DD237033A1

DD237033A1 - Schaltungsanordnung zur impulsvervielfachung mit richtungsentscheid

Info

Publication number: DD237033A1
Application number: DD27606785A
Authority: DD
Inventors: Hans Bergmann
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1985-05-07
Publication date: 1986-06-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung inkrementaler Geber. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, aus zwei und mehr Impulsfolgen, bei denen die Schaltflanken mit Prellungen behaftet sein koennen, die Bewegungsrichtung der Abtasteinheit zu bestimmen und alle Schaltflanken der vorhandenen Impulsreihen, unabhaengig von der Bewegungsrichtung lagerichtig zu einer neuen vervielfachten Impulsreihe zusammenzufassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Vorder- und Rueckflanken aller vorhandenen Impulsfolgen jeweils zwei Speicher setzen. Aus dem Ausgangssignal der einen Haelfte der Speicher wird die Impulsfolge der einen Richtung und das Sperrsignal der anderen Richtung gewonnen. Die andere Haelfte der Speicher dient zur Bildung der Impulsfolge der Gegenrichtung und dem Sperrsignal der ersten Richtung. Die praktische Realisierung kann mit integrierten Schaltkreisen der verschiedensten Typenreihen erfolgen. Fig. 1

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Auswertung inkrementaler Geber, für die Richtungs- und/oder Weg- bzw. Winkelerfassung, vorzugsweise bei Einsatz in der Kraftfahrzeugtechnik und an Be- und Verarbeitungsmaschinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus Kostengründen werden inkrementale Maßstäbe häufig mit einer gröberen Teilung versehen und mit einer elektrischen Schaltung durch Impulsvervielfachung eine Maßstabunterteilung durchgeführt. Um gleichzeitig die Drehrichtung erfassen zu können, sind zwei Abtastsysteme um 90° elektrisch versetzt am Maßstab angeordnet.

Im Fachbuch Berthold „Programmgesteuerte Werkzeugmaschinen", VEB Verlag Technik Berlin I.Auflage 1975 ist für digitalinkrementale Wegmeßsysteme das Grundprinzip des Schaltungsaufbaues eines Richtungsdiskriminators mit Impulsvervierfachung dargestellt. Zur Ansteuerung dieser Schaltungen muß das analoge Signal der inkrementalen Geber in ein digitales Signal umgeformt werden, was in der Regel mit Schwellwertschalter erfolgt. Der Nachteil dieser Impulsvervierfachungsschaltung mit Richtungsentscheid ist, daß bei sehr kleiner Schalthysterese des Schwellwertschalters und vibrierender Bewegung des Meßsystems Falschmessungen durch sogenannte Prellerscheinungen an den Schaltflanken des Gebersignals entstehen. Die allgemein bekannten Auswerteschaltungen können diesen durch Vibration erzeugten Bewegungsrichtungswechsel auf einer Spur nicht auswerten, da das Signal für den Richtungswechsel erst durch eine Schaltflanke einer zweiten Spur gebildet wird. Probleme ergeben sich auch, wenn z. B. mit 3 Abtastsystemen eine feinere Unterteilung des Maßstabes mit dem Faktor 6 erreicht werden soll.

Weiterhin ist bekannt, Prellerscheinungen an Impulsflanken durch bistabile Schaltungen unwirksam zu machen. Das Rücksetzen dieser Schaltungen muß dabei durch ein gesondertes Signal erfolgen. Als Lösung dieser Probleme kann als Beispiel für einen Richtungsdiskriminators die DE-AS 2143013 und als Beispiel für eine Impulsverdoppelung die DE-OS 3239936 herangezogen werden. Es ist denkbar, beide Schaltungen für eine Impulsvervierfachung mit Richtungsentscheid zusammenzuschalten, wobei natürlich ein hoher Bauelementeaufwand entstehen würde.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus zwei und mehr sich zeitlich überdeckenden Impulsfolgen, bei denen die Schaltflanken mit Prellungen behaftet sein können, ohne zusätzliche Taktung die Bewegungsrichtung der Abtasteinheit zu bestimmen und alle Schaltflanken der vorhandenen Impulsreihen lagerichtig zu einer neuen vervielfachten Impulsreihe zusammenzufassen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei und mehr sich überdeckende Impulsfolgen einzeln auf elektrischen Leitungen der Schaltungsanordnung zugeführt werden und daß jede dieser Leitungen mit den Setzeingängen von 2 Speichern und zusätzlich mit dem Eingang eines Negators und dem Eingang einer Impulsverzögerungsschaltung verbunden sind.

