DD226645A1

DD226645A1 - EVALUATION CIRCUIT FOR AN ANALOG WAY OR ANGLE MEASURING DEVICE

Info

Publication number: DD226645A1
Application number: DD26656684A
Authority: DD
Inventors: Martin Rhode; Stephan Geissler; Wolfgang Kraemer; Juergen Kuehnert
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1985-08-28

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. 1The invention relates to an evaluation circuit for an analog way or angle measuring device with a fixed by the dimensions of the measuring device measuring range and variable by an external control unit predetermined start and end points of the measurement, which finds its application in particular in the measurement, control and regulation , The aim of the invention is to provide an evaluation circuit for such a displacement or angle measuring device, which provides the desired measured value in a short measurement time with low material, space and cost. It is the task to solve, to realize the reduction of the effort and the shortening of the measurement time by the application of an improved evaluation principle. This is done by the evaluation circuit arranged successively comprises a differentiating unit, a low pass unit, a voltage controlled oscillator unit and a final controllable Impulszaehleinheit, wherein the control input of the Impulszaehleinheit is in electrical communication with the external control unit. Fig. 1

Description

Auswerteschaltung für eine analoge Weg- oder WinkelmeßeinrichtungEvaluation circuit for an analog way or angle

field of use

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.The invention relates to an evaluation circuit for an analoge Weg- or angle measuring device for providing the desired path or angle value from a predetermined by the dimensions of the measuring device path or angle range, the start and end points of the measurement are set by an external control unit variable , SoI-before measuring devices are particularly in the measuring. Control technology for application.

Characteristic of the known technical solutions

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-In automation and robot technology, angle encoders or displacement measuring devices are often used to determine the position of objects. In this case, the object to be detected is within the measuring range predetermined by the measuring system. However, the results obtained should be independent of temperature influences. Aging phenomena and the movement of the electromechanical measuring system. This is shown in the published patent application DE 30 07 424, in which the rotation angle can only be determined with a high accuracy of measurement, when the comparison shaft rotates uniformly regardless of external conditions. To implement this measuring principle, a control circuit for the sequence of movements of the comparison shaft is therefore additionally necessary. Incremental or analog measuring systems, which are directly accessible from the position, are therefore suitable for recording the exact position of objects.

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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.ment the electromechanical movement device the desired path or. Derive angle value. The use of incremental encoders, eg. As shown in the invention descriptions DE 29 42 080 and DE 30 37 810, have den.wesentlichen advantage that without much effort and short measurement times of the desired value, since this digitized is removable. can be determined. The disadvantage, however, proves the dependence of the resolution of the measuring range of the geometric dimensions of the angle sensor, so that the scope is limited. On the other hand, an analog measuring system represents the device listed in the patent specification DE 29 14 747 for the continuous measurement of the changes in the section of measuring points. A translatory movement is first converted into a rotary movement. The occurring angle changes are used via a potentiometer to influence the applied voltage; converted into electrical measurement signals and then frequency-modulated to ensure safe transmission. In such analog way or angle gauges, however, the determined analog measured values must be converted into digital values via an A / D converter to enable their further processing. However, the implementation of A / D converters is associated with a relatively large material, space and cost, which increases even further in the pursuit of short measurement times.

Object of the invention

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.It is intended to provide an evaluation circuit for an analog way or angle measuring with a fixed by the dimensions of the measuring device measuring range and with an external control unit variably predetermined start and end points of the measurement, the desired measurement with low material, space and cost in a short measuring time.

Representation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Senkung des Aufwandes und die Verkürzung der Meßzeit durch die Anwendung eines verbesserten Auswerteprinzips zu realisieren.The invention has for its object to realize the reduction of effort and the shortening of the measurement time by the application of an improved evaluation principle.

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.The object is achieved with an evaluation circuit for an analog way or angle measuring with a fixed by the dimensions of the measuring range and with an external control unit variably predetermined start and end points of the measurement, the input of the evaluation circuit to the output of the path or Angle measuring device is in electrical connection and the output of the evaluation circuit is formed by the output of a pulse counting unit, achieved in that the evaluation circuit further comprises a differentiating unit and a voltage-controlled oscillator unit and that the input of the evaluation circuit is formed as an input of the differentiating unit. the output of the differentiating unit is in electrical connection with the clock input of the pulse counting unit via the subsequent voltage-controlled oscillator unit and an electrical connection to the external control unit is present from the control input of the pulse counting unit. For interference suppression, it proves to be favorable if a low-pass unit is arranged between the differential unit and the voltage-controlled oscillator unit.

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.With such an evaluation circuit for an analog way or angle measuring the desired path or angle value, whose start and end points are specified by an external control unit variable, can be provided with a significantly reduced material, space and cost.

Gleichzeitig lassen sich durch dieses verbesserte Auswerteprinzip die Meßzeiten extrem kurz gestalten.At the same time, the measuring times can be made extremely short by this improved evaluation principle.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment.

- 4 — Die zugehörige Zeichnung (Fig. 1) zeigt:- 4 - The accompanying drawing (Fig. 1) shows:

Blockschaltbild der Auswerteschaltung mit Weg- oder Winkelmeßeinrichtung und externer SteuereinheitBlock diagram of the evaluation circuit with path or angle measuring device and external control unit

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.The evaluation circuit 1 illustrated in FIG. 1 has a differential unit 5, a low-pass unit 7 for noise suppression, a voltage-controlled oscillator unit 6 and a controllable pulse counting unit 4 arranged in succession. The input of the differentiating unit 5 is formed as an input of the evaluation circuit 1, so that this input is in electrical connection with the output of the analog way or angle measuring device 2. This path or angle measuring device 2 is usually made of an electromotive movement device, is defined by the scope of movement of the measuring range of the measuring device 2, and from an analog transducer, here z. B. formed as an adjustable potentiometer. The time of performing the measurement and the size of the path or angle value is determined by an external control unit 3. For this purpose, an electrical connection to the external control unit 3 is present from the control input of the pulse counting unit 4. At the output of the evaluation circuit which is formed by the output of the pulse counting unit 4, a counter reading Y is present. which a concrete angle or path section can be assigned.

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—With the activation of the path or angle measuring device 2, the electromotive movement device begins to repeat the entire measuring range in a repetitive manner. By means of the transducer, the respective position of the electromotive movement device is converted into an assigned voltage value. This voltage value is differentiated in the following differentiating unit 5, then freed of the output voltage by the low-pass unit of glitches and reaches the input of the voltage-controlled oscillator unit 6. At its output is thus before a pulse train with a frequency. proportional to the acceleration

. 4540, 4540

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.Nigungsfaktor the electronic movement device is. This circuit arrangement of the units to each other guarantees that the measurement results can be determined independently of temperature influences, aging phenomena and start and stop phases of the path or angle measuring. However, the pulses present at the output of the voltage-controlled oscillator unit 6 only reach the pulse counting unit 4 via the clock input of the controlled pulse counting unit 4 when the control input of the pulse counting unit 4 has been activated by the external control unit 3. With the delivery of the end point of the measurement by the control unit 3, the pulse counting unit 4 is stopped and the counter reading Y, which can be assigned to a specific path or angle value, is present at the output of the evaluation circuit.

Claims

invention claim

, Evaluation circuit for an analog way or angle measuring with a fixed by the dimensions of the measuring range and with an external control unit variably predetermined start and end points of the measurement, wherein the input of the evaluation circuit is in electrical communication with the output of the path or angle measuring and the output of the evaluation circuit is formed by the output of a pulse counting unit, characterized in that the evaluation circuit further comprises a Diffeienziereinheit and a voltage-controlled oscillator unit and that the input of the evaluation circuit is formed as an input of the differentiating unit, the output of the differentiating unit via the subsequent voltage-controlled oscillator unit with the clock input of the pulse counting unit is in electrical connection and from the control input of the pulse counting unit an electrical connection to the external control unit is present.

2. evaluation circuit for an analog way or Winkelmeßein- direction according to item 1, characterized in that for Störgrößenunterdrückung between the Diffeenziereinheit and the voltage controlled oscillator unit, a low-pass unit is arranged.

For this a sheet drawing