DE102005004668A1 - Vorrichtung zur Positionsmessung - Google Patents

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    • H02J1/108Parallel operation of dc sources using diodes blocking reverse current flow

Abstract

Bei der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung zur Positionsmessung, aufweisend eine Positionsmesseinrichtung (2), um das Positionsverschiebungsausmaß eines zu messenden Objekts zu messen, und eine Pufferstromquelle (1) zur Versorgung mit Pufferstrom, wenn eine Hauptstromquelle (3), die die Positionsmesseinrichtung (2) mit Strom versorgt, unterbrochen ist. Außerhalb der Positionsmesseinrichtung (2) ist eine Hilfsstromquelle (BAT2, Cb) vorhanden, die beim Austausch einer Hauptbatterie (BAT1) der Pufferstromquelle (1) anstelle dieser Hauptbatterie (BAT1) eine Versorgung mit Pufferstrom vornimmt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Positionsmessung gemäß dem Anspruch 1. Positionsmesseinrichtungen, die in derartigen Vorrichtungen zum Einsatz kommen, sind etwa an der rotierenden Welle eines Motors oder an einem sich geradlinig bewegenden zu messenden Objekt angebracht und dienen zur Bestimmung des Positionsverschiebungsausmaßes des jeweils zu messenden Objekts. Hierbei kann es sich um die Umdrehungsanzahl und/oder den Drehwinkel oder die Bewegungsposition oder das Bewegungsausmaß handeln.
  • Positionsmesseinrichtungen und insbesondere absolute Positionsmesseinrichtungen weisen häufig eine Pufferstromquelle auf, um bei einer Unterbrechung der Hauptstromquelle zu verhindern, dass für den Betrieb der Positionsmesseinrichtung wichtige Daten, wie etwa Daten, die die Umdrehungsanzahl oder den Drehwinkel der rotierenden Welle eines Motors oder die Bewegungsposition oder das Bewegungsausmaß eines zu messenden Objekts enthalten, verloren gehen.
  • 4 zeigt beispielhaft den Schaltplan einer Vorrichtung zur Positionsmessung nach dem Stand der Technik. Die dargestellte Vorrichtung zur Positionsmessung umfasst eine Hauptstromquelle 3, eine Pufferstromquelle 1a (externe Batterie) und eine Positionsmesseinrichtung 2, in der sich ein Hochkapazitätskondensator C1 befindet. Wenn die Hauptstromquelle 3 unterbrochen ist, wird der benötigte Strom durch die Pufferstromquelle 1a und den Hochkapazitätskondensator C1 gepuffert. Das heißt, im Normalbetrieb wird von der Spannung Vcc der Hauptstromquelle 3 ein Strom über Knoten n1 und n2 und eine Diode D24 zu internen Schaltkreisen 23 der Positionsmesseinrichtung 2 geliefert. Dabei wird auch der über die Diode D24 an den Knoten n1 angeschlossene Hochkapazitätskondensator C1 aufgeladen. Wenn es zu einer Unterbrechung der Hauptstromquelle 3 kommt, wird von der Spannung Vbat einer Batterie BAT im Inneren der Pufferstromquelle 1a ein Strom über Knoten n3 und n4 zur Positionsmesseinrichtung 2 geliefert und über eine Diode D23 eine Stromversorgung der internen Schaltkreise 23 vorgenommen. Da auf Seiten der Hauptstromquelle 3 die Diode D24 vorhanden ist, kann kein Strom in Richtung der Hauptstromquelle 3 fließen.
  • Im Inneren der Pufferstromquelle 1a ist eine herkömmliche Batterie BAT bereitgestellt. Beim Austausch der Batterie BAT aufgrund ihrer begrenzten Lebensdauer wird die Hauptstromquelle 3, nach einem ausreichenden Aufladen des Hochkapazitätskondensators C1, abgeschaltet und die externe Batterie BAT ausgetauscht. Während des Austauschs erfolgt die Stromversorgung für die inneren Schaltkreise 23 der Positionsmesseinrichtung 2 durch den Hochkapazitätskondensator C1. Der Austausch muss dabei innerhalb eines Zeitraums, in dem eine Pufferung durch den Hochkapazitätskondensator C1 möglich ist, ausgeführt werden.
  • Derartige Positionsmesseinrichtungen werden häufig für die Positionsrückmeldung von Servomotoren verwendet. Durch den technischen Fortschritt in den letzten Jahren wird eine kleine Bauform und, aufgrund des Problems der größeren Wärmeentwicklung des Motors durch die kleine Bauform, Hochtemperaturbeständigkeit gefordert. Doch wenn man Hochtemperaturbeständigkeit erreichen will, ergibt sich das Problem, dass die Pufferkapazität und somit die Pufferungszeit aufgrund der wärmebedingten Qualitätsabnahme des Kondensators im Lauf der Zeit abnimmt. Zudem wird als Pufferkondensator wegen der geforderten hohen Kapazität häufig ein Ladungsdoppelschichtkondensator verwendet. Da dieser im Vergleich zu anderen elektronischen Bauteilen äußerst groß ist, ist ein nachteiliger Einfluss auf die kleine Bauform der Positionsmesseinrichtung bzw. auf den Platzbedarf auf einer Leiterplatte unvermeidlich.
  • In der JP 2000-014047 A ist eine Vorrichtung zur Positionsmessung offenbart, die zur Aufgabe hat, eine Positionsmesseinrichtung und ein Pufferungsverfahren bereitzustellen. Dabei ist der Kondensator zur Pufferung an einer von der Positionsmesseinrichtung entfernten Stelle in einer Umgebung mit unterschiedlicher, insbesondere niedrigerer Temperatur angeordnet. Die temperaturbedingte Qualitätsverschlechterung des Kondensators wird dadurch verhindert und die Zuverlässigkeit der Pufferung erhöht. Zudem werden durch diese Anordnung Beschränkungen hinsichtlich der Form und der Abmessungen der Positionsmesseinrichtung selbst beseitigt. Dadurch kann eine kleine Bauform erreicht werden.
  • Die Positionsmesseinrichtung ist so ausgebildet, dass von einer Abtasteinheit ein Positionssignal generiert wird, das elektrischen Schaltkreisen zugeführt ist, die daraus ein Positionsausgangssignal erzeugen, das die Winkelposition bzw. die Längeninformation enthält. Dabei sind zumindest die Abtasteinheit und die elektrischen Schaltkreise innerhalb des Gehäuses der Positionsmesseinrichtung angeordnet. Wie oben bereits beschrieben befindet sich der Pufferkondensator an einer vom Gehäuse der Positionsmesseinrichtung entfernten Stelle. Die Verbindung des Pufferkondensators mit der Positionsmesseinrichtung erfolgt über eine vom Gehäuse der Positionsmesseinrichtung herausgeführte Leitung, die zwischen einer an die Hauptstromquelle angeschlossenen Diode und den elektrischen Schaltkreisen angeschlossen ist.
  • Nachteilig an einer derartigen Vorrichtung zur Positionsmessung ist, dass als Pufferstromquelle lediglich ein Kondensator verwendet wird. Dadurch ist die Kapazität der Pufferstromquelle und somit die Pufferungszeit unzureichend. Da zudem nicht zwischen von der Hauptstromquelle gespeisten Schaltungsteilen und von der Pufferstromquelle gespeisten Schaltungsteilen unterschieden wird, ist der Stromverbrauch auch während der Pufferung hoch, was sich ebenfalls nachteilig auf die Pufferungszeit auswirkt.
  • In der JP 2001-309577 A ist eine Pufferstromversorgungsvorrichtung beschrieben, bei der die Pufferbatterie sicher ausgetauscht werden kann, ohne dass die Sicherungsdaten einer absoluten Positionsmesseinrichtung verloren gehen. Dabei handelt es sich dabei um eine Pufferstromversorgungsvorrichtung, bei der zumindest zwei Anschlussklemmenpaare zum Anschluss von Pufferbatterien vorgesehen sind. Im normalen Betrieb ist zumindest eine erste Pufferbatterie an ein erstes Anschlussklemmenpaar angeschlossen. Zum Austausch der ersten Pufferbatterie wird eine zweite Pufferbatterie an das zweite Anschlussklemmenpaar angeschlossen, so dass die erste Pufferbatterie sicher entfernt werden kann und ein Verlust von Sicherungsdaten verhindert wird.
  • Doch da auch bei dieser Vorrichtung nicht zwischen von der Hauptstromquelle gespeisten Schaltungsteilen und von der Pufferstromquelle gespeisten Schaltungsteilen unterschieden wird, ist der Stromverbrauch auch während der Pufferung hoch, was sich nachteilig auf die Lebensdauer der Pufferbatterie auswirkt.
  • Die JP 2002-213994 A beschreibt ebenfalls eine Vorrichtung zur Positionsmessung mit Pufferstromquelle. Sie hat zur Aufgabe, bei Ausfall einer Hauptstromquelle die absolute Positionsmesseinrichtung eines Servosystems zuverlässig mit Strom zu versorgen, um einen Verlust interner Daten zu vermeiden. Die Pufferstromquelle soll dabei eine gute Wartbarkeit aufweisen. Eine derartige Vorrichtung besteht aus einem Servomotor, an dem eine absolute Positionsmesseinrichtung ausgebildet ist, einer Motorsteuerung, die den Servomotor steuert, und einer Pufferstromquelle, die bei einer Unterbrechung der Hauptstromquelle eine Pufferung der Daten der absoluten Positionsmesseinrichtung vornimmt. Die Pufferstromquelle enthält eine Batterie und einen Pufferkondensator. Sie ist unter Verwendung einer lösbaren Anschlussklemme an die Hauptstromquelle angeschlossen, so dass der Austausch der Pufferstromquelle leicht möglich ist. Ferner ist parallel zumindest eine weitere Anschlussklemme zum Anschluss einer weiteren Pufferstromquelle bereitgestellt. Da beim Austausch der Pufferstromquelle die neue Pufferstromquelle an die zweite Anschlussklemme angeschlossen werden kann, kommt es zu keinem Verlust der zu puffernden Daten.
  • Doch wie bei den vorherigen Beispielen erfolgt keine Unterscheidung zwischen den Schaltungsteilen, die von der Hauptstromquelle versorgt werden und den Schaltungsteilen, die von der Pufferstromquelle versorgt werden. Dadurch ist der Stromverbrauch während der Pufferung hoch und es treten die gleichen Nachteile wie bei den vorhergehenden Beispielen auf.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Positionsmessung mit einer Pufferstromquelle bereitzustellen, bei der die Daten, deren Pufferung nötig ist, erhalten werden können, ohne einen Kondensator mit hoher Kapazität ins Innere der Positionsmesseinrichtung aufzunehmen. Ferner sollen während des Austauschs der Pufferstromquelle die für die Betriebsfähigkeit erforderlichen Stromkreise betriebsfähig bleiben. Darüber hinaus soll zudem der Stromverbrauch während der Pufferungszeit niedrig gehalten und dadurch eine höhere Lebensdauer der Pufferstromquelle erreicht werden, so dass die Belastung durch Wartungen verringert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Positionsmessung nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.
  • Es wird nun eine Vorrichtung zur Positionsmessung vorgeschlagen, bestehend aus einer Positionsmesseinrichtung, um das Positionsverschiebungsausmaß eines zu messenden Objekts zu messen, und einer Pufferstromquelle zur Versorgung mit Pufferstrom, wenn eine Hauptstromquelle, die die Positionsmesseinrichtung mit Strom versorgt, unterbrochen ist. Außerhalb der Positionsmesseinrichtung ist eine Hilfsstromquelle vorhanden, die beim Austausch einer Hauptbatterie der Pufferstromquelle anstelle dieser Hauptbatterie eine Versorgung mit Pufferstrom vornimmt.
  • Da nach der vorliegenden Erfindung im Inneren der Positionsmesseinrichtung kein Kondensator mit großer Kapazität untergebracht ist, kann eine kleine Bauform der Positionsmesseinrichtung verwirklicht werden. Außerdem tritt dadurch das Problem der Abnahme der Pufferungszeit durch die Verringerung der Kapazität des Kondensators im Lauf der Zeit durch den Einfluss der hohen Temperatur nicht auf. Somit kann eine Hochtempera turbeständigkeit der Positionsmesseinrichtung erreicht werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Pufferstromquelle nur die Schaltkreise der Positionsmesseinrichtung, die eine Pufferung benötigen, mit Pufferstrom versorgt. Dadurch wird der Stromverbrauch während der Pufferungszeit verringert. Durch die daraus resultierende längere Lebensdauer der Pufferstromquelle ist eine längere Pufferung möglich.
  • Für die Hilfsstromquelle kann die gleiche Batterie wie für die Hauptbatterie eingesetzt werden. Beispiele hierfür sind Sekundärbatterien, wie etwa Alkaliakkumulatoren, Bleiakkumulatoren, Silberoxidbatterien, Nickel-Cadmium-Batterien, Nickel-Wasserstoff-Batterien oder Lithiumionen-Sekundärbatterien, oder Primärbatterien, wie etwa Manganbatterien, Alkalibatterien, Lithiumbatterien oder Luftalkalibatterien. Was den Zeitpunkt des Austauschs der als Hilfsstromquelle verwendeten Batterie betrifft, wird der Austausch im Allgemeinen bei Auftreten eines Batteriespannungsüberwachungsalarms oder bei regelmäßigen Inspektionen vorgenommen.
  • Anstelle einer Batterie kann als Hilfsstromquelle auch ein Superkondensator, d.h. ein Kondensator mit hoher Kapazität, wie etwa ein Ladungsdoppelschichtkondensator oder ein Aluminiumelektrolytkondensator verwendet werden. Ihre Anwendung wird unter anderem von Überlegungen hinsichtlich des Stromverbrauchs der Vorrichtung und der zum Austausch der Hauptbatterie benötigten Zeit bestimmt.
  • Die Hilfsstromquelle und die Hauptbatterie sind vorzugsweise jeweils durch eine Diode, oder ein anderes Halbleiterbauteil mit Gleichrichtereigenschaften, wie etwa einen bipolaren Transistor oder einen FET, an die Positionsmesseinrichtung angeschlossen, so dass es zu keinen Kurzschlüssen oder Wechselwirkungen untereinander kommt. Auf diese Weise treten auch dann keine Probleme auf, wenn nur eine davon (Hilfsstromquelle oder Hauptbatterie) angeschlossen ist. Noch vorteilhafter ist es, wenn die Hilfsstromquelle und/oder die Hauptbatterie an die Hauptstromquelle angeschlossen sind und von dieser mit Aufladestrom versorgt werden.
  • Bei den Schaltungsteilen der Positionsmesseinrichtung, die bei abge schalteter Hauptstromquelle weiter mit Strom versorgt werden müssen, handelt es sich zum Beispiel um Bauteile, in denen Daten gespeichert sind, welche eine Pufferung benötigen, oder um Schaltkreise, die betriebsfähig gehalten werden müssen. Handelt es sich bei der Positionsmesseinrichtung beispielsweise um einen absoluten Multiturn-Drehgeber, enthalten die Bauteile, in denen Daten gespeichert sind, etwa die Umdrehungsanzahl und/oder den Drehwinkel. Im Falle einer linearen Positionsmesseinrichtung können es dagegen Daten zur Bewegungsposition oder zum Bewegungsausmaß sein. Schaltungsteile, die betriebsfähig gehalten werden müssen, sind beispielsweise die Abtasteinheit, die zur Feststellung der Umdrehungszahl, der Drehrichtung, des Bewegungsausmaßes oder der Bewegungsrichtung dient, oder ein Verarbeitungsschaltkreis, mit dem die gespeicherten Daten verarbeitet werden.
  • Als Bauteile zur Speicherung von Daten, wie beispielsweise Umdrehungszahldaten oder Bewegungsausmaßberechnungsdaten, sind flüchtige Halbleiterspeicherelemente wie etwa RAM-Bausteine geeignet. Bei der Auswahl der Bauteile für die Abtasteinheit und den Verarbeitungsschaltkreis ist es besonders vorteilhaft, wenn sie einen möglichst geringen Stromverbrauch aufweisen.
  • Konkret können für die Abtasteinheit im Fall einer optischen Abtastung etwa ein Lichterzeuger und ein Lichtempfänger, sowie ein Impulserzeuger, der diesen Elementen Zeittaktimpulse bereitstellt und ein Logikschaltkreis für die anschließende Signalverarbeitung angeführt werden. Im Hinblick auf einen geringen Stromverbrauch ist es vorteilhaft, den Lichterzeuger nur impulsartig, gesteuert von den Zeittaktimpulsen des Impulserzeugers, zu beleuchten und den Lichtempfänger auszuwerten. Im Fall einer magnetischen Abtastung ist die Verwendung eines Magnetwiderstandselements mit großem Widerstand günstig.
  • Im Verarbeitungsschaltkreis können beispielsweise ein Logikschaltkreis zur Erzeugung eines Zählsignals aus den zwei von der Abtasteinheit erhaltenen, zueinander phasenverschobenen Signalen, sowie ein von diesem Zählsignal gesteuerter Zähler enthalten sein. Für den Verarbeitungsschaltkreis sollten Bauteile mit niedrigem Stromverbrauch, wie beispielsweise integrierte CMOS-Schaltkreise verwendet werden.
  • Die Schaltungsteile können aus diskreten Bauteilen als unabhängige Schaltkreise aufgebaut sein. Durch den technischen Fortschritt und die Entwicklung der Integrationstechnik in den letzten Jahren ist es aber besonders vorteilhaft, sie in integrierten Bauelementen, wie beispielsweise FPGAs, PLDs, ASICs, oder Mikroprozessoren in CISC- oder RISC-Architektur zusammenzufassen. Sofern diese integrierten Bauelemente und Mikroprozessoren einen geringen Stromverbrauch aufweisen, ist ihre Verwendung auch hinsichtlich der kleinen Bauform günstig. Auch in diesem Fall ist es so wie oben möglich, ein durch die Hauptstromquelle gespeistes Stromsystem und ein durch die Pufferstromquelle gespeistes Stromsystem jeweils gesondert an den erforderlichen Stellen zu versorgen.
  • Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Figuren konkretere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • 1 zeigt den Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung.
  • 2 zeigt den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung.
  • 3 zeigt den Schaltplan einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung.
  • 4 zeigt beispielhaft den Schaltplan einer Vorrichtung zur Positionsmessung nach dem Stand der Technik.
  • 1 zeigt den Schaltplan einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung. Im Inneren einer Positionsmesseinrichtung 2 befinden sich Schaltkreise 21, die bei eingeschalteter Hauptstromquelle betrieben werden und Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, deren jeweiliger Strom durch gesonderte Systeme geliefert werden kann. Das heißt, die Schaltkreise 21, die bei eingeschalteter Hauptstromquelle betrieben werden, sind über Knoten n1 und n2 an eine Hauptstromquelle 3 angeschlossen und werden von der Hauptstromquelle 3 mit einem Strom mit der Spannung Vcc versorgt.
  • Wird beispielsweise in dieser Ausführungsform als Positionsmesseinrichtung 2 ein absoluter Multiturn-Drehgeber eingesetzt, mit dem sowohl die Anzahl der zurückgelegten Umdrehungen einer rotierenden Motorwelle, als auch der aktuelle Drehwinkel messbar ist, so handelt es sich bei den Schaltkreisen 21, die bei eingeschalteter Hauptstromquelle betrieben werden, etwa um einen Schaltkreis zur Ermittlung der absoluten Position innerhalb einer Umdrehung, einen Verarbeitungsschaltkreis und einen Ausgabeschaltkreis. Bei den Schaltkreisen 22, die eine Pufferung benötigen, kann es sich in diesem Fall beispielsweise um einen Schaltkreis zur Ermittlung der Anzahl der Umdrehungen, einen weiteren Verarbeitungsschaltkreis und einen Datenspeicherschaltkreis handeln.
  • Wird dagegen eine lineare Positionsmesseinrichtung 2 eingesetzt, sind den vorherigen Beispielen entsprechende Schaltkreise vorhanden. Als Beispiele für die Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, können in diesem Fall ein Schaltkreis zur Ermittlung der Daten zur Berechnung des Bewegungsausmaßes, ein Verarbeitungsschaltkreis und ein Datenspeicherschaltkreis angeführt werden.
  • Die Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, sind durch einen über eine Diode D22 angeschlossenen Knoten n3 und einen Knoten n4 an eine Pufferstromquelle 1 angeschlossen, und werden mit der Spannung Vbat der Pufferstromquelle 1 mit Strom versorgt. Darüber hinaus sind die Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, über eine Diode D21 auch noch an den Knoten n1 angeschlossen und erhalten bei eingeschalteter Hauptstromquelle 3 eine Stromversorgung mit der Spannung Vcc von der Hauptstromquelle 3.
  • In der Pufferstromquelle 1 sind eine Hauptbatterie BAT1 und eine Hilfsstromquelle BAT2 vorhanden, deren eine Klemme (im dargestellten Beispiel die Anode) jeweils über Dioden D1 bzw. D2 an den Knoten n3 angeschlossen ist, und deren andere Klemme (im dargestellten Beispiel die Kathode) an den Knoten n4 angeschlossen ist.
  • Das heißt, die Hauptbatterie BAT1 und die Hilfsstromquelle BAT2 bilden einen Dioden-ODER-Schaltkreis. Dadurch kann verhindert werden, dass es zwischen der Hauptbatterie BAT1 und der Hilfsstromquelle BAT2 zu Interferenzen oder Kurzschlüssen kommt und auch keine Probleme auftreten, wenn nur eine davon angeschlossen ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Hilfsstromquelle BAT2 nicht ständig angeschlossen sein muss. Es genügt, wenn sie nur beim Austausch der Hauptbatterie BAT1 angeschlossen wird.
  • Bei dieser Ausführungsform und auch bei den nachstehenden Ausführungsformen sind Dioden stellvertretend als Bauteile, die Stromfluss nur in einer Richtung erlauben, angeführt und beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Selbstverständlich können auch andere Halbleiter mit gleicher Funktion, wie beispielsweise bipolare Transistoren oder FETs eingesetzt werden. Auch können die einzelnen Knoten n1 bis n4, die die Positionsmesseinrichtung 2 mit der Pufferstromquelle 1 und der Hauptstromquelle 3 verbinden, nicht nur Anschlussklemmen sein, sondern auch andere elektrische Anschlussmittel wie etwa Steckverbinder.
  • Im normalen Betrieb ist die Hauptstromquelle 3 eingeschaltet und durch den Knoten n1 wird Strom mit der Spannung Vcc sowohl zu den Schaltkreisen 21, die bei eingeschalteter Hauptstromquelle 3 betrieben werden, als auch über die Diode D21 zu den Schaltkreisen 22, die eine Pufferung benötigen, geliefert. Wenn die Hauptstromquelle 3 unterbrochen wird, wird mit der Spannung Vbat der Pufferstromquelle 1 Strom über den Knoten n3 geliefert und über die Diode D22 den Schaltkreisen 22, die eine Pufferung benötigen, zugeführt. Die Schaltkreise 21, die bei eingeschalteter Hauptstromquelle betrieben werden, werden in diesem Fall nicht mit Strom versorgt, da die Diode D21 in Sperrrichtung betrieben wird.
  • Auf diese Weise werden bei einer Unterbrechung der Hauptstromquelle 3 nur die Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, von der Pufferstromquelle 1 mit Strom versorgt.
  • Zum Austausch der Hauptbatterie BAT1 wird vorzugsweise die Hauptstromquelle 3 unterbrochen. Nach Anschluss der Hilfsstromquelle BAT2 wird die Hauptbatterie BAT1 entfernt. Dadurch wird die Pufferstromquelle 1 anstelle von der Hauptbatterie BAT1 durch die Hilfsstromquelle BAT2 versorgt. Nach dem Einsetzen einer neuen Hauptbatterie BAT1 wird die Hilfsstromquelle BAT2 wieder entfernt. Danach kann die Hauptstromquelle 3 wieder eingeschaltet und die Vorrichtung wieder betrieben werden.
  • Durch die Verwendung der Hilfsstromquelle BAT2 kann die Hauptbatterie BAT1 somit auch ohne Bereitstellung eines Kondensators im Inneren der Positionsmesseinrichtung 2 ausgetauscht werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass für die Klemmen zur Verbindung der Positionsmesseinrichtung 2 mit der Pufferstromquelle 1 und der Hauptstromquelle 3 die vier Knoten n1 bis n4 ausreichend sind. Somit ist der Aufbau der vorliegenden Erfindung mit der gleichen Anzahl von Klemmen realisierbar, wie für die einleitend anhand der 4 beschriebenen Vorrichtungen aus dem Stand der Technik benötigt werden.
  • 2 zeigt den Schaltplan einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung. In diesem Beispiel sind in der Pufferstromquelle 1 nur eine Hauptbatterie BAT1 und eine Hilfsstromquelle BAT2 enthalten. Der Knoten n3 von 1 ist in 2 in einen Knoten n3a und einen Knoten n3b zweigeteilt. An den Knoten n3a ist eine Klemme der Hauptbatterie BAT1, an den Knoten n3b eine Klemme der Hilfsstromquelