DD291148A5

DD291148A5 - METHOD FOR FORMING SINE-RELATED SENSOR SIGNALS OF A POSITIONING MEASUREMENT SYSTEM HIGH RESOLUTION

Info

Publication number: DD291148A5
Application number: DD33644589A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Schleicher; Joachim Tschuck; Klaus Spring; Hans Fonfara
Original assignee: Fz Des Werkzeugmaschinenbaues Chemnitz,De; Veb Carl Zeiss Jena,De
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-06-20

Abstract

Verfahren zur Umformung sinusaehnlicher Sensorsignale eines Positionsmeszsystems hoher Aufloesung fuer grosze Verfahrgeschwindigkeit. Durch versetzte Maszstabteilungsabtastung werden aus mehreren Sensorsignalen in zugeordneten Modulationszweigen mit einer Teilerschaltung diskrete Teilsignale gebildet, die taktweise von Abgriffschaltern in Abhaengigkeit einer Traegerfrequenz aktiv geschaltet und durch Addition ein treppenfoermiges, einem sinusfoermigen Verlauf angenaehertes Produktsignal mit vom Sensorsignal abhaengiger Amplitude und vom Traegersignal abhaengiger Frequenz erzeugt wird. Dies wird ohne Erhoehung der Schaltfrequenz der Abgriffschalter dadurch erreicht, dasz jeweils Gruppen von hintereinanderliegenden durch die Teilerschaltung gebildeten Teilsignalen mehrfach parallel von in mehreren Schalteinrichtungen angeordneten Abgriffschaltergruppen aktiv geschaltet werden. Dabei wird taktgesteuert die Konfiguration der angeschalteten Abgriffschalter geaendert, indem taktweise versetzt nacheinander die Konfiguration in den Abgriffschaltergruppen der Schalteinrichtungen in gleicher Vorgehensweise geaendert wird.{Positionsmeszsystem; versetzte Maszstabteilungsabtastung; Modulationszweig; Teilerschaltung; diskrete Teilsignale; taktgesteuerte Abgriffschalter; treppenfoermige Produktsignale; angenaeherter Sinusverlauf}Method for reshaping sine-wave-like sensor signals of a high-resolution position-measuring system for a large traversing speed. By staggered Maszstabteilungsabtast discrete partial signals are formed from a plurality of sensor signals in associated modulation branches with a divider circuit, which is cyclically activated by tap switches in response to a Traegerfrequenz and addition of a staircase, a sinusoidal approximated product signal with dependent on the sensor signal amplitude and the carrier signal dependent frequency is generated , This is achieved without raising the switching frequency of the tap-off switch in that groups of successive partial signals formed by the divider circuit are activated in parallel several times by tapping switch groups arranged in a plurality of switching devices. In this case, the configuration of the activated tap-change is changed clock-controlled by cyclically offset successively the configuration in the tap groups of the switching devices in the same procedure is changed. offset metric divisional sampling; Modulation branch; Divider circuit; discrete subsignals; clock-controlled tap-off switches; staircase-shaped product signals; near sine wave}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umformung sinusähnlicher Sensorsignale eines Positionsmeßsystems hoher Auflösung für große Verfahrensgeschwindigkeit, wobei mit versetzter Maßstabteilungsabtastung mehrere Sensorsignale abgenommen und aus ihnen in zugeordneten Modulationszweigen mit einer Teilerschaltung diskrete Teilsignale gebildet werden, die taktweise von Abgriffschaltern in Abhängigkeit einer Trägerfrequenz aktiv geschaltet werden und durch Addition ein treppenförmiges einem sinusförmigen Verlauf angenähertes Produktsignal mit vom Sensorsignal abhängiger Amplitude und vom Trägersignal abhängiger Frequenz erzeugt wird. Die in den Modulationszweigen gebilcoien Produktsignale werden zu einem Positionssignal zusammengefaßt, dessen Phasenwinkel bezogen zum Trägorsignal die Position abbildet.The invention relates to a method for reshaping sinusoidal sensor signals of a position measuring system high resolution for high process speed, with offset scaling sampling removed several sensor signals and from them in associated modulation branches with a divider circuit discrete subsignals are cyclically activated by tap switches in response to a carrier frequency and is generated by addition of a step-shaped a sinusoidal waveform approximated product signal with the sensor signal dependent amplitude and the carrier signal dependent frequency. The product signals, which are green in the modulation branches, are combined to form a position signal whose phase angle, relative to the carrier signal, reflects the position.

Characteristic of the known state of the art

Aus der DD-PS 246615 ist eine Schaltungsanordnung zur phasenmodulierten Umformung von Sensorsignalen, insbesondere von Sinus/Kosinus-Rastermaßstababtastsignalen in ein Wogmeßsignal bekannt. Es sind dafür zwei Modulationszweige orgesehen, wobei in jedem dieser eine Abtast- und Sensorsignalerzeugungsschaltung sowie ein Produktbildner enthalten sind.From DD-PS 246615 a circuit arrangement for the phase-modulated conversion of sensor signals, in particular of sine / cosine Rastermaßstababtastsignalen in a Wogmeßsignal is known. Two modulation branches are provided for this purpose, each of which contains a scanning and sensor signal generation circuit and a product former.

Die Ausgangssignale der Modulalionszweige werden zu einem phasenmodulierten Signal addiert, desson Phasenwinkel dio Wogstollo dos Rastermaßstabos abbildet. Die Produktbildnerschaltung umfaßt eine Hüllkurvenvorschaltung, eine Signalteilerschaltung, Abgriffschaltor einschließlich einer Aktivierungsschaltung für die Abgriffschaltor sowio einen Summator mit nachgeschaltetem Filterglied.The output signals of the modulatory branches are added to form a phase-modulated signal, the phase angle of which is reproduced by the image scale. The product builder circuit includes an envelope bias circuit, a signal divider circuit, tap switch including an enable circuit for the tap switch, and a summing filter with a downstream filter element.

Das sinusförmige Signalprodukt wird claboi mit einer feston driftfreion Phasenlage zum vom Systomtakt abgeleitoten Trägorsignal erzeugt, was für oino genaue absolute Positionsermittolung mittels Meßwertintorpolation in der Maßstababteilungsporiode orforderlich ist. Durch eine Erhöhung dor Anzahl der Sonsorteilsignale wird das zu orzeugendo sinusförmige Produktsignal ausreichend stotig aus dor Trögorsignalwollo und dom Sonsorsignal approximiert. Aus dem treppenförmig verlaufenden Signal wird durch die nachgeschaltoten Filter ein verbessertes stetiger vorlaufendes Näherungssignal erreicht. Dieses verbesserte, stetige Näherungssignal ist dio Voraussetzung dafür, daß die nachfolgende Meßwortintorpolation mit cinom hohen Intorpolationsfaktor realisiert worden kann. Jode Filterschaltung führt abor ihrerseits, je größer ihre Wirkung ist, zu Phasenfohlorn, die temperatur- und froquonzabhängig unterschiedlich groß sind und dadurch schwer korrigierbare Wegmoßfohlor hervorrufen. Die Erhöhung der Meßauflösung durch Anwendung einos orhöhten Interpolationsfaktors ohne dominiorende zusätzliche Filterglieder kann abor nur dann zum Erfolg führen, wenn bereits die Produktsignalo wesentlich besser an die Sinusform approximiert werden. Die Erhöhung der Schrittzahl für die Approximation erfordert, sofern die Meßdynamik nicht verschlechtert werden soll, daß die Schaltfrequonz der Abgriffschalter um den gleichen Faktor wie die Approximationsschrittzahl erhöht warden muß.The sinusoidal signal product is claboi generated with a feston driftfreion phase to the Systomtakt derived carrier signal, which is oino exact absolute Positionsermittolung by Meßwertintorpolation in the scale division period required. By increasing the number of the Sonsorteilsignale the zuzeugendo sinusoidal product signal is sufficiently stochy from dor Trögorsignalwollo and dom Sonsorsignal approximated. From the stepped signal, an improved continuous leading proximity signal is achieved by the nachgeschaltoten filter. This improved, steady approximation signal is the prerequisite for the subsequent Meßwortintorpolation can be realized with cinom high Intorpolationsfaktor. In turn, the larger the effect of the latter, the more the effect of the latter is attributed to phase filing grains, which vary in temperature and frequency depending on the temperature and the frequency of the frog, thereby causing difficult to correct pathfinder foils. The increase in the measurement resolution by using a raised interpolation factor without dominating additional filter elements can only lead to success if the product signals are already much better approximated to the sinusoidal shape. The increase of the step number for the approximation requires, unless the measurement dynamics are to be degraded, that the switching frequency of the tap switch must be increased by the same factor as the approximation step number.

Diosem Lösungsweg sind bisher mit Erreichen der Grenzschaltfroquonz der Abgriffschaltor Grenzen gesetzt. Andererseits ist es bekanntermaßen möglich, die Wogauflösung bei gleichbleibendem Interpolationsfaktor durch Verkleinerung der Maßstabteilungsperiode zu erhöhen. Das führt bei der maximalen Bewegungsgeschwindigkeit des Meßobjektes zu einem vergrößerten Frequenzhub des phasenmodulierten Positionsmeßsignals. Daraus resultiert die Forderung nach einer höheren Trägersignalfrequenz, um don relativen Frequenzhub für die zulässige maximale Bowogungsgeschwindigkeit konstant halten zu können. Der Erzeugung einer höheren Trögersignalfrequonz sind aber dadurch Grenzen gesetzt, daß die Bedingung einer driftfreien Phasenlage der Trägersignalfrequenz zum Systemtakt nur auf quasi digitaler Basis realisierbar ist und insbesondere die dafür erforderlichen Abgriffschalter (Signalschalter) an die Grenze ihrer Schaltfrequenz kommen. Mit dem bekannten Stand der Technik (DD 246615) läßt sich deshalb bei hohen Genauigkeitsanforderungen, wie z. B. Meßmaschinen mit einer Wegauflösung von 0,1 Mikrometer, nur eine Bewegungsgeschwindigkeit von etwa 2 bis 3 Metern pro Minute erreichen.Diosem approach are set so far with reaching the Grenzschaltfroquonz the Abgriffschaltor limits. On the other hand, it is known to be possible to increase the Wogauflösung with a constant interpolation factor by reducing the scale period. This leads to an increased frequency deviation of the phase-modulated position measurement signal at the maximum movement speed of the measurement object. This results in the demand for a higher carrier signal frequency in order to keep don relative frequency deviation constant for the maximum permissible Bowogungsgeschwindigkeit. The generation of a higher Trögersignalfrequonz but are limited by the fact that the condition of a drift-free phase of the carrier signal frequency to the system clock can be realized only on a quasi-digital basis and in particular the necessary tap (signal switch) come to the limit of their switching frequency. With the known prior art (DD 246615) can therefore be at high accuracy requirements, such. B. measuring machines with a path resolution of 0.1 microns, only reach a movement speed of about 2 to 3 meters per minute.

Wegauflösungen von 0,1 Mikrometer und Bewegungsgeschwindigkeit von 15 Metern pro Minute, wio dies für Bahnsteuerungen moderner Werkzeugmaschinen gefordert wird, lassen sich mit den bekannten Steuerungen im durchgängigen Echtzeitbetrieb nicht realisieren.Path resolutions of 0.1 microns and a movement speed of 15 meters per minute, which is required for the path control of modern machine tools, can not be realized with the known controllers in continuous real-time operation.

Zur Überwindung der mit den bekannten technischen Mitteln erreichton Grenze hinsichtlich einer hohen Meßauflösung bei gleichzeitig hoher Verfahrensgoschwindigkeit des Meßobjekts wurden bisher nur Lösungswege gefunden, die die Verarbeitung der anlaufenden Meßsignale geschwindigkeitsabhängig mit unterschiedlichem Verarbeitungsmode vornehmen, d.h. den Verarbeitungsmode wechseln und erst nach Reduzierung der maximalen Verfahrensgeschwindigkeit mit der Meßsignalverarbeitung in den hochauflösenden Mode zurückkehren.To overcome the limit achieved by the known technical means with regard to a high measuring resolution with simultaneously high process speed of the object to be measured, only solutions have been found which make the processing of the incoming measuring signals dependent on the speed with different processing mode, i. Change the processing mode and return to the high-resolution mode after reducing the maximum process speed with the Meßsignalverarbeitung.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung hat die phasenmodulierende Umformung sinusähnlicher Sensorsignale eines Positionsmeßsystems hoher Auflösung für hohe Verfahrgeschwindigkeiten des Meßobjektes zum Ziel. Außerdem sollen keine temperatur- und geschwindigkeitsabhängigen Positionsmeßfehler entstehen.The object of the invention is the phase-modulating conversion of sine-like sensor signals of a high-resolution position measuring system for high traversing speeds of the object to be measured. In addition, no temperature and speed-dependent position measuring errors should arise.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umformung von sinusähnlichen Sensorsignalen eines Positionsmeßsystems hoher Auflösung, welches aus mit versetzter Maßstabteilungsabtastung abgenommenen mehreren Sensorsignalen in zugeordneten Modulationszweigen diskrete Teilsignale bildet, die taktweise von Abgriffschaltern aktiv geschaltet werden, so weiterzubilden, daß trotz unveränderter Schaltfrequenz der Abgriffschalter das treppenförmige, dem Sinusverlauf angenäherte Produktsignal aus den Trägersignalwello und dem Sensorsignal im Echtzeitbetrieb sowohl mit einer erhöhten Approximationsschrittzahl bei gleichbleibender Trägerfrequenz und reduzierten Filtermaßnahmen als auch mit erhöhter Trägerfrequenz bei unveränderter Approximationsschrittzahl ohne verstärkte Filtermaßnahmen approximiert werden soll.The invention has the object of providing a method for reshaping of sinusoidal sensor signals of a position measuring system high resolution, which forms discrete partial signals taken with staggered scale division scanning multiple sensor signals in associated modulation branches discrete part signals are cyclically activated by Abgriffschaltern so educate that despite unchanged switching frequency of Tapping switch the step-shaped, the sinusoidal approximated product signal from the Trägerignalwello and the sensor signal in real time operation is to be approximated both with an increased approximation step number at constant carrier frequency and reduced filtering measures as well as with increased carrier frequency at an unchanged approximation step number without reinforced filter measures.

Die Anwendung eines hochauflösenden Positionsmeßsystems soll durchgängig hin zur Meßbarkeit von mit hohen Geschwindigkeiten bewegten Meßobjekten erweitert werden.The application of a high-resolution position measuring system should be extended continuously to the measurability of moving at high speeds DUTs.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jeweils Gruppen von hintereinanderliegenden durch die Teilerschaltung gebildeten Teilsignale mehrfach parallel von in mehreren Schalteinrichtungen angeordneten Abgriffschaltergruppen aktiv geschaltet werden, wobei mit Bezug zur Trägerfrequenz taktgesteuert die Konfiguration der angeschalteten Abgriffschalter geändert wird, indem taktweise versetzt nacheinander die Konfiguration in den Abgriffschaltergruppen der Schalteinrichtungen in gleicher Vorgehensweise geändert wird. Dazu werden jeweils in der Abgriffschaltergruppe mindestens ein erster Abgriffschalter auf ein nächstes in der Abgriffreihenfolge liegendes Teilsignal weitergeschaltet und mindestens ein zweiter Abgriffschalter mit seinem Teilsignal aus der Gruppe herausgeschaltet. Dabei wird stets eine konstante Anzahl von Abgriffschaltern angeschaltet, deren aktiv geschalteten Teilsignale zum Produktsignal des Modulationszweiges addiert werden. Vorzugsweise werden als Gruppe von hintereinanderliegenden Teilsignalen benachbarte Teilsignale aktiv geschaltet, indem taktweise in den Abgriffschaltergruppen gleichzeitig jeweils das in der Abgriffreihenfolge nächstliegende Teilsignal angeschaltet und das letzte in der Abgriffreihenfolge liegende Teilsignal abgeschaltet wird.According to the invention the object is achieved in that groups of successive formed by the divider circuit sub-signals are switched several times in parallel arranged in several switching devices Abgriffschaltergruppen, with respect to the carrier frequency clock-controlled, the configuration of the on tap is changed by intermittently successively added the configuration in the tap switch groups of the switching devices is changed in the same procedure. For this purpose, at least one first tap switch is incremented to a next partial signal lying in the tap sequence, and at least one second tap switch with its partial signal is switched out of the group in the tap group. In this case, a constant number of tap switches is always turned on, the actively switched part signals are added to the product signal of the modulation branch. Preferably, adjacent sub-signals are actively switched as a group of successive sub-signals by intermittently in the tap groups simultaneously connected in each case in the Abgrifgehenfolge sub-signal and the last lying in the Abgrifge order sequence sub-signal is turned off.

Vorfahrensgemäß ist eine weitere Erhöhung der Approximationsschrittzahl dadurch zu erreichen, daß als Gruppe von hintereinandorliegendon Toilsignolen anfangs benachbarte Teilsignale aktiv geschaltet werden und taktweise gleichzeitig das vorderste Teilsignal der Gruppe abgeschaltet und das in der Abgriffreihenfolge näclisto Teilsignal angeschaltet wird und mit den nachfolgenden Takten jeweils das zuletzt abgeschaltete Toilsignal wiode'zugeschaltet und das entgegen de: Abgriffreihenfolge liegende benachbarte Teilsignal abgeschaltet wird.According to the procedure, a further increase of the approximation step number can be achieved by initially switching adjacent sub-signals as a group of successive toilsignals and simultaneously switching off the foremost sub-signal of the group and switching on the sub-signal which is näclisto in the pick-off sequence and with the following clocks respectively Toilsignal wiode'zugeschaltet and contrary to de: Abgrifge order adjacent adjacent partial signal is switched off.

Die Gruppen von Teilsignalen werden in einer vom positiven zum negativen Maximalspannungspegel gegebenen Reihenfolge wechselweise in aufsteigender und abfallender Folge aktiv geschaltet.The groups of sub-signals are alternately activated in ascending and descending order in a sequence given from the positive to the negative maximum voltage levels.

In einer Ausführungsvarianto des Verfahrens wird jedes Teilsignal von dem zugehörigen Abgriffschalter abwechselnd in ansteigender und anschließend in abfallender Reihenfolge der Teüsignale aktiv goschaltet, wobei im Bereich des Umkehrpunktes sowohl des positivem wie auch des negativen Maximalspannungspegels weitere symmetrisch zum Umkehrpunkt liegende Teilsignale aktiv geschaltet werden. In einer anderen Ausführungsvariante wird jedes Teilsignal von joweils zwei zugehörigen Abgriffschaltern aktiv geschaltet, indem die ersten Abgriffschaltor aller Teilsignale in aufsteigender Reihenfolge und anschließend die zweiten Abgriffschalter aller Teilsignale in abfallender Reihenfolge angeschaltet werden.In an embodiment variant of the method, each sub-signal is actively switched by the associated tapping switch alternately in increasing and then decreasing order of the Teüsignale, wherein in the region of the reversal point of both the positive and the negative maximum voltage level further symmetrically to the reversal point component signals are switched active. In another embodiment variant, each sub-signal of each two associated Abgriffschaltern is actively switched by the first Abgriffschaltor all sub-signals in ascending order and then the second tap switch all sub-signals are switched in descending order.

AusführungsbelsplelAusführungsbelsplel

Die Position eines Maßstabes wird von mindestens zwei versetzt angeordneten Zweigsensoreinheiten abgetastet. Diese liefern positionsunabhängige direkte und inveise Sensorsignale. Sind beispielsweise drei Sensoreinheiten, bezogen auf eine Maßstabtoilungsperiode, gleich zueinander versetzt angeordnet, entstehen jeweils drei entsprechende direkte und inverse Sensorsignalo. Jedes Sensorsignal bildet zunächst nur die absolute Position innerhalb seines abgetasteten Teils der Maßstabteilungr-periode ab und liefert somit noch keine Information bezüglich der Bewegungsrichtung. Es erfolgt deshalb die Verarbeitung mehrerer Zweigsensorensignale in ihren zugeordneten Modulationszweigen. Jedem Modulationszweig wird eine Trägerschwingung direkt oder indirekt zugeleitet, die gleiche Frequenz haben, aber zueinander phasenverschoben sind. Ein Addierglied faßt die Ausgangssignale der Modulationszweige zusammen und stellt an seinem Ausgang ein quasi oberwellenfreies phasenmoduliertes Positionsmeßsignal zur Verfügung.The position of a scale is scanned by at least two staggered branch sensor units. These provide position-independent direct and internal sensor signals. If, for example, three sensor units, with respect to a scale-up period, are arranged equidistantly to one another, in each case three corresponding direct and inverse sensor signals are produced. Each sensor signal initially only reflects the absolute position within its sampled part of the scale graduation period and thus does not yet provide any information regarding the direction of movement. Therefore, the processing of a plurality of branch sensor signals takes place in their associated modulation branches. Each modulation branch is fed directly or indirectly with a carrier wave having the same frequency but being out of phase with each other. An adder combines the output signals of the modulation branches and provides at its output a quasi harmonic-free phase-modulated Positionsmeßsignal available.

Die direkten und invers verlaufenden Sensorsignale jeder Sensoreinheit werden von einer Teilerschaltung abgegriffen, d.h. die Sensoreinheit speist jeweils die Teilerschaltung, welche im einfachsten Falle einer Realisierung mit nur passiven Elementen aus mehreren die Teüsignale bildenden Teilerwiderständen besteht.The direct and inverse sensor signals of each sensor unit are tapped by a divider circuit, i. The sensor unit feeds each of the divider circuit, which consists in the simplest case of a realization with only passive elements of several Teilerwiderständen forming the Teüsignale.

Diese in der Teilerschaltung erzeugten diskreten Teilsignale werden von zugehörigen Abgriffschaltern aktiv geschaltet und zum Produktsignal des Modulationszweiges addiert. Dazu werden die Abgriffschalter in Bezug zu dem Trägersignal aktiviert, welches im Modulationszweig aus dem zugeleiteten Systemtakt für die Trägerschwingung gebildet wird. Mit Bezug zum Trägersignal werden taktweise jeweils mehrere bestimmte Abgriffschalter angesteuert. Das sinusförmige Trägerfroquenzsignal des Modulationszweiges wird dadurch mittels einertreppenförmigen Kurve approximiert. Die Approximation gelingt um so besser, je mehr durch die Abgriffschalter funktionsgerechte Teilsignale vorgesehen werden. Bei einer entsprechend hohen Approximationsschrittzahl von beispielsweise 32 entsteht bereits ein praktisch gut verwertbares Näherungssignal. Unter Beibehaltung der Trägerfrequenz kann dabei die Filterschaltung (Bandpaß, Tiefpaß, Integrierglied) auf ein Minimum reduziert werden. Die hohe Approximationsschrittzahl wird aus wenigen Teilspannungen (wenig Spannungsteilerwiderständen) unter Beibehaltung der Schaltfrequenz der Abgriffschalter dadurch erreicht, daß Gruppen von hintereinanderliegenden durch die Teilerschaltung gebildeten Teilsignalspannungen gleichzeitig mehrfach parallel von in mehreren Schalteinrichtungen angeordneten Abgriffschaltergruppen aktiv geschaltet werden und als Summenspannung das Produktsignal des Modulationszweiges bilden, welches sich mit jedem Takt verändert.These discrete partial signals generated in the divider circuit are actively switched by associated tap switches and added to the product signal of the modulation branch. For this purpose, the tap switches are activated in relation to the carrier signal, which is formed in the modulation branch from the supplied system clock for the carrier oscillation. With reference to the carrier signal, a plurality of specific tap switches are cyclically triggered in each case. The sinusoidal carrier sequence signal of the modulation branch is thereby approximated by means of a stepped curve. The approximation succeeds the better, the more functionally appropriate partial signals are provided by the tap. With a correspondingly high approximation step number of, for example, 32, a practically usable approximation signal already arises. While maintaining the carrier frequency while the filter circuit (bandpass, low-pass filter, integrator) can be reduced to a minimum. The high Approximationsschrittzahl is from a few partial voltages (low voltage dividing resistors) while maintaining the switching frequency of the tap switch achieved in that groups of successive formed by the divider circuit sub-signal voltages are simultaneously activated in parallel several times arranged in multiple switching devices Abgriffschaltergruppen and form as sum voltage the product signal of the modulation branch, which changes with each bar.

Mit jeder mit Bezug zur Trägerfrequenz taktweise ausgelösten neuen Aktivierung werden zwei Abgriffschalter aus in einer der Schalteinrichtung liegenden Abgriffschaltergruppe geschaltet. Dabei wird ein erster Abgriffschalter auf das in der Abgriffreihenfolge nächste Teilsignal geschaltet und ein zweiter Abgriffschalter wird mit seinem Taktsignal aus der Gruppe herausgeschaltet. Der nächste Takt aktiviert in analoger Weise zwei Abgriffschalter einer Abgriffschaltergruppe der nächsten Schalteinrichtung, so daß die gleiche Konfiguration der aktiv geschalteten Abgriffschalter in der Abgriffschaltergruppe der parallelen Schalteinrichtungen taktweise versetzt nacheinander entsteht. Damit bringt die aus den Teilsignalspannungen in jeder Schalteinrichtung gebildete Summenspannung entweder eine gleich große oder um eine geringe Differenzspannung abweichende Summenspannung in uas Produktsignal ein. Die geringe Differenzspannung als Stufenschrittspannung ist durch die innerhalb jeder Abgriffschaltergruppe taktweise geänderte Konfiguration von zwei Abgriffschaltern in oben beschriebener Fortschaltung auf benachbarte Teilsignale gegeben. Es wird demnach die Schaltfrequenz jedes Abgriffschalters entscheidend verringert, nämlich in Abhängigkeit der Größe der Abgriffschaltergruppe und dem Schaltregime in der Gruppe multipliziert mit der Anzahl der in parallelen Schalteinheiten vorhandenen Abgriffschaltergruppen.With each new activation activated cyclically with reference to the carrier frequency, two tap-changers are switched from tapping switch groups located in one of the switching devices. In this case, a first tap switch is switched to the next partial signal in the tap sequence and a second tap switch is switched out with its clock signal from the group. The next clock analogously activates two tap switches of one tap switch group of the next switching device, so that the same configuration of the actively connected tap switches in the tap switch group of the parallel switching devices is intermittently offset one after the other. Thus, the sum voltage formed from the sub-signal voltages in each switching device brings either an equal or different to a small differential voltage sum voltage in uas product signal. The small differential voltage as a step-step voltage is given by the cyclically changed within each tap switch group configuration of two tap-offs in the above-described sequential switching to adjacent partial signals. Accordingly, the switching frequency of each tap switch is significantly reduced depending on the size of the tap switch group and the switching regime in the group multiplied by the number of tap switch groups present in parallel switching units.

Der Abgriff der von den Sensorsignalen gebildeten Teilsignale über die Teilerschaltung kann dabei innerhalb einer Schalteinrichtung in unterschiedlicher Weise erfolgen. So können nach einem spezifischen Verfahrensmerkmal die Gruppe von hintereinanderliegenden Teilsignalen benachbarte Teüsignale sein, von denen taktweisu gleichzeitig das in der Abgriffreihenfolge nächstliegende Teilsignal angeschaltet und das letzte Teilsignal aus der Gruppe der Teilsignale abgeschaltet wird. Ein anderer Verfahrensablauf für das Schaltregime der Abgriffschalter ausgehend von einer Gruppe benachbarter Teilsignale schaltet mit jedem auf die Schalteinrichtung gegebenen Takt das in der Abgriffreihenfolge liegende vorderste Teilsignal ab und gleichzeitig das nächstfolgende Teilsignal zu. Mit den folgenden Takten wird jeweils gleichzeitig das zuletzt abgeschaltete Teilsignal wieder zugeschaltet und dessen entgegen der Abgriffreihenfolge liegende benachbarte Teilsignal wieder abgeschaltet. Damit wird für die Änderung der Summenspannung eine wesentlich größere Approximationsschrittzahl erreicht, weil jede Gruppe benachbarter Teüsignale in Zwischenschritten von einer Lücke (ein aus der Gruppe herausgeschaltetes Teilsignal) durchlaufen wird, bevor die nächste Gruppe benachbarter Teüsignale in der Schalteinrichtung entsteht. Die von den Sensorsignalen gebildeten Teüsignale können unter Anwendung einer der vorher beschriebenen Arten der Gruppenbildung innerhalb einer Schalteinrichtung in einer vom positiven zum negativen Maximalspannungspegel gegebenen Reihenfolge wechselweise in aufsteigender und abfallender Folge aktiv geschaltet wurden, d. h„ das so erzeugte Signal wird im Wechsel zwischen dem positiven zum negativen Maximalspannungspegel der Teils jnale approximiert.The tapping of the partial signals formed by the sensor signals via the divider circuit can take place within a switching device in different ways. Thus, according to a specific process feature, the group of consecutive sub-signals may be adjacent audio signals, of which the sub-signal closest in the pick-off sequence is simultaneously switched on and the last sub-signal is switched off from the group of sub-signals. Another procedure for the switching regime of the tap switch starting from a group of adjacent sub-signals switches with each given to the switching device clock lying in the Abgrifge order sequence foremost part of signal and at the same time the next following sub-signal. With the following clocks at the same time the last switched-off sub-signal is switched on again at the same time and its counter to the Abgrifge order lying adjacent sub-signal switched off again. Thus, a substantially larger Approximationsschrittzahl is achieved for the change of the sum voltage, because each group of adjacent Teüsignale in intermediate steps of a gap (a switched out of the group sub-signal) is passed through before the next group of adjacent Teüsignale formed in the switching device. The Teüsignale formed by the sensor signals can be switched using one of the previously described types of group formation within a switching device in an order given by the positive to the negative maximum voltage level alternately in ascending and descending order active, d. h "the signal thus generated is approximated in alternation between the positive and negative maximum voltage level of the part jnale.

Die Abgriffschaltor werden in jeder Schalteinheit in der durch dio aneinandergeschalteten Teilwiderstände der Teilerochaltung gegebenen Reihenfolge abwechselnd in ansteigender und anschließend in abfallender Reihenfolge der Teilsignale aktiv geschaltet. Dabei werden zur Erhaltung einer konstanten Anzahl von aktiv geschalteten Teilsignalen beim Überschreiten des Umkehrpunkes des positiven wie auch des negativen Maximalspannungspogels symmetrisch zum Umkehrpunkt liegende Teilsignale angeschaltet.The Abgriffschaltor be switched active in each switching unit in the order given by dio-connected partial resistors Teilerochaltung alternately in increasing and then in descending order of the sub-signals active. In this case, in order to maintain a constant number of actively switched partial signals when the reversal point of the positive as well as the negative maximum voltage peak is exceeded, partial signals lying symmetrically to the reversal point are switched on.

Die Teilsignalo können aber auch verfahrensgemäß in der Art abgegriffen werden, daß eine ringförmige Anschaltung ontstoht, die zyklisch umläuft. Jedes Teilsignal kann hierbei in jeder Schalteinrichtung von zwei Abgriffschaltern aktiv geschaltet werden, wobei die einen Abgriffschalter, wie boroits beschrieben, nacheinander angeschaltet werden und die hinzu gekommenen (zweiten) Abgriffschalter dio gleichen Teilsignale.in entgegengesetzter Richtung aktiv schalten.The Teilsignalo but can also be tapped according to the method in the way that an ontstoht annular circuit that cycles around. Each sub-signal can in this case be activated in each switching device of two tap-off switches, wherein the one taps switch, as described boroits, are turned on in succession and the added (second) tapping switch dio same Teilignale.in active in the opposite direction.

Sind beispielsweise 8 abzugreifende Teilwiderstände und pro Schalteinheit 16 Angriffsschalter vorgesehen, von denen ständig 8 Abgriffschalter eine Gruppe benachbarter Teilsignale aktiv schalton und nur 2 Schalteinrichtungen vorhanden, sind stots 16 Abgriffschalter zur Bildung des Produktsignals des Modulationszweiges aktiviert. In jeder Schalteinrichtung wird dadurch nur mit jedem zweiten Takt das in der ringförmigen Reihenfolge nächste Teilsignal angeschaltet und das aus der Gruppe letzte Teilsignal abgeschaltet. Damit bleibt jeder Abgriffschalter über 16 Takte im gleichen Schaltzustand und erroicht erst wieder nach Ablauf von 32 Takten seine Ausgangsschaltstellung, d. h., er schaltet nur mit der Approximationswellenfrequenz. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist bereits bei dieser einfachen Ausbaustufe eine Approximationsschrittzahl von 32 erreicht, ohne daß Veränderungen der Grenzfrequenz der Bauelemente notwendig werden. Es ist dabei in überraschenderweise die verbesserte Approximation bei beliebig erhöhter Approximationsschrittzahl ge'geben, ohne daß jeweils eine spezielle für die Schrittzahl zugeschnittene Spannungsteilerschaltung, in der erforderlichen Präzisionsausführung, benötigt wird. Dies bodeutet, daß mit einer einfachen Spannungsteilerschaltung jeder vorgegebene Anwendungsfall von der einfachen 4schrittigen Approximation bis zu einer solchen mit einer hohen Approximationsschrittzahl von beispielsweise 256 realisiert werden kann. Das erfinclungsgemäße Verfahren ist aber ebenso für die Approximation mit erhöhter Trägerfrequenz geeignet, ohne daß die Filtermaßnahmen (Bandpaß, Tiefpaß, Integrierglied) vers:ärkt zu werden brauchen.If, for example, 8 partial resistors to be picked up and 16 switching switches are provided per switching unit, of which 8 tap-off switches are always active, a group of adjacent partial signals is active and only 2 switching devices are present, then 16-tap-offs are activated to form the product signal of the modulation branch. In each switching device, the next sub-signal which is next in the ring-shaped sequence is thereby switched on only every second cycle, and the sub-signal which is the last component is switched off. This leaves each tap over 16 clocks in the same switching state and erroicht only after the expiry of 32 cycles its output switching position, d. he only switches with the approximation wave frequency. As a result of the method according to the invention, an approximation step number of 32 is already achieved with this simple expansion stage, without it being necessary to change the cutoff frequency of the components. In this case, surprisingly, the improved approximation is given at an arbitrarily increased approximation step number, without requiring in each case a special voltage divider circuit tailored for the step number, in the required precision design. This implies that with a simple voltage divider circuit, any given application can be realized from the simple 4-step approximation to one with a high approximation step number of 256, for example. However, the method according to the invention is also suitable for the approximation with increased carrier frequency without the filter measures (bandpass, low-pass filter, integrator) needing to be changed.

Die Aufgabe der Erhöhung der Meßdynamik ohne Erhöhung der Grenzschaltfrequenz der Abgriffschalter ist damit gelöst, wobei in überraschender Weise keine Verkuppelung zu den die Meßgenauigkeit beeinflussenden Faktoren eintritt.The task of increasing the measuring dynamics without increasing the limit switching frequency of the tap switch is thus solved, surprisingly no coupling occurs to the measuring accuracy influencing factors.

Claims

1. A method for reshaping sine-like sensor signals of a position measuring system of high resolution for high traversing speed, with offset scaling a plurality of sensor signals are removed and formed from them in associated modulation branches with a divider discrete sub-signals are cyclically activated by tap-offs in response to a carrier frequency and by addition a step-shaped product approximated to a sinusoidal waveform is produced with the amplitude dependent on the sensor signal and the frequency dependent on the carrier signal, the product signals formed in the modulation branches being combined to form a position signal whose phase angle represents the position relative to the carrier signal, characterized in that respective groups of successive arranged by the divider circuit sub-signals multiple parallel arranged in a plurality of switching devices Abgri ffschaltergruppen are activated, wherein with respect to the carrier frequency clock-controlled, the configuration of the switched tap switch is changed by cyclically successively the configuration in the tap groups of the switching devices in the same procedure, each in the tap group at least a first tap switch to a next in the tapping sequence incremented sub-signal and at least a second tap-off switch with its sub-signal from the group but always a constant number of tap-off is turned on, the actively switched sub-signals are added to the product signal of the modulation branch.

2. The method according to claim 1, characterized in that as a group of successive sub-signals adjacent sub-signals are actively switched and clockwise in the Abgriffschaltergruppen simultaneously turned on in the Abgrifge order next sub-signal and the last lying in the Abgrifge order sequence sub-signal is turned off.

3. The method according to claim 1, characterized in that as a group of successive sub-signals initially adjacent sub-signals are switched active and cyclically simultaneously turned off the foremost sub-signal of the group and which is turned on in the Abgrifge order next sub-signal and with the subsequent clocks respectively the last switched-off sub-signal switched on again and its counter to the tap order adjacent adjacent partial signal is turned off.

4. The method of claim 1 to 3, characterized in that the groups of sub-signals are alternately switched in an order given by the positive to the negative maximum voltage level in ascending and descending sequence.

5. The method of claim 1 to 4, characterized in that each sub-signal is switched by the associated tap switch alternately in increasing and then in descending order of Teilsignale, wherein in the region of the reversal point of both the positive and the negative maximum voltage level more symmetrical to

- reversing point lying partial signals are switched active.

6. The method and claim 1 to 4, characterized in that each sub-signal is actively switched by two respective Abgriffschaltern by the first tap switch all sub-signals in ascending order and the second tap switch all sub-signals are switched in descending order.