Der Ausgang jedes Negators ist ebenfalls mit den Setzeingängen von 2 Speichern und dem Eingang einer Impulsverzögerungsschaltung zusammengeschaltet.

Jeder Speicherausgang ist an den Eingang einer Impulsverkürzerschaltung angeschlossen. Alle Speicher nebst Impulsverkürzerschaltung stellen zwei gleiche Schaltungshälften dar. Die Ausgänge der ersten halben Anzahl der Speicher sind mit einer ersten NOR-Schaltung und die Ausgänge der zweiten halben Anzahl der Speicher mit einer zweiten NOR-Schaltung verbunden.

Die Ausgänge der einen Hälfte Impulsverkürzerschaltungen sind an eine erste ODER-Schaltung und die andere Hälfte Impulsverkürzerschaltung an eine zweite ODER-Schaltung angeschlossen. Die Ausgänge des ersten NOR und des zweiten ODER sind über eine UND-Schaltung und die Ausgänge des zweiten NOR und des ersten ODER ebenfalls über eine UND-Schaltung miteinander verknüpft. Der Ausgang jeder Impulsverzögerungsschaltung ist mit den Rücksetzeingängen von 2 Speichern folgendermaßen verbunden:

Bei der ersten Hälfte der Speicher sind jeweils ein Rücksetzeingang mit dem Ausgang der Impulsverzögerungsschaltung verbunden, die von der nachfolgenden Setzflanke angesteuert wird. Bei der zweiten Hälfte der Speicher sind jeweils ein Rücksetzeingang mit dem Ausgang der Impulsverzögerungsschaltung verbunden, die von der vorhergehenden Setzflanke angesteuert wird. Bei der Auswertung von Impulsfolgen ohne Prellerscheinungen an den Schaltflanken können die NOR-Glieder entfallen. Die gesetzten Ausgangssignale zweier in Schaltreihenfolge liegender Speicher müssen sich nicht überdecken. Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung eignet sich besonders gut für Meßzwecke, da sie unabhängig von der Eingangs-Impulsfrequenz ist, zur Auswertung keine zusätzliche Taktung benötigt und ein lagerichtiges Signal erzeugt. Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung ist übersichtlich strukturiert und kann mit geringem Aufwand mit integrierten Schaltkreisen der verschiedensten Typenreihen aufgebaut werden, bietet sich aber vorteilhafterweise für die Fertigung als ein integrierter Baustein an.

Ausführungsbeispiel

Anhand der Zeichnung Fig. 1 ist die Erfindung für zwei Impulsfolgen A und B nachstehend beschrieben. Die Vorder- und Rückflanken a Her zur Auswertung vorhandenen Impulsfolgen A, B setzen über den Eingang S jeweils zwei rücksetzdominierende Speicher 2.1. bis 2.8., d. h. ihre Ausgangssignale ändern sich von einem Signalzustand in einen zweiten. Werden als Speicher artgleiche Schaltungen verwendet, muß jeweils eine Flanke der Folgen A bzw. B komplementiert werden. Das ist in der Zeichnung durch die Negatoren 0.1. und 0.2. dargestellt. Die jeweils einem vorhergehenden Impuls nachfolgende Schaltflanke muß sich mit diesem zeitlich überschneiden. Dabei dürfen die Vorder- und Rückflanken sogenannte Prellerscheinungen zeigen, da sie durch die Wirkungsweise des Speichers im Ausgangssignal eliminiert sind. Das Rücksetzen der Speicher 2.1. bis 2.8.

erfolgt einzeln über den Eingang R.

Für die Speicher 2.1. bis 2.4. gilt für das Rücksetzen:

Der Speicher 2.1. für die Impulsfolge A wird von der nachfolgenden Flanke der Impulsfolge B zurückgesetzt. Den Speicher 2.2.

setzt die nachfolgende Flanke, das ist It. Zeichnung die Impulsfolge A zurück. Diese Reihenfolge wird bei den Speichern 2.3. und 2.4. fortgesetzt.

Für die Speicher 2.5. bis 2.8. gilt für das Rücksetzen:

Der Speicher 2.5. für die Impulsfolge A wird von der vorhergehenden Flanke der Impulsfolge B zurückgesetzt. Den Speicher 2.6.

setzt die vorhergehende Flanke der Impulsfolge A zurück. Diese Reihenfolge wird analog bei den Speichern 2.7. und 2.8.

fortgeführt. Alle Ausgangssignale der Speicher 2.1. bis 2.4. werden durch das NOR-Glied 4.1. zu einem Sperrsignal für das Tor 6.1. zusammengefaßt.

Analog erfolgt über das NOR-Glied 4.2. die Auswertung der Speicher 2.5. bis 2.8. zu einem Sperrsignal für das Tor 6.2. Um die Ausgangssignale der NOR-Glieder 4.1. bis 4.2. von Spikes zu befreien ist es vorteilhaft, wenn die Rücksetzsignale gegenüber den Setzsignalen um eine geringe Zeit verzögert werden. Dies erfolgt durch die Glieder 1.1. bis 1.4. Die Spikes entstehen aufgrund von Laufzeitunterschieden beim gleichzeitigen Umschalten von zwei Speichern, z. B. der Speicher 2.1. und 2.2.

Das Ausgangssignal jedes Speichers 2.1. bis 2.8. wird durch je einen Signalwandler 3.1. bis 3.8. zu einem Impuls verkürzt. Die Ausgangsimpulse der Signalwandler 3.1. bis 3.4., die zyklisch anliegen, faßt das ODER-Glied 5.1. zur Impulsfolge Richtung 1 zusammen. Diese Impulse entstehen, wenn eine Schaltflanke der Impulsfolge A vor einer Schaltflanke der Impulsfolge Ban der in Fig. 1 dargestellten Schaltung anliegt. Die Ausgangssignale der Signalwandler 3.5. bis 3.8. werden über das ODER-Glied 5.2.

zur Impulsfolge Richtung 2zusam^r angefaßt. Sie treten auf, wenn die Impulsfolge B vor Folge A an der Schaltung anliegt.

Gleichzeitig wird über die Glieder 5.1. und 5.2. die Impulsverdopplung gegenüber den anliegenden Eingängen A und B realisiert.

Wie aus dem Schaltungsablauf zu ersehen ist, werden z.B. bei anliegender Impulsfolge A vor B über die Torschaltung 6.1.

Falschimpulse über das Gatter 5.2. unterdrückt. Diese Falschimpulse können bei den bereits oben erwähnten Prellerscheinungen entstehen. Diese gegenseitige Verriegelung derTore6.1. bzw. 6.2. ist auch notwendig, um bei Verwendung der Schaltung für Meßzwecke, beim Anfahren eines Punktes aus entgegengesetzten Richtungen das gleiche Zählergebnis zu erhalten. Wird nämlich eine Schaltflanke hintereinander in beiden Richtungen durchfahren, so sind im Moment des Richtungswechsels beide Torschaltungen gesperrt. Dadurch wird gewährleistet, daß das Meßergebnis lagerichtig vorliegt. Wie aus der Schaltung weiterhin zu ersehen ist, ist es vorteilhaft, daß stets das Sperrsignal vor dem Zähl-Richtungssignal durch unterschiedliche Laufzeiten gebildet wird.

Claims

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Erfindungsanspruch:

1. Schaltungsanordnung zur Impulsvervielfachung mit Richtungsentscheid welche zwei und mehr Eingänge zum Anschluß eines inkrementalen Gebers besitzt,

dadurch gekennzeichnet, daß

— jeder Eingang mit den Setzeingängen von 2 Speichern und einem Negator und einer Impulsverzögerungsschaltung und daß jeder Negator mit den Setzeingängen von 2 Speichern und einer Impulsverzögerungsschaltung verbunden sind,

— die Ausgänge der ersten halben Anzahl Speicher einzeln mit Impulsverkürzungsschaltungen und zusammen mit einer ersten NOR-Schaltung verknüpft sind und daß diese impulsverkürzerschaltungen mit einem ersten ODER-Glied verschaltet sind,

— die Ausgänge der zweiten Hälfte Speicher gleich der ersten halben Anzahl Speicher geschaltet sind und daß das erste NOR und das zweite ODER und das zweite NOR und das erste ODER jeweils über eine UND-Schaltung verbunden sind,

— je ein Rücksetzeingang der einen Hälfte Speicher mit der Impulsverzögerungsschaltung verbunden ist die von der nachfolgenden Setzflanke angesteuert wird und daß je ein Rücksetzeingang der anderen Hälfte Speicher mit der Impulsverzögerungsschaltung verbunden ist, die von der vorhergehenden Setzflanke angesteuert wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auswertung von Impulsfolgen ohne Prellerscheinungen an den Schaltflanken die NOR-Glieder entfallen können.
3. Schaltanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesetzten Ausgangssignale zweier in Schaltreihenfolge liegender Speicher sich zeitlich nicht überdecken müssen.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltung als ein integrierter Baustein ausgeführt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung