durch die Anwendung eines verbesserten Auswerteprinzips zu realisieren. Dies erfolgt, indem die Auswerteschaltung nacheinander angeordnet eine Differenziereinheit, eine Tiefpasseinheit, eine spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit und eine abschliessende steuerbare Impulszaehleinheit aufweist, wobei der Steuereingang der Impulszaehleinheit mit der externen Steuereinheit in elektrischer Verbindung steht. Fig. 1

Description

Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder Winkelmeßeinrichtung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine Auswerteschaltung für eine analöge Weg- oder Winkelmeßeinrichtung zur Bereitstellung des gesuchten Weg- oder Winkelwertes aus einem durch die Abmessungen der Meßeinrichtung vorgegebenen Weg— oder Winkelbe— reich, wobei die Anfangs- und Endpunkte der Messung von einer externen Steuereinheit variabel vorgegeben werden. SoI-ehe Meßeinrichtungen kommen insbesondere in der Meß-. Steuer- und Regeltechnik zur Anwendung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Automatisierungs— und Robotertechnik werden zur Bestimmung der Lage von Objekten oft Winkelgeber bzw. Wegmeßeinrichtungen eingesetzt. Dabei befindet sich das festzustellende Objekt innerhalb des durch das Meßsystem vorgegebenen Meßbereiches. Die erzielten Meßergebnisse sollten aber unabhängig von Temperatureinflüssen. Alterungserscheinungen und vom Bewegungsablauf des elektromechanischen Meßsystems sein. Dies zeigt die Offenlegungsschrift DE 30 07 424, in der der Drehwinkel nur mit einer hohen Meßgenauigkeit ermittelt werden kann, wenn die Vergleichswelle unabhängig von äußeren Bedingungen gleichförmig umläuft. Zur Realisierung dieses Meßprinzips ist also zusätzlich eine Regelschaltung für den Bewegungsablauf der Vergleichswelle notwendig. Zur Aufnahme der exakten Lage von Objekten eignen sich somit insbesondere inkrementale oder analoge Meßsysteme, die direkt aus der Stel-

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lung der elektromechanischen Bewegungseinrichtung den gesuchten Weg- oder. Winkelwert ableiten. Die Verwendung von inkrementalen Gebern, z. B. dargestellt in den Erfindungsbeschreibungen DE 29 42 080 und DE 30 37 810, besitzen dabei den.wesentlichen Vorteil, daß ohne großen Aufwand und bei kurzen Meßzeiten der gesuchte Meßwert, da dieser bereits digitalisiert abnehmbar ist. ermittelt werden kann. Als Nachteil erweist sich aber die Abhängigkeit des Auflösungsvermögens des Meßbereiches von den geometrischen Abmessungen des Winkelgebers, so daß der Anwendungsbereich eingeschränkt ist. Ein analoges Wegmeßsystem stellt dagegen die in der Patentschrift DE 29 14 747 aufgeführte Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der AbSchnittsänderungen von Meßpunkten dar, Eine translatorische Bewegung wird dabei zuerst in eine rotatorische Bewegung umgesetzt. Die dabei auftretenden Winkeländerungen werden über ein Potentiometer zur Beeinflussung der angelegten Spannung genutzt; in elektrische Meßsignale umgeformt und zur Gewährleistung einer sicheren Übertragung anschließend frequenzmoduliert. Bei solchen analogen Weg- oder Winkelmeßgeräten müssen aber die ermittelten analogen Meßwerte zur Ermöglichung ihrer weiteren Verarbeitung über einen A/D-Wandler in digitale Werte umgesetzt werden. Die Realisierung von A/D-Wandlern ist aber mit einem relativ großen Material-, Platz— und Kostenaufwand verbunden, der beim Anstreben von kurzen Meßzeiten noch weiter ansteigt.

Ziel der Erfindung

Es soll eine Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder Winkelmeßeinrichtung mit einem durch die Abmessungen der Meßeinrichtung festgelegten Meßbereich und mit durch eine externe Steuereinheit variabel vorgegebenen Anfangs- und Endpunkten der Messung geschaffen werden, die mit geringem Material-, Platz- und Kostenaufwand den gesuchten Meßwert in einer kurzen Meßzeit bereitstellt.

Darstellung des Wesens'der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Senkung des Aufwandes und die Verkürzung der Meßzeit durch die Anwendung eines verbesserten Auswerteprinzips zu realisieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Auswerteschaltung für eine analoge Weg— oder Winkelmeßeinrichtung mit einem durch die Abmessungen der Meßeinrichtung festgelegten Meßbereich und mit durch eine externe Steuereinheit variabel vorgegebenen Anfangs- und Endpunkten der Messung, wobei der Eingang der Auswerteschaltung mit dem Ausgang der Weg- oder Winkelmeßeinrichtung in elektrischer Verbindung steht und der Ausgang der Auswerteschaltung durch den Ausgang einer Impulszähleinheit gebildet wird, dadurch gelöst, daß die Auswerteschaltung weiterhin eine Differenziereinheit und eine spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit aufweist und daß der Eingang der Auswerteschaltung als Eingang der Differenziereinheit ausgebildet ist. der Ausgang der Differenziereinheit über die nachfolgende spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit mit dem Takteingang der Impulszähleinheit in elektrischer Verbindung steht und vom Steuereingang der Impulszähleinheit eine elektrische Verbindung zur externen Steuereinheit vorhanden ist. Zur Störgrößenunterdrückung erweist es sich als günstig, wenn zwischen der Differnziereinheit und der spannungsgesteuerten Oszillatoreinheit eine Tiefpaßeinheit angeordnet ist.

Mit solch einer Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder Winkelmeßeinrichtung kann der gesuchte Weg- oder Winkelwert, deren Anfangs- und Endpunkte durch eine externe Steuereinheit variabel vorgegeben werden, mit einem wesentlich verringerten Material-, Platz- und Kostenaufwand bereitgestellt werden.

Gleichzeitig lassen sich durch dieses verbesserte Auswerteprinzip die Meßzeiten extrem kurz gestalten.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

- 4 — Die zugehörige Zeichnung (Fig. 1) zeigt:

Blockschaltbild der Auswerteschaltung mit Weg- oder Winkelmeßeinrichtung und externer Steuereinheit

Die in Fig. 1 dargestellte Auswerteschaltung 1 weist nacheinander angeordnet eine Differenziereinheit 5, eine Tiefpaßeinheit 7 zur Störsignalunterdrückung, eine spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit 6 und eine steuerbare Impulszähleinheit 4 auf. Der Eingang der Differenziereinheit 5 ist als Eingang der Auswerteschaltung 1 ausgebildet, so daß dieser Eingang mit dem Ausgang der analogen Weg- oder Winkelmeßeinrichtung 2 in elektrischer Verbindung steht. Diese Weg- oder Winkelmeßeinrichtung 2 besteht in der Regel aus einer elektromotorischen Bewegungseinrichtung, durch deren Bewegungsumfang der Meßbereich der Meßeinrichtung 2 festgelegt ist, und aus einem analogen Meßwertaufnehmer, hier z. B. als einstellbares Potentiometer ausgebildet. Den Zeitpunkt der Durchführung der Messung und die Größe des Weg— oder Winkelwertes wird durch eine externe Steuereinheit 3 bestimmt. Dazu ist vom Steuereingang der Impulszähleinheit 4 eine elektrische Verbindung zur externen Steuereinheit 3 vorhanden. Am Ausgang der Auswerteschaltung der durch den Ausgang der Impulszähleineheit 4 gebildet wird, liegt ein Zählerstand Y vor. dem ein konkreter Winkel oder Wegabschnitt zugeordnet werden kann.

Mit der Aktivierung der Weg- oder Winkelmeßeinrichtung 2 beginnt die elektromotorische Bewegungseinrichtung in wiederholender Weise den gesamten Meßbereich abzufahren. Mittels des Meßwertaufnehmers wird die jeweilige Stellung der elektromotorischen Bewegungseinrichtung in einen zugeordneten Spannungswert umgesetzt. Dieser Spannungswert wird in der folgenden Differenziereinheit 5 differenziert, anschließend die Ausgängsspannung durch die Tiefpaßeinheit von Störimpulsen befreit und gelangt auf den Eingang der spannungsgesteuerten Oszillatoreinheit 6. An deren Ausgang liegt damit eine Impulsfolge mit einer Frequenz vor. die proportional dem Beschleu—

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nigungsfaktor der elektronischen Bewegungseinrichtung ist. Diese schaltungstechnische Anordnung der Einheiten zueinander garantiert, daß die Meßergebnisse unabhängig von Temperatureinflüssen, Alterungserscheinungen und Start- und Stopphasen der Weg- oder Winkelmeßeinrichtung ermittelt werden können. Die am Ausgang der spannungsgesteuerten Oszillatoreinheit 6 vorliegenden Impulse gelangen aber nur dann über den Takteingang der gesteuerten Impulszähleinheit 4 auf die Impulszähleinheit 4. wenn durch die externe Steuereinheit 3 der Steuereingang der Impulszähleinheit 4 aktiviert wurde. Mit der Abgabe des Endpunktes der Messung durch die Steuereinheit 3 wird die Impulszähleinheit 4 gestoppt und der Zählerstand Y, der einen konkreten Weg— oder Winkelwert zugeordnet werden kann, liegt am Ausgang der Auswerteschaltung vor.

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch

   . Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder Winkelmeßeinrichtung mit einem durch die Abmessungen der Meßeinrichtung festgelegten Meßbereich und mit durch eine externe Steuereinheit variabel vorgegebenen Anfangs- und Endpunkten der Messung, wobei der Eingang der Auswerteschaltung mit dem Ausgang der Weg- oder Winkelmeßeinrichtung in elektrischer Verbindung steht und der Ausgang der Auswerteschaltung durch den Ausgang einer Impulszähleinheit gebildet wird, gekennzeichnet dadurch, daß die Auswerteschaltung weiterhin eine Diffeienziereinheit und eine spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit aufweist und daß der Eingang der Auswerteschaltung als Eingang der Differenziereinheit ausgebildet ist, der , Ausgang der Differenziereinheit über die nachfolgende spannungsgesteuerte Oszillatoreinheit mit dem Takteingang der Impulszähleinheit in elektrische Verbindung steht und vom Steuereingang der Impulszähleinheit eine elektrische Verbindung zur externen Steuereinheit vorhanden ist.
2. 2. Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder Winkelmeßein— richtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Störgrößenunterdrückung zwischen der Diffeenziereinheit und der spannungsgesteuerten Oszillatoreinheit eine Tiefpaßeinheit angeordnet ist.

   Hierzu ein Blatt Zeichnung