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Die
Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Wegstreckenmessung,
mit einer magnetischen Betrags-Sensoranordnung zum Erfassen eines
Betrages einer magnetischen Feldstärke eines Magnetfeldes einer
Erregermagnetanordnung, die relativ zu der Betrags-Sensoranordnung
beweglich ist, wobei das Magnetfeld eine gerichtete Feldrichtungskomponente
aufweist, wobei die Betrags-Sensoranordnung bei einer Relativbewegung
relativ zu der Erregermagnetanordnung auf einem ersten Wegabschnitt
von ersten Anteilen des Magnetfeldes, bei denen die gerichtete Feldrichtungskomponente
positiv ist, und auf einem zweiten Wegabschnitt von zweiten Anteilen des
Magnetfeldes durchdrungen wird, bei denen die gerichtete Feldrichtungskomponente
negativ ist, wobei die Betrags-Sensoranordnung auf dem ersten Wegabschnitt
erste von der Feldstärke
der gerichteten Feldrichtungskomponente abhängige Sensorwerte und auf dem
zweiten Wegabschnitt zweite von der Feldstärke der gerichteten Feldrichtungskomponente
abhängige
Sensorwerte erzeugt, und wobei die Messvorrichtung eine Korrektureinrichtung
enthält
oder mit einer Korrektureinrichtung zusammenwirkt, die den ersten
und zweiten Sensorwerten erste oder zweite Ausgabewerte zuordnet,
wobei die Messvorrichtung einen Synchronisierungssensor zur Synchronisierung
der Korrektureinrichtung aufweist, wobei der Synchronisierungssensor
anhand einer der Erregermagnetanordnung zugeordneten und relativ
zu der Erregermagnetanordnung ortsfesten Referenzmarkierung der
Korrektureinrichtung eine Synchronisierungsinformation zur Zuordnung
der ersten Sensorwerte zu den ersten Ausgabewerten oder zu den zweiten
Ausgabewerten übermittelt.
Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Verfahren.
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Die
Messvorrichtung ist z.B. ortsfest, die Erregermagnetanordnung beweglich
an einem Aktorglied angeordnet oder umgekehrt.
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Das
Magnetfeld weist beispielsweise zwei zueinander orthogonale Feldrichtungskomponenten auf.
Die Betrags-Sensoranordnung,
die beispielsweise einen oder mehrere MR-Sensoren (MR = magneto-resistiv) enthält, ist
für diese
gerichtete Feldrichtungskomponente sensibel und kann deren Betrag, nicht
jedoch deren Vorzeichen erfassen. Problematisch wird dies dann,
wenn die jeweils von der Betrags-Sensoranordnung
gemeldeten Sensorwerte vorzeichenabhängig unterschiedlich sind.
Bei einer Relativbewegung zwischen der Betrags-Sensoranordnung und
der Erregermagnetanordnung durchdringen beispielsweise auf einem
ersten Feldwegabschnitt Anteile des Erregermagnetfeldes die Betrags-Sensoranordnung,
die ein positives Vorzeichen aufweisen. Auf einem zweiten Wegabschnitt,
der dem ersten Wegabschnitt nachfolgt, ist das Vorzeichen der gerichteten
Feldrichtungskomponente negativ. Auf den beiden Wegabschnitten erzeugt
die Betrags-Sensoranordnung
unterschiedliche Sensorwerte. Dies kann sich beispielsweise auf
den jeweiligen Betrag der Sensorwerte auswirken, aber auch auf den
Verlauf der Sensorwerte. Beispielsweise können die Sensorwerte an unterschiedlichen
Stellen Maxima, Nulldurchgänge
oder dergleichen aufweisen.
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Üblicherweise
wird daher eine Korrektur der Sensorwerte vorgenommen, beispielsweise
anhand einer Korrekturtabelle. In der Korrekturtabelle ist beispielsweise
jedem Sensorwert ein Korrekturwert, ein absoluter Wegstreckenwert
oder dergleichen zugeordnet.
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Die
erstmalige Zuordnung der Sensorwerte zu den Werten der Korrekturtabelle
wird üblicherweise
bei der Produktion der Messvorrichtung im Rahmen eines sogenannten
Kalibrierungsverfahrens vorgenommen. Dazu werden entsprechende Referenzpunkte
manuell ermittelt, beispielsweise durch Verstellen eines Aktorglieds
mit der Erregermagnetanordnung relativ zu der Betrags-Sensoranordnung. Das
Verfahren ist kompliziert. Insbesondere ist es problematisch, die
Messvorrichtung später;
beispielsweise im Fehlerfall, auszutauschen und eine neue Messvorrichtung
am Aktor anzubringen. Diese neue Messvorrichtung muss dann wieder
aufwendig neu kalibriert werden.
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Eine
Messvorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art gehen
aus der Offenlegungsschrift
DE 101 40 710 A1 hervor, die ein Messsystem
mit einem messgenauen Sensor offenbart, der einen auf eine Periode
von 180 Grad limitierten Messbereich aufweist. Dieser Sensor wird
beispielsweise durch einen AMR-Sensor gebildet, den man auch als
einen Betrags-Sensor
bezeichnen kann. Ein zweiter Sensor, beispielsweise ein GMR-Sensor, weist
einen größeren Messbereich
von beispielsweise 360 Grad auf, ist allerdings ungenauer. Der zweite,
ungenauere Sensor dient dazu, eine Periodeninformation über 360
Grad für
den ersten Sensor zu ermitteln. Der erste Sensor liefert in der
ersten und in der zweiten Periode jeweils lineare Sensorwerte, zu denen
abhängig
von den Werten des zweiten ungenauen Sensors 180 Grad hinzuaddiert
werden.
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Bei
einer Messvorrichtung gemäß der
DE 101 23 539 A1 werden
anhand von sinusförmigen
Signalen periodische digitale Signa le mit einer höheren Auflösung erzeugt
als das zugrunde liegende periodische Analogsignal.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Messvorrichtung
der eingangs genannten Art eine einfache Kalibrierung zu ermöglichen.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Verfahren
bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung gemäß der technischen Lehre des
Anspruchs 1 gelöst.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist ferner ein entsprechendes Verfahren vorgesehen.
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Die
Messvorrichtung dient insbesondere zur inkrementellen Wegstreckenmessung.
Anhand des Synchronisierungssignals des Synchronisierungssensors
ist eine Zuordnung der ersten Sensorwerte zu den ersten Ausgabewerten
oder den zweiten Ausgabewerten möglich.
Die zweiten Sensorwerte werden dann entsprechend umgekehrt den zweiten
oder den ersten Ausgabewerten zugeordnet. Die Synchronisierungsinformation
bildet sozusagen die Vorzeichenkomponente, die zur Zuordnung der
ersten und zweiten Sensorwerte zu den ersten oder den zweiten Ausgabewerten
erforderlich ist. Der Synchronisierungssensor kann beispielsweise
ein für
die Richtung bzw. das Vorzeichen der gerichteten Feldrichtungskomponente
der magnetischen Feldstärke
sensibler magnetischer Sensor sein, beispielsweise ein Hall-Sensor.
Der magnetische Synchronisierungssensor kann das Magnetfeld von
Magneten der Erregermagnetanordnung erfassen, die auch zur Erregung
der Betrags-Sensoranordnung vorgesehen sind. Es versteht sich, dass
aber auch separate Erregermagneten zur Erregung des magnetischen
Synchronisierungssensors vorhanden sein können. Andererseits ist es auch
möglich,
anstelle eines magnetischen Sensors einen optischen Sensor zu verwenden.
Beispielsweise weist die Erregermagnetanordnung abwechselnd magnetische
Nordpole und magnetische Südpole
auf. Den magnetischen Nordpolen sind dann andersartige optische,
beispielsweise hellere Markierungen zur Erregung des optischen Synchronisierungssensors
zugeordnet als den magnetischen Südpolen.
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Bei
der Messvorrichtung ist eine Korrekturtabelle vorgesehen, die einen
ersten und einen zweiten Tabellenabschnitt aufweist, in denen die
ersten und die zweiten Ausgabewerte enthalten sind. Die ersten und
zweiten Ausgabewerte sind jeweils Sensorwerten zugeordnet, z.B.
durch eine Erstkalibrierung. In beiden Teilabschnitten finden sich
jedoch identische Sensorwerte. Anhand der Synchronisierungsinformation
ist es möglich,
diejenige Zuordnung von Sensorwert zu Ausgabewert im ersten oder
zweiten Tabellenabschnitt zu ermitteln, die bezogen auf das Vorzeichen
der gerichteten Feldrichtungskomponente zutreffend ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen
Ansprüchen
sowie aus der Beschreibung.
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Die
ersten und zweiten Ausgabewerte enthalten zweckmäßigerweise Korrekturwerte zur
Korrektur der ersten und zweiten Sensorwerte. Beispielsweise werden
die Korrekturwerte zu den jeweiligen Sensorwerten hinzuaddiert bzw.
davon abgezogen. Es versteht sich, dass aber auch absolute oder relative
Wegstreckenwerte in den Ausgabewerten enthalten sein oder diese
bilden können.
Beispielsweise sind erste relative Wegstrecken werte dem ersten Wegabschnitt
und zweite relative Wegstreckenwerte dem zweiten Wegabschnitt zugeordnet.
Die Wegstreckenwerte – sowohl
die absoluten als auch die relativen – sind zweckmäßigerweise
jeweils vollständig
oder im Wesentlichen wegproportional zum ersten bzw. zweiten Wegabschnitt.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Aktoranordnung, die eine erfindungsgemäße Messvorrichtung
enthält,
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2 eine
synoptische Darstellung beispielhafter Verläufe von Sensorwerten und Ausgabewerten
einer Betrags-Sensoranordnung sowie eines Synchronisierungssensors
durch eine Erregermagnetanordnung der Messvorrichtung gemäß 1,
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3 eine
Korrekturtabelle der Messvorrichtung gemäß 1 und
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4–7 Ausführungsbeispiele
von erfindungsgemäßen Erregerqmagnetanordnungen.
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Eine
fluidtechnische Aktoranordnung 10 enthält einen Aktor 11,
beispielsweise einen pneumatischen Arbeitszylinder, der von einer
Steuerungsvorrichtung 12 gesteuert und überwacht wird. Der Aktor 11 ist
vorliegend ein Linearantrieb mit einem in Längsrichtung 13 vorwärts bzw.
rückwärts (angedeutet
durch Pfeile 14, 15) beweglichen Kolben bzw. Aktorglied 16.
Die elektrische Steuerungsvorrichtung 12 steuert über eine
Leitung 18 einen Antrieb eines Ventils 19, beispielsweise
eines 4/2-Wegeventils oder einer sonstigen Ventilanordnung an. In
der in 1 gezeigten Stellung des Ventils 19 strömt Fluid,
beispielsweise Druckluft, aus einer Fluidversorgungseinrichtung 20 über eine
Leitung 21 in eine erste Kammer 22 eines Gehäuses 23 des
Arbeitszylinders 11 ein, so dass der Kolben 16 in
Richtung eines Endanschlags 24 vorwärts bewegt wird. Durch den
sich vorwärts
bewegenden Kolben 16 wird Fluid aus einer zweiten Kammer 25,
die durch den Kolben 16 von der ersten Kammer 22 getrennt
ist, verdrängt
und kann über
eine Leitung 26 und das Ventil 19 in die Atmosphäre entweichen.
Für eine
Rückwärtsbewegung 15 wird
in entsprechender Weise die zweite Kammer 25 mit Druckluft
beaufschlagt und die erste Kammer 22 entlüftet, so
dass sich der Kolben 16 in Richtung eines dem Endanschlag 24 entgegengesetzten
Anschlags 27 bewegt.
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Eine
Messvorrichtung 30 dient zur inkrementellen Wegstreckenmessung
am Aktor 11. Die Messvorrichtung 30 misst vorliegend
die jeweilige Längsposition
des Aktorglieds bzw. Kolbens 16. Die Messvorrichtung 30 ist
vorzugsweise eine Integrierte Baueinheit, die z.B. durch einen elektronischen
Chip realisiert ist.
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Eine
Betrags-Sensoranordnung 31 der Messvorrichtung 30 dient
zum Erfassen eines richtungsabhängigen
Betrages einer magnetischen Feldstärke eines Magnetfeldes 32 einer
Erregermagnetanordnung 33, die relativ zu der Betrags-Sensoranordnung 31 beweglich
ist. Die Erregermagnetanordnung 33 enthält in Längsrichtung 13 aneinandergereihte Erregermagnete 34,
deren Pole sich abwechseln. Die Erregermagnetanordnung ist an einer
Kolbenstange 28 des Kolbens 16 angeordnet und
erstreckt sich in Längsrichtung 13.
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Beim
Ausfahren bzw. Einfahren der Kolbenstange 28 in das Gehäuse 23 werden
die Erregermagnete 34 an der Betrags-Sensoranordnung 31 vorbeibewegt,
wobei die Betrags-Sensoranordnung 31 das
Magnetfeld 32 misst. Richtung und Feldstärke des
Magnetfeldes 32, man könnte
auch von mehreren Magnetfeldern 32 in Bezug auf die aneinandergereihten
Erregermagnete 34 sprechen, ändern sich bei der Relativbewegung der
Erregermagnetanordnung 33 bezüglich der Betrags-Sensoranordnung 31.
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Die
Betrags-Sensoranordnung enthält
mindestens einen magneto-resistiven
Sensor. Vorzugsweise handelt es sich bei der Betrags-Sensoranordnung 31 um
eine bipolare Sensoranordnung, wobei beispielsweise zwei um 90° zueinander
versetzt angeordnete magneto-resistive Sensoren vorhanden sind.
Man kann auch von einem einzigen Sensor sprechen, der zwei um 90° oder einen
sonstigen Phasenversatz versetzte Messkanäle aufweist. Jedenfalls ist
die Betrags-Sensoranordnung 31 für eine gerichtete Feldrichtungskomponente
des Magnetfeldes 32 sensibel. Beispielsweise erfasst die
Betrags-Sensoranordnung die jeweilige Feldstärke der zur Längsrichtung 13 orthogonalen
Feldrichtungskomponente 35. Allerdings erfasst die Betrags-Sensoranordnung 31 nur
den jeweiligen Betrag dieser Feldrichtungskomponente 35,
nicht jedoch deren Vorzeichen. Das Vorzeichen der Feldrichtungskomponente 35 kann jedoch
ein Synchronisierungssensor 36 erfassen, dessen Funktionsweise
im Zusammenwirken mit der Betrags-Sensoranordnung 31 nachfolgend
anhand der 2 näher erläutert wird.
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Der
Kolben 16 bzw. die Kolbenstange 28 sind entlang
eines Weges 29 in Längsrichtung 13 hin und
her beweglich. Entsprechend der unterschiedlichen Polung der Erregermagnete 34 in
Längsrichtung 13 ist
der Verstell-Weg 29 in Wegabschnitte 37–42 gegliedert,
wobei selbstverständlich
mehr oder weniger Wegabschnitte in Abhängigkeit von der jeweiligen
Anzahl von Erregermagneten 34 möglich sind. Auf jeweils zwei
unmittelbar benachbarten Wegabschnitten 37–42 ist
die gerichtete Feldrichtungskomponente 35 bei ersten und
zweiten Anteilen 80, 81 des Magnetfelds 32 einmal
positiv und einmal negativ, das heißt, die Feldrichtungskomponente 35 ist
auf diesen Wegabschnitten jeweils entgegengesetzt orientiert. Beispielsweise
durchdringt die Feldrichtungskomponente 35 die in 2 lediglich
schematisch eingezeichnete Betrags-Sensoranordnung 31 bei
einem magnetischen Südpol
S von unten nach oben und bei einer relativen Längsbewegung der Erregermagnetanordnung 33 bezüglich der
Betrags-Sensoranordnung 31 von oben nach unten.
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Lediglich
zu Verdeutlichungszwecken sind elektrische Leiter 43 und 43' eingezeichnet,
die, wenn sie durch Strom durchflossen sind, Magnetfelder 32' mit ähnlicher
Wirkung wie das Magnetfeld 32 auf die Betrags-Sensoranordnung 31 erzeugen
würden.
Die Leiter 43', 43 könnten beispielsweise
anstelle der Erregermagnetanordnung 33 vorhanden sein bzw.
eine Erregermagnetanordnung mit elektrischen Erregermagneten bilden.
Diese Variante ist jedoch beim Ausführungsbeispiel nicht realisiert.
Sie dient lediglich zu Veranschaulichungszwecken.
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Die
Betrags-Sensoranordnung 31 erzeugt unter dem Einfluss der
relativ zu ihr bewegten Erregermagnetanordnung 33 beispielsweise
Messwerte 44, 45, die den in 2 gezeigten,
im Wesentlichen sinus- bzw. kosinusförmigen Verlauf aufweisen. In
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2 ist
schematisch dargestellt, dass die Verläufe der Messwerte 44 und 45 unter
dem Einfluss magnetischer Nordpole N anders sein können als
unter dem Einfluss magnetischer Südpole. Dies ist beispielsweise
auf Fertigungstoleranzen bei der Herstellung zurückzuführen. Weitere Fehlerquellen
sind z.B. unterschiedliche Sättigungseigenschaften
von Sensoren, Abstimmungstoleranzen zwischen der Erregermagnetanordnung 33 und
der Betrags-Sensoranordnung 31 oder dergleichen.
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Aus
den Messwerten 44, 45 bildet ein Interpolationsmittel,
beispielsweise ein ASIC (Application Specific Integrated Circuit),
Sensorwerte 47. Die Interpolationsmittel 46 bilden
zweckmäßigerweise
einen Bestandteil der Betrags-Sensoran-Ordnung 31, sind jedoch in
der 1 aus Gründen
der Veranschaulichung separat von dieser eingezeichnet. Die Interpolationsmittel 46 wenden
beispielsweise unter anderem ein Arcustangens-Verfahren zur Bildung der
Sensorwerte 47 an. Bei unterschiedlichen Verläufen der
Messwerte 44, 45 auf den Wegabschnitten 37–42,
bei denen die Feldrichtungskomponente 35 abwechselnd positiv
und negativ ist, sind die Sensorwerte 47 auf diesen Wegabschnitten 37–42 jeweils unterschiedlich,
das heißt,
dass die Interpolationsmittel 46 anhand der Messwerte 44, 45 im
Bereich der ersten Wegabschnitte 38, 40, 42 (Einfluss
magnetischer Nordpole N) erste Sensorwerte 48 und auf den zweiten
Wegabschnitten 37, 39, 41 (Einfluss magnetischer
Südpole
S) zweite Sensorwerte 49 bilden. In 2 sind die
Sensorwerte 47 z.B. als lineare Verläufe eingezeich net, wobei andere
Verläufe,
insbesondere digital gestufte Verläufe auch möglich sind. Die Interpolationsmittel 46 geben
die Sensorwerte 48, 49 beispielsweise als digitale
Zählerwerte
aus, die z.B. zyklisch absolut wiederkehrend sind.
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Bedingt
durch Nicht-Linearitäten
der Betrags-Sensoranordnung 31 sind jedoch die Verläufe der
Sensorwerte 48, 49 in der Praxis wesentlich ungleichmäßiger, jedenfalls üblicherweise
nicht linear. Dementsprechend können
Wegstreckenmittel 50 anhand der Sensorwerte 47 nicht
unmittelbar absolute Wegstreckenwerte 51, die dem Verstell-Weg 29 entsprechen,
bilden, deren Signalqualität
zweckmäßigerweise
für eine
Positionsregelung des Aktors 11 ausreicht. Die Signalqualität beispielhaft
dargestellter, unkorrigierter absoluter Wegstreckenwerte 51' reicht beispielsweise
für eine
Positionsregelung des Aktors 11 nicht aus.
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Zur
Lösung
dieses Problems weist die Messvorrichtung 30 eine Korrektureinrichtung
bildende Korrekturmittel 52 auf. Die Korrekturmittel 52 können in
Hardware und/oder in Software, z.B. als Programm-Modul, ASIC, FPGA
oder dergleichen, realisiert sein. Die Korrekturmittel 52 erzeugen
anhand der ersten und zweiten Sensorwerte 48, 49 erste
und zweite Ausgabewerte 53, 54. Beim Ausführungsbeispiel
repräsentieren
die ersten und zweiten Ausgabewerte 53, 54 einen
auf jeweils zwei benachbarten Wegstreckenabschnitten 37–42 zurückgelegten Weg.
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Die
Ausgabewerte 53, 54 weisen beispielsweise einen
linearen Verlauf mit digitalen Zählerwerten
GESO – GES611
auf.
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Die
Korrekturmittel 52 ermitteln die Ausgabewerte 53, 54 anhand
einer Korrekturtabelle 55, die z.B. in einem vorteilhafterweise
zumindest teilweise nicht-flüchtigen
Speicher 78 der Messvorrichtung 30, z.B. einem
EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory), gespeichert
ist. In der Korrekturtabelle 55 sind die Sensorwerte 47 eingetragen.
Die Korrekturtabelle 55 enthält einen ersten und einen zweiten
Tabellenabschnitt 56, 57, die den Wegabschnitten 38, 40, 42 bzw. 37, 39, 41 zugeordnet
sind. Im Tabellenabschnitt 56 sind beispielsweise die ersten
Sensorwerte 48, im zweiten Tabellenabschnitt 57 die
zweiten Sensorwerte 49 eingetragen. Die ersten und zweiten
Sensorwerte 48, 49 weisen zumindest teilweise
identische Werte S0–S255
auf, die z.B. digitalen Zählerwerten
entsprechen. Beispielsweise ist der Wert S127 sowohl im Tabellenabschnitt 56 als
auch im Tabellenabschnitt 57 vorhanden, das heißt, dass
die Sensorwerte 47 auf beispielsweise den Wegabschnitten 38 und 39 jeweils einmal
den Wert S127 aufweisen. Beim Ausführungsbeispiel würde dies
beispielsweise bedeuten, dass einem Sensorwert 47 mit dem
Wert S127 entweder der Wert GES127 oder der Wert GES382 der ersten
bzw. zweiten Ausgabewerte 53, 54 zugeordnet ist.
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Für die richtige
Zuordnung der ersten und zweiten Sensorwerte 48, 49 zu
den Tabellenabschnitten 56 oder 57 mit den ersten bzw.
zweiten Ausgabewerten 53, 54 ist der Synchronisierungssensor 36 vorgesehen.
Der Synchronisierungssensor 36 erzeugt eine Synchronisierungsinformation 58.
Die Synchronisierungsinformation 58 entspricht beispielsweise
dem Vorzeichen der gerichteten Feldrichtungskomponente 35.
Dies bedeutet beispielsweise, dass die Synchronisierungsinformation 58 auf den
Wegabschnitten 38, 40, 42, die den magnetischen
Nordpolen der Erregermagnetanordnung 33 zugeordnet sind,
positiv, bei den Wegabschnitten 37, 39, 41 negativ
ist. Anhand der Synchronisierungsinformation 58 ordnen
die Korrekturmittel 52 die ersten Sensorwerte 48 beispielsweise
dem ersten Tabellenabschnitt 56 und die zweiten Sensorwerte 49 dem zweiten
Tabellenabschnitt 57 (oder umgekehrt) zu.
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In
diesem Zusammenhang muss festgehalten werden, dass es lediglich
darauf ankommt, innerhalb eines ersten oder eines zweiten Wegabschnitts 38, 40, 42 bzw. 37, 39, 41 einen
eindeutig einmalig im jeweiligen Tabellenabschnitt 56, 57 vorhandenen
ersten oder zweiten Sensorwert 48, 49 aufzufinden. Beim
Ausführungsbeispiel
ist dies beispielsweise bei einem der Maxima 59, 60 der
Synchronisierungsinformation 58 gegeben.
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Es
versteht sich, dass auch andere Kriterien zur eindeutigen Auffindung
eines Sensorwerts 48, 49 in den Tabellenabschnitten 56, 57 der
Korrekturtabelle 55 erfindungsgemäß verwendet werden können. Beispielsweise
können
die Korrekturmittel 52, sofern ihnen der Messwert 44 und/oder
der Messwert 45 übermittelt
wird, auch anhand eines oder beider Messwerte 44, 45 eine
eindeutige Zuordnung vornehmen. Auch die Messwerte 44, 45 weisen
nämlich innerhalb
eines ersten oder zweiten Wegabschnitts 38, 40, 42 bzw. 37, 39, 41 eindeutige
Werte, beispielsweise eindeutige Maxima bzw. Minima auf.
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Varianten
zu den vorgenannten Ausführungsformen
sind ohne weiteres möglich.
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Beispielsweise
kann die Korrekturtabelle Korrekturwerte 61 enthalten,
die den Sensorwerten 47 zugeordnet sind. Im ersten Tabellenabschnitt 53 weisen
die Korrekturwerte beispielsweise Werte K1-0 bis K1-255, im zweiten
Tabellenabschnitt 54 beispielsweise Werte K2-0 bis K2-255
auf. Die Zuordnung der ersten und zweiten Sensorwerte 48, 49 zu den
Korrekturwerten 61 in den Tabellenabschnitten 53, 54 erfolgt
beispielsweise in der vorgenannten Weise.
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Beispielsweise
können
dann die Korrekturmittel 52 anhand der Sensorwerte und
der Korrekturwerte die Ausgabewerte 53, 54 erzeugen,
beispielsweise durch Addition der Korrekturwerte 61 zu
den Sensorwerten 47.
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Es
ist auch möglich,
dass die Messvorrichtung 30 der Steuerungsvorrichtung 12 jeweils
einen Sensorwert und einen Korrekturwert 47, 61 übermittelt
und die Steuerungsvorrichtung 12 einen Positionswert des
Kolbens 16 bzw. der Kolbenstange 28 berechnet.
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Ferner
ist es möglich,
dass die Messvorrichtung 30 die Synchronisierungsinformation 58 einmalig
oder jeweils in Kombination mit einem der Sensorwerte 47 übermittelt,
sodass diese anhand einer Korrekturtabelle 62 in der Art
der Korrekturtabelle 55 die jeweilige Relativposition der
Erregermagnetanordnung 33 bezüglich der Betrags-Sensoranordnung 31 ermittelt.
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Die
Messvorrichtung 30 ist beim Ausführungsbeispiel zur Ermittlung
der Wegstreckenwerte 51 ausgestaltet. Die Wegstreckenwerte 51 repräsentieren
eine absolute Wegstrecke, die die Kolbenstange 28 und somit
die Erregermagnetanordnung 33 entlang des Verstell-Weges 29 zurückgelegt
haben. Die Wegstreckenwerte 51 haben beispielsweise Werte
ABS0–ABS617,
z. B. Millimeterwerte oder dergleichen. Die Messvorrichtung 30 berechnet
die Werte ABS0–ABS617
beispielsweise anhand der Sensorwerte 47 in Verbindung
mit den Korrekturwerten 61. Die Messvorrichtung 30 berücksichtigt
dabei einen Offset bzw. Phasenkorrekturwert 63. Der Phasenkorrekturwert 63 repräsentiert
beispielsweise einen Linearabstand zwischen den Ausgabewerten 53, 54,
die auf die ersten und zweiten Wegstreckenabschnitte 37–42 bezogen
sind, und einem Referenzpunkt 77 an der Erregermagnetanordnung 33 bzw. der
Kolbenstange 28. Bei dem Referenzpunkt 77 handelt
es sich beispielsweise um eine Markierung an der Kolbenstange 28.
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Zur
Initialisierung bzw. Erstzuordnung der Sensorwerte 48, 49 zu
den Tabellenabschnitten 56, 57 bzw. den Korrekturwerten 61 und/oder
den Ausgabewerten 53, 54 hat sich folgendes Verfahren
als vorteilhaft herausgestellt:
Die Kolbenstange 28 wird
beispielsweise bis zum Referenzpunkt 77 in das Gehäuse 23 eingefahren.
Sodann wird sie wieder aus dem Gehäuse 23 herausgefahren,
bis die Messvorrichtung 30 ein positives oder negatives
Maximum 59, 60 bei der Synchronisierungsinformation 58 ermittelt.
Bei diesem Maximum 59 oder 60 ermittelt die Messvorrichtung 30 in
den Tabellenabschnitten 56 oder 57 den zugehörigen Korrekturwert 61 und/oder
den ersten oder zweiten Ausgabewert 53, 54, das
heißt
die jeweilige Zeile in den Abschnitten 56 oder 57.
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Die
Messvorrichtung 30 ist vorliegend als ein integrales Bauteil
realisiert, das die Betrags-Sensoranordnung 31, den Synchronisierungssensor 36 sowie
die Interpolationsmittel 46, die Korrekturmittel 52 und
die Wegstreckenmittel 50 enthält. Die vorgenannten Mittel 46, 50, 52 sind
beispielsweise Software-Module, deren Programmcode durch einen Prozessor 64 der
Messvorrichtung 30 ausführbar
ist. Es versteht sich, dass jedes der Mittel 46, 50 und 52 auch
ein Bestandteil der Steue rungsvorrichtung 12 sein kann,
die einen entsprechenden Prozessor zur Ausführung des Programmcodes aufweist.
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Bei
der in 4 näher
gezeigten Erregermagnetanordnung 33 sind die Erregermagnete 34 in Längsrichtung 13 aneinandergereiht,
wobei beispielsweise jeweils ein magnetischer Nordpol auf einen
magnetischen Südpol
eines benachbarten Erregermagneten 34 angrenzt. Die Erregermagnete 34, beispielsweise
Barium-Ferrit-Magnete, sind auf einem magnetisch leitfähigen, vorliegend
durchgehenden Träger 65 angeordnet,
beispielsweise aus Stahl, Eisen oder dergleichen. Die Betrags-Sensoranordnung 31 sowie
der Synchronisierungssensor 36 sind beispielsweise oberhalb
und/oder seitlich neben den Erregermagneten 34 angeordnet,
sodass das Magnetfeld 32 die Sensoren 31, 36 durchdringt.
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Bei
einer in 5 dargestellten Erregermagnetanordnung 66 sind
Erregermagnete 34' in
Längsrichtung 13 aneinandergereiht
an einem Träger 67 angeordnet.
Der Träger 67 ist
quer zur Längsrichtung 13 breiter
als die Erregermagnete 34'.
Man könnte aber
auch sagen, dass ein Bereich 68 des Trägers 67 seitlich,
das heißt
quer zur Längsrichtung 13,
vor die Erregermagnete 34' vorsteht.
Dieser Bereich 68 ist dem Synchronisierungssensor 36 zugeordnet.
Ausnehmungen 69, von denen jeweils eine einem Magneten 34' zugeordnet
ist, bilden Referenzmarkierungen für den Synchronisierungssensor 36.
Beispielsweise ermittelt der Synchronisierungssensor 36 anhand der
Ausnehmungen 69 abwechselnd Feldschwächungen bzw. Feldverstärkungen.
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Es
versteht sich, dass anstelle der Ausnehmungen 69 beispielsweise
auch optische Markierungen vorgesehen sein können, die als Referenzmarkierungen
für einen
als optischen Sensor ausgestalteten Synchronisierungssensor 36 dienen
können.
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Bei
einer Erregermagnetanordnung 70 gemäß 6 sind Erregermagnete 34'' zur Erregung der Betrags-Sensoranordnung 31 sowie
Referenz-Magnete 71 vorhanden, die als Referenzmarkierungen
zur Erregung des Synchronisierungssensors 36 dienen. Die
Referenzmagnete 71 weisen beispielsweise eine doppelte
Teilung gegenüber
den Erregermagneten 34'' auf oder umgekehrt,
das heißt, dass
beispielsweise jeweils zwei Referenzmagnete 71 einem Erregermagnet 34'' zugeordnet sind.
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Bei
einer in 7 dargestellten Erregermagnetanordnung 73 sind
die Erregermagnete 34'' zur Erregung
der Betrags-Sensoranordnung 31 zwischen
Trägern 74 und 75 angeordnet.
Die Betrags-Sensoranordnung 31 ist beispielweise neben der
Erregermagnetanordnung 73 angeordnet, sodass sie von dem
seitlich aus der Erregermagnetanordnung 73 austretenden
Magnetfeld durchdrungen ist. Der Synchronisierungssensor 36 ist
zum Beispiel oberhalb der Erregermagnetanordnung, konkret oberhalb
des Trägers 75 angeordnet.
Jedem der Erregermagnete 34'' oder jedem
der Pole eines Erregermagneten 34'' ist
jeweils eine Ausnehmung 76 am oberen Träger 75 zugeordnet.
Durch die Ausnehmungen 76 kann das Magnetfeld der Erregermagnete 34'' nach oben durchtreten und den
Synchronisierungssensor 36 zur Ausgabe der Synchronisierungsinformation 58 anregen.