DE10037245A1 - Vorrichtung zur Erkennung von Rotation - Google Patents

Abstract

Ein Vorrichtung zur Erkennung von Rotation wird vorgeschlagen, bei welcher eine Mehrzahl von zu erkennenden Elementen 14 auf dem Umfang eines rotierenden Körpers 11 angeordnet sind. Diese Elemente 14 werden von drei Sensoren 17A, 17B, 17C erkannt, welche Impulssignale A, B, C ausgeben, und die so am Umfang der Sensor-Scheibe 11 angebracht sind, daß der Phasenwinkel des Impulssignals B vom Phasenwinkel des Impulssignals A um 90 Grad abweicht, während der Phasenwinkel des Impulssignals C vom Phasenwinkel des Impulssignals B um 135 Grad abweicht. Durch diese Anordnung der Sensoren gibt es keinen Abschnitt (Abschnitte 0 bis 7), in welchem sich die Impulssignale A, B, C alle gleichzeitig im Zustand LOW befinden und keinen Abschnitt, in welchem sich die Zustände der Impulssignale alle gleichzeitig im Zustand HIGH befinden. Darüber hinaus gibt es immer Abschnitte, in welchen der Zustand einer der drei Impulssignale von den Zuständen der jeweiligen beiden anderen Impulssignale abweicht. Falls eines oder mehrere der Impulssignale fehlerhaft sind und das fehlerhafte Impulssignal im Zustand HIGH oder im Zustand LOW verharrt, gibt es Abschnitte, in denen sich alle Impulssignale entweder im Zustand LOW oder im Zustand HIGH befinden, wodurch eine Fehlfunktion sicher erkannt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation, bei welcher eine Mehrzahl von zu erkennenden Elementen im wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse eines rotierenden Körpers angeordnet sind. Die Elemente werden von Sensoren erkannt und die Richtung der Rotation und der Drehwinkel basierend auf den von den Sensoren ausgegebenen Impulssignalen ermittelt.

Eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation ist aus der japanischen Offenlegungsschrift Nr. Hei.2-299976 (JP-A-299976) bekannt, in welchem eine Anzahl von Schlitzen auf dem Umfang einer an einer drehbaren Welle drehbar gelagerten Sensor-Scheibe in gleichen Abständen angebracht sind und zwei Sätze von Lichtschranken (Photo-Unterbrecher) vorgesehen sind, welche in einem Winkel von 90 Grad zueinander stehen. Die Lichtschranken umfassen dabei jeweils einen Licht emittierenden Transistor und einen Licht aufnehmenden Transistor welche so angeordnet sind, daß der Schlitz zwischen dem Licht emittierenden Transistor und dem Licht aufnehmenden Transistor zu liegen kommt. Die Lichtschranke ist so konstruiert, daß ihr Ausgangssignal einen HIGH Zustand annimmt, wenn Licht, das von dem Licht emittierenden Transistor abgegeben wird, den Schlitz passiert und von dem Licht aufnehmenden Transistor detektiert wird, während ihr Ausgangs­ signal einen LOW Zustand annimmt, wenn das so emittierte Licht den Licht aufnehmenden Transistor nicht erreicht, weil sich die Sensor-Scheibe zwischen Licht emittierendem Transistor und Licht aufnehmendem Transistor befindet. Das so erzeugte Ausgangssignal der Lichtschranke ist ein Impulssignal bei welchem sich die HIGH und LOW Zustände kon­ tinuierlich abwechseln. Basierend auf den Zuständen der von den zwei Lichtschranken ausgegebenen Impulssignale läßt sich mit diesem Aufbau so die Drehrichtung und der Drehwinkel bestimmen.

Wenn bei dieser herkömmlichen Vorrichtung zur Erkennung von Rotation die Ausgangssignale beider Lichtschranken wegen einer Unterbrechung der Stromversorgung auf einem HIGH oder LOW Zustand stehenbleiben, oder eine oder beide Lichtschranken defekt sind und das Ausgangssignal deswegen auf einem HIGH oder LOW Zustand verharrt, führt dies zu dem Problem, daß die Richtung der Rotation oder der Drehwinkel falsch erkannt wird, weil eine solche Fehlfunktion der Lichtschranken vom System nicht erkannt wird. Zum Beispiel für den Fall, daß die Ausgangssignale beider Lichtschranken konstant bleiben, besteht die Möglichkeit, daß die drehbare Scheibe als ruhend erkannt wird, während sie in Wirklichkeit weiterhin rotiert, somit kann nicht mit Sicherheit der Stillstand der drehbaren Scheibe erkannt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die oben beschriebene Situation gemacht. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine sichere Erkennung einer Störung einer solchen Vorrichtung zur Erkennung von Rotation zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß eines ersten Gesichtspunkts der Erfindung eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation vorgeschlagen, bei welchem eine Mehrzahl von zu erkennenden Elementen auf dem Umfang eines rotierenden Körpers angeordnet sind. Die Elemente werden von Sensoren erkannt und die Richtung der Rotation und der Drehwinkel des rotierenden Körpers durch die von den Sensoren ausgegebenen Impuls­ signale ermittelt. Die Vorrichtung ist dadurch charakterisiert, daß ein erster Sensor, ein zweiter Sensor und ein dritter Sensor vorgesehen sind, in einer derartigen Anordnung, daß sich ihre Positionen relativ zueinander in Drehrichtung des rotierenden Körpers voneinander unterscheiden, und daß die Phasen der Impulssignale, welche von den jeweiligen Sensoren als Ausgangssignal geliefert werden, voneinander so abweichen, daß es keine Möglichkeit gibt, daß die Zustände der von den jeweiligen Sensoren ausgegebenen Impulssignale alle miteinander übereinstimmen, und daß die Möglichkeit besteht, daß der Zustand des Impulssignals, der von einem der Sensoren ausgegeben wird, von den Zuständen der Impulssignale der jeweiligen beiden anderen Sensoren in vorbestimmten periodischen Zeitintervallen abweicht.

Gemäß eines zweiten Gesichtspunkts der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation entsprechend dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung vorgeschlagen, bei welchem das Auftreten einer Störung dadurch bestimmt wird, daß die Zustände der von dem ersten, zweiten und dritten Sensor ausgegebenen Impulssignalen alle übereinstimmen.

In Übereinstimmung mit den obigen Konstruktionen ist es möglich, einen defekten Sensor zu erkennen. Da die drei Sensoren so angeordnet sind, daß die von den Sensoren ausgegebenen Zustände des Impulssignals nie alle gleichzeitig übereinstimmen (bei korrekter Funktion), und stattdessen der Zustand der von einem der Sensoren ausgegebenen Impulssignals von den ausgegebenen Zuständen der jeweiligen beiden anderen Sensoren in vorbestimmten periodischen Zeitintervallen abweicht, kommt es bei einer Fehlfunktion eines Sensors, die zu einem fehlerhaften Ausgangssignal führt, dazu, daß die Zustände der Impulssignale, die von den drei Sensoren a[Busgegeben werden, in vorbestimmten periodischen Zeitintervallen alle miteinander übereinstimmen, und ermöglicht es so sicher festzustellen, daß der Sensor, dessen ausgegebener Zustand des Impulssignals von den Zuständen der Impulssignale, die von den anderen zwei Sensoren ausgege­ ben werden, abweichen sollte, defekt ist.

Die Drehscheibe/Sensor-Scheibe 11, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wird, entspricht dem rotierenden Körper der Erfindung. Die erste bis dritte Lichtschranke 17A bis 17C und die zweite bis vierte Lichtschranke 17B bis 17D, die in der ersten und zweiten Aus­ führungsform beschrieben werden, entsprechen den ersten bis dritten Sensoren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung von Rotation;

Fig. 2 ist eine Zeichnung der Phasenlagen der Lichtschranken der Erfindung;

Fig. 3A und 3B sind Diagramme, die die von den Lichtschranken ausgegebe­ nen Impulssignale wiedergeben;

Fig. 4 ist ein Flussdiagramm das den Arbeitsablauf der Vorrichtung zur Erkennung von Rotation beschreibt;

Fig. 5A bis 5C sind Zeichnungen weiterer Beispiele, wie die Phasenlagen der Lichtschranken im Rahmen dieser Erfindung voneinander abweichen können;

Fig. 6A und 6B sind Zeichnungen, die die von den Lichtschranken ausgege­ benen Impulssignale gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wiedergeben; und

Fig. 7 ist eine Zeichnung, die die Phasenlage der Lichtschranken der zweiten Ausführungsform darstellt.

Die Art und Weise der Ausführung der Erfindung wird weiter unten beschrieben, gestützt auf die in den begleitenden Zeichnungen dargestellte Ausführungsformen der Erfindung.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist eine Sensor-Scheibe 11 an einer drehbaren Welle 10 befestigt. Die zu erkennenden Elemente 14 bestehen aus Schlitzen 12 und Stegen 13, welche entlang des Umfangs der Sensor-Scheibe 11 abwechselnd angeordnet sind. Die Breite a der Schlitze 12 parallel zum Umfang und die Breite b der Stege 13 parallel zum Umfang sind alle gleich (a = b). Drei Licht emittierende Transistoren 15A, 15B, 15C und drei Licht aufnehmende Transistoren 16A, 16B, 16C sind jeweils ober- beziehungs­ weise unterhalb des Weges der zu erkennenden Elemente 14 angeordnet. Der Licht emittierende Transistor 15A und der Licht aufnehmende Transistor 16A, die sich gegenüber liegen, bilden eine erste Lichtschranke (Photo- Unterbrecher) 17A, der Licht emittierende Transistor 15B und der Licht aufnehmende Transistor 16B, die sich gegenüber liegen, bilden eine zweite Lichtschranke 17B, und der Licht emittierende Transistor 15C und der Licht aufnehmende Transistor 16C, die sich gegenüber liegen, bilden eine dritte Lichtschranke 17C.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wie auch auf Fig. 1 sind die Lichtschranken 17A, 17B und 17C mit zunehmendem Drehwinkel aufeinanderfolgend angeordnet, wenn sich die Sensorscheibe 11 in der durch den Pfeil R angedeuteten Richtung dreht. Ordnet man dem vollständigen Durchgang eines Schlitz- Steg-Paares 12, 13 einen Phasenwinkel von 360 Grad zu, so sind die Lichtschranken so angeordnet, daß der Phasenwinkel zwischen der ersten Lichtschranke 17A und der zweiten Lichtschranke 17B 90 Grad beträgt und der Phasenwinkel zwischen der zweiten Lichtschranke 17B und der dritten Lichtschranke 17C 135 Grad beträgt.

Wenn nun die Sensor-Scheibe 11 rotiert, geben die Lichtschranken 17A, 17B, 17C jeweils genau dann den Zustand HIGH als Ausgangssignal aus, wenn sich zwischen den jeweiligen Licht emittierenden Transistoren 15A, 15B, 15C und den jeweiligen gegenüberliegenden Licht aufnehmenden Transistoren 16A, 16B, 16C ein Schlitz 12 befindet, während die Licht­ schranken 17A, 17B, 17C jeweils genau dann den Zustand LOW als Ausgangssignal ausgeben, wenn sich zwischen den jeweiligen Licht emittierenden Transistoren 15A, 15B, 15C und den jeweiligen gegenüber­ liegenden Licht aufnehmenden Transistoren 16A, 16B, 16C ein Steg 13 befindet.

Figs. 3A und 3B sind ein zeitlicher Ablauf und eine Tabelle, die beide die Zustände der Impulssignale A, B, C darstellen, die von den jeweiligen Lichtschranken 17A, 17B, 17C ausgegeben werden, wenn die Sensor- Scheibe 11 sich in Richtung des Pfeiles R dreht. Die Abschnitte 0 bis 7 stellen jeweils ein Achtel eines 360 Grad Zyklus des Impulssignals dar und überdecken je 45 Grad.

Im Abschnitt 0 in welchem die Sensor-Scheibe sich in dem in Fig. 2 dargestellten Zustand befindet, wird von der ersten Lichtschranke 17A ein Impulssignal A im Zustand LOW ausgegeben, weil sich ein Steg 13 in ihr befindet, die zweite Lichtschranke 17B gibt ein Impulssignal B im Zustand LOW aus, weil sich ein Steg 13 in ihr befindet, und die dritte Lichtschranke 17C gibt ein Impulssignal C im Zustand HIGH aus, weil sich ein Schlitz 12 in ihr befindet. Im Abschnitt 1, in welchem sich die Sensor-Scheibe 11 um einen Winkel von 45 Grad in Richtung des Pfeiles R in Bezug auf den vorherigen Zustand weitergedreht hat, wird von der ersten Lichtschranke 17A, in der sich nun ein Schlitz 12 befindet, ein Impulssignal A im Zustand HIGH ausgegeben, von der zweiten Lichtschranke 17B, in der sich ein Steg 13 befindet, ein Impulssignal B im Zustand LOW ausgegeben und von der dritten Lichtschranke 17C, in der sich ein Schlitz 12 befindet, ein Impuls­ signal C im Zustand HIGH ausgegeben. Die Impulssignale A, B, C, die in den jeweiligen Abschnitten 0 bis 7 ausgegeben werden, wiederholen sich in jedem Zyklus in der dargestellten Weise.

Wenn sich die Drehrichtung der Sensor-Scheibe 11 umkehrt, ändert sich das Muster der Impulssignale A und B, deren Phasen um 90 Grad voneinander abweichen, und die Drehrichtung der Sensor-Scheibe 11 kann durch die Erkennung dieser Muster bestimmt werden. Zusätzlich kann der Drehwinkel der Sensor-Scheibe 11 bestimmt werden, gestützt auf die Kombinationen der HIGH und LOW Zustände der zwei Impulssignale A und B, deren Phasen um 90 Grad voneinander abweichen, und der Vorgeschichte dieser Kombinationen.

Wie aus Fig. 3B klar hervorgeht, befinden sich in keinem der Abschnitte 0 bis 7 (innerhalb jedes 360 Grad Zyklus) alle drei Impulssignale A, B, C gleichzeitig in einem HIGH oder in einem LOW Zustand.

Darüber hinaus gibt es für jedes der drei Signale A, B, C Abschnitte, in denen sich die Zustände der jeweiligen anderen beiden Signale von dem eigenen Zustand unterscheiden. Nimmt man das Impulssignal A als Referenz, so ist im Abschnitt 2 das Impulssignal A im Zustand HIGH, während die Impulssignale B und C beide im Zustand LOW sind und im Abschnitt 6 das Impulssignal A im Zustand LOW, während die Impulssignale B und C beide im Zustand HIGH sind. Nimmt man das Impulssignal B als Referenz, so ist im Abschnitt 1 das Impulssignal B im Zustand LOW, während die Impulssignale A und C beide im Zustand HIGH sind und im Abschnitt 5 das Impulssignal B im Zustand HIGH, während die Impulssignale A und C beide im Zustand LOW sind. Nimmt man das Impulssignal C als Referenz, so ist in den Abschnitten 0 und 7 das Impulssignal C im Zustand HIGH, während die Impulssignale A und B beide im Zustand LOW sind und in den Abschnitten 3 und 4 das Impulssignal C im Zustand LOW, während die Impulssignale A und B beide im Zustand HIGH sind.

Die zwei oben genannten Bedingungen sind immer erfüllt, nämlich:

• 1. Es gibt keinen Abschnitt in welchem sich die Impulssignale A, B, C alle im Zustand HIGH oder alle im Zustand LOW befinden, und
• 2. Es gibt für jedes der drei Signale A, B, C Abschnitte, in denen sich die Zustände der jeweiligen anderen Signale beide von dem eigenen Zustand unterscheiden.

Wie im folgenden beschrieben, wird es dadurch möglich, eine Fehlfunktion der Vorrichtung zu erkennen.

Falls zum Beispiel durch eine Fehlfunktion der ersten Lichtschranke 17A das Impulssignal A im Zustand HIGH verharrt, werden im Abschnitt 6 alle Impulssignale A, B, C den Zustand HIGH haben, was der obigen Bedingung (1) widerspricht. Somit wird die Fehlfunktion erkannt. Falls dagegen das Impulssignal A durch eine Fehlfunktion der Lichtschranke 17A im Zustand LOW verharrt, werden im Abschnitt 2 alle Impulssignale A, B, C den Zustand LOW haben, was auch der obigen Bedingung (1) widerspricht, und somit die Fehlfunktion wiederum erkannt wird. Genauso, wenn das Impulssignal B durch eine Fehlfunktion der Lichtschranke 17B im Zustand HIGH verharrt, werden im Abschnitt 1 alle Impulssignale A, B, C den Zustand HIGH haben, während dann, wenn das Impulssignal B durch eine Fehlfunktion der Lichtschranke 17B im Zustand LOW verharrt, im Abschnitt 5 alle Impulssignale A, B, C den Zustand LOW haben, wodurch jedesmal eine Fehlfunktion erkannt wird. Wenn das Impulssignal C durch eine Fehlfunktion der Lichtschranke 17C im Zustand HIGH verharrt, werden in Abschnitt 3 und 4 alle Impulssignale A, B, C den Zustand HIGH haben, während dann, wenn das Impulssignal C durch eine Fehlfunktion der Lichtschranke 17C im Zustand LOW verharrt, in Abschnitt 0 und 7 alle Impulssignale A, B, C den Zustand LOW haben, wodurch eine Fehlfunktion erkannt wird.

Darüber hinaus wird eine Fehlfunktion auch dann erkannt, wenn alle Impulssignale A, B, C, zum Beispiel wegen eines Ausfalls der Stromver­ sorgung, im HIGH oder LOW Zustand verharren, da auch hier die Bedingung (1) nicht erfüllt ist.

Das obige Verfahren wird im folgenden anhand des Flussdiagramms aus Fig. 4 beschrieben. Falls sich in Schritt S1 alle Impulssignale A, B, C im Zustand HIGH befinden und in Schritt S2 ermittelt wird, daß sich dies im Abschnitt 6 ereignet, dann wird im Schritt S3 entschieden, daß das Impulssignal A fehlerhaft ist. Falls in Schritt S4 ermittelt wird, daß sich im Abschnitt 1 alle Impulssignale A, B, C im Zustand HIGH befinden, dann wird im Schritt S5 entschieden, daß das Impulssignal B fehlerhaft ist. Falls in Schritt S6 ermittelt wird, daß sich entweder im Abschnitt 3 oder im Abschnitt 4 alle Impulssignale A, B, C im Zustand HIGH befinden, dann wird im Schritt S7 entschieden, daß das Impulssignal C fehlerhaft ist. Falls die Antwort in Schritt S6 NEIN ist, sich im Abschnitt 0, 2, 5 oder 7 daher alle Impuls­ signale A, B, C im Zustand HIGH befinden, dann wird im Schritt S8 entschieden, daß alle Impulssignale A, B, C, zum Beispiel auf Grund eines Ausfalls der Stromversorgung, fehlerhaft sind.

Falls sich in Schritt S9 alle Impulssignale A, B, C im Zustand LOW befinden und in Schritt S10 ermittelt wird, daß sich dies im Abschnitt 2 ereignet, dann wird im Schritt S3 entschieden, daß das Impulssignal A fehlerhaft ist. Falls in Schritt S11 ermittelt wird, daß sich im Abschnitt 5 alle Impulssignale A, B, C im Zustand LOW befinden, dann wird im Schritt S5 entschieden, daß das Impulssignal B fehlerhaft ist. Falls in Schritt S12 ermittelt wird, daß sich entweder im Abschnitt 0 oder im Abschnitt 7 alle Impulssignale A, B, C im Zustand LOW befinden, dann wird im Schritt S7 entschieden, daß das Impulssignal C fehlerhaft ist. Falls die Antwort in Schritt S12 NEIN ist, sich daher im Abschnitt 1, 3, 4 oder 6 alle Impulssignale A, B, C im Zustand LOW befinden, dann wird im Schritt S8 entschieden, daß alle Impulssignale A, B, C zum Beispiel auf Grund eines Ausfalls der Stromversorgung fehlerhaft sind.

Verschiedene Möglichkeiten für die Phasenwinkel der drei Lichtschranken 17A, 17B, 17C wurden in Betracht gezogen. In der Anordnung, die der hier beschriebenen und in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform entspricht, ist die zweite Lichtschranke 17B um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur ersten Lichtschranke 17A verschoben angebracht und die dritte Lichtschranke 17C um einen Phasenwinkel von 135 Grad in Drehrichtung relativ zur zweiten Lichtschranke 17B verschoben angebracht.

Im Gegensatz zu der obigen Ausführungsform wird in der Zeichnung Fig. 5A eine Situation dargestellt, in der die zweite Lichtschranke 17B um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur ersten Lichtschranke 17A verschoben angebracht ist und die dritte Lichtschranke 17C auch um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur zweiten Lichtschranke 17B verschoben angebracht ist. Wenn in diesem Fall das zweite Impulssignal B im Zustand HIGH verharrt, existiert trotzdem kein Abschnitt in welchem alle Impulssignale A, B, C gleichzeitig den Zustand HIGH haben, genauso wenn das zweite Impulssignal B im Zustand LOW verharrt, existiert kein Abschnitt in welchem alle Impulssignale A, B, C gleichzeitig den Zustand LOW haben. In diesem Fall kann ein Versagen der zweiten Lichtschranke nicht erkannt werden.

In der Zeichnung Fig. 5B wird eine Situation dargestellt, in der die zweite Lichtschranke 17B um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur ersten Lichtschranke 17A verschoben angebracht ist und die dritte Lichtschranke 17C um einen Phasenwinkel von 45 Grad in Drehrich­ tung relativ zur zweiten Lichtschranke 17B verschoben angebracht ist. Auch wenn alle drei Lichtschranken 17A, 17B, 17C fehlerfrei arbeiten, sind im Abschnitt 0 alle Impulssignale im Zustand LOW und im Abschnitt 4 alle Impulssignale im Zustand HIGH, wodurch eine Fehlfunktion nicht erkannt werden kann.

In der Zeichnung Fig. 5C wird eine Situation dargestellt, in der die zweite Lichtschranke 17B um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur ersten Lichtschranke 17A verschoben angebracht ist und die dritte Lichtschranke 17C um einen Phasenwinkel von 45 Grad gegen die Drehrichtung relativ zur zweiten Lichtschranke 17B verschoben angebracht ist. Auch wenn alle drei Lichtschranken 17A, 17B, 17C fehlerfrei arbeiten, sind im Abschnitt 0 und 7 alle Impulssignale im Zustand LOW und im Abschnitt 3 und 4 alle Impulssignale im Zustand HIGH, wodurch eine Fehlfunktion nicht erkannt werden kann.

Wie aus dem Obigen zu erkennen ist, sind die möglichen Montagewinkel der Lichtschranken 17A, 17B, 17C zueinander auf die in Fig. 2 gezeigte Anordnung beschränkt.

Als nächstes wird in Bezugnahme auf die Zeichnungen Fig. 6A und 6B eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Die zweite Ausführungsform ist ein Beispiel, in der vier Lichtschranken verwendet werden. Dabei sind von diesen vier Lichtschranken eine Gruppe von drei Lichtschranken 17A, 17B, 17C in der gleichen Art angeordnet wie die drei Lichtschranken 17A, 17B, 17C in der ersten Ausführungsform, und haben die gleiche Funktion, wie die drei Lichtschranken in der ersten Ausführungsform. In dieser zweiten Ausführungsform wird darüberhinaus noch eine zweite Gruppe von Lichtschranken 17B, 17C, 17D benutzt, bei welcher die Phasendifferenzen zwischen den einzelnen Lichtschranken im wesentlichen denen der ersten Gruppe 17A, 17B, 17C entsprechen. Wie in Fig. 7 dargestellt, ist die dritte Lichtschranke 17C so angebracht, daß sie um einen Phasenwinkel von 135 Grad in Drehrichtung relativ zur zweiten Lichtschranke 17B verschoben angebracht ist, und die vierte Lichtschranke 17D ist so angebracht, daß sie um einen Phasenwinkel von 90 Grad in Drehrichtung relativ zur dritten Lichtschranke 17C verschoben ist.

Nachdem in dieser zweiten Ausführungsform die zweite Gruppe von Lichtschranken 17B, 17C, 17D die gleiche Aufgabe erfüllt wie die erste Gruppe von Lichtschranken, 17A, 17B, 17C, nämlich die Erkennung der Drehrichtung, des Drehwinkels und einer möglichen Fehlfunktion, kann die Zuverlässigkeit der Vorrichtung beim Eintreten einer Fehlfunktion verbessert werden. Zum Beispiel kann im Falle einer Fehlfunktion der ersten Licht­ schranke 17A oder der zweiten Lichtschranke 17B die Drehrichtung und der Drehwinkel weiterhin bestimmt werden, indem die Lichtschranken 17C und 17D benutzt werden, und genauso kann bei einer Fehlfunktion der dritten Lichtschranke 17C oder der vierten Lichtschranke 17D die Drehrichtung und der Drehwinkel durch Benutzung der ersten Lichtschranke 17A und der zweiten Lichtschranke 17B bestimmt werden.

Des Weiteren können in der ersten Gruppe von Lichtschranken 17A, 17B, 17C die Abschnitte 1 und 2, die Abschnitte 3 und 4, die Abschnitte 5 und 6, und die Abschnitte 7 und 0 nicht durch die Impulssignale A und B alleine unterschieden werden, die Auflösung des Phasenwinkels ist hier also lediglich 90 Grad (bezogen auf den 360 Grad Zyklus). Mit den drei Impulssignalen A, B, C der ersten Gruppe von Lichtschranken 17A, 17B, 17C können die Abschnitte 1, 2, 5, 6 unterschieden werden, die Auflösung des Phasenwinkels in diesen Abschnitten ist also 45 Grad, während die Abschnitte 3 und 4 und die Abschnitte 7 und 0 nicht unterschieden werden können und die Auflösung des Phasenwinkels hier immer noch 90 Grad beträgt.

Genauso können in der zweiten Gruppe von Lichtschranken 17B, 17C, 17D die Abschnitte 0 und 1, die Abschnitte 2 und 3, die Abschnitte 4 und 5, und die Abschnitte 6 und 7 nicht durch die Impulssignale C und D alleine unterschieden werden, die Auflösung des Phasenwinkels ist hier also auch 90 Grad. Mit den drei Impulssignalen B, C und D der zweiten Gruppe von Lichtschranken 17B, 17C, 17D können die Abschnitte 2 und 3 und die Abschnitte 6 und 7 unterschieden werden, die Auflösung des Phasenwin­ kels in diesen Abschnitten ist also 45 Grad, während die Abschnitte 0 und 1 und die Abschnitte 4 und 5 nicht unterschieden werden können und die Auflösung des Phasenwinkels hier immer noch 90 Grad beträgt.

Da aber das erste und zweite Impulssignal A, B gegenüber dem dritten und vierten Impulssignal eine Phasenverschiebung von 45 Grad aufweist, sind die Kombinationen der Phasenzustände der vier Impulssignale A, B, C, D in jeder der acht Abschnitte 0 bis 7 voneinander verschieden und so kann eine Auflösung des Phasenwinkels von 45 Grad in allen acht Abschnitten 0 bis 7 erreicht werden, was einer Verbesserung der Genauigkeit entspricht.

Über die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung hinaus kann die Erfindung in vielfacher Weise abgeändert werden ohne dadurch von der Grundidee und dem Umfang der Erfindung abzuweichen.

Zum Beispiel sind die Sensoren der Erfindung nicht auf die Lichtschranken (Photo-Unterbrecher) 17A bis 17D beschränkt, auch andere Arten von Sensoren (z. B. induktive oder kapazitive Sensoren) können verwendet werden. Die zu erkennenden Elemente sind nicht auf die hier beschriebenen Schlitze 12 und Stege 13 beschränkt, andere Arten von Elementen können verwendet werden.

Wie hier beschrieben, dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung entspre­ chend, weichen die Phasen der drei Impulssignale, welche von den jeweiligen Sensoren als Ausgangssignal geliefert werden, so voneinander ab, daß es keine Möglichkeit gibt, daß die Zustände der von den jeweiligen Sensoren ausgegebenen Impulssignale alle miteinander übereinstimmen, und daß die Möglichkeit besteht, daß der Zustand des Impulssignals, der von einem der Sensoren ausgegeben wird, von den Zuständen der Impulssignale der jeweiligen beiden anderen Sensoren in vorbestimmten periodischen Zeitintervallen abweicht, so daß dann, wenn einer oder mehrere der Sensoren eine Fehlfunktion aufweisen und dadurch die Zustände der Impulssignale der drei Sensoren in vorherbestimmbaren Zyklen (im Ausführungsbeispiel die Abschnitte 0 bis 7) alle miteinander überein­ stimmen, die Fehlfunktion der betroffenen Sensoren sicher festgestellt werden kann.

Eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation wird vorgeschlagen, bei welcher eine Mehrzahl von zu erkennenden Elementen 14 auf dem Umfang eines rotierenden Körpers 11 angeordnet sind. Diese Elemente 14 werden von drei Sensoren 17A, 17B, 17C erkannt, welche Impulssignale A, B, C ausgeben, und die so am Umfang der Sensor-Scheibe 11 angebracht sind, daß der Phasenwinkel des Impulssignals B vom Phasenwinkel des Impuls­ signals A um 90 Grad abweicht, während der Phasenwinkel des Impuls­ signals C vom Phasenwinkel des Impulssignals B um 135 Grad abweicht. Durch diese Anordnung der Sensoren gibt es keinen Abschnitt (Abschnitte 0 bis 7), in welchem sich die Impulssignale A, B, C alle gleichzeitig im Zustand LOW befinden und keinen Abschnitt, in welchem sich die Zustände der Impulssignale alle gleichzeitig im Zustand HIGH befinden. Darüber hinaus gibt es immer Abschnitte, in welchen der Zustand einer der drei Impuls­ signale von den Zuständen der jeweiligen beiden anderen Impulssignale abweicht. Falls eines oder mehrere der Impulssignale fehlerhaft sind und das fehlerhafte Impulssignal im Zustand HIGH oder im Zustand LOW verharrt, gibt es Abschnitte, in denen sich alle Impulssignale entweder im Zustand LOW oder im Zustand HIGH befinden, wodurch eine Fehlfunktion sicher erkannt wird.

Claims (6)

1. Eine Vorrichtung zur Erkennung von Rotation umfassend:
einen rotierenden Körper (11);
eine Mehrzahl von zu erkennenden Elementen (14), die an diesem Körper (11) im wesentlichen konzentrisch zur Rotationsachse (10) angeordnet sind;
eine Mehrzahl von Sensoren (17A, 17B, 17C, 17D), welche diese Elemente (14) erkennen und Impulssignale ausgeben;
eine erste Gruppe dieser Sensoren (17A, 17B, 17C);
wobei diese erste Gruppe von Sensoren umfaßt: einen ersten Sensor (17A), einen zweiten Sensor (17B) und einen dritten Sensor (17C), die in verschiedenen Positionen in Drehrichtung des rotierenden Körpers derart angeordnet sind, daß die Phasen der Impulssignale der einzelnen Sensoren so voneinander abweichen, daß folgende Bedingungen erfüllt sind:

• 1.  es ist ausgeschlossen, daß die Zustände der Impulssignale alle miteinander übereinstimmen;
• 2. es besteht die Möglichkeit, daß der Zustand des Impulssignals eines Sensors der Gruppe von Sensoren von den Zuständen der Impulssignale der jeweiligen beiden anderen Sensoren dieser Gruppe innerhalb vorbestimmter periodischer Zyklen (Abschnitte 0 bis 7) abweicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlfunktion auf der Grundlage einer Übereinstimmung der Zustände der Impulssignale der besagten drei Sensoren erkannt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine weitere Gruppe von Sensoren umfaßt, wobei diese zweite Gruppe von Sensoren enthält: einen vierten Sensor (17D) und zwei beliebige Sensoren der drei Sensoren erster (17A), zweiter (17B) und dritter Sensor (17C), und wobei der vierte Sensor (17D) und diese zwei Sensoren in verschiedenen Positionen in der Drehrichtung des rotierenden Körpers (11) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (14) eine Mehrzahl von Schlitzen (12) und eine Mehrzahl von Stegen (13) umfassen, wobei die Schlitze (12) und Stege (13) abwechselnd und konzentrisch am rotierenden Körper (11) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Schlitze (12) parallel zur Drehbewegung und die Breite der Stege (13) parallel zur Drehbewegung alle übereinstimmen.

6. Vorrichtung nach einer der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Sensoren (17A, 17B, 17C, 17D) ein Licht emittierendes Element (15A, 15B, 15C, 15D) und ein Licht detektierendes Element (16A, 16B, 16C, 16D) enthält, welche sich gegenüberstehen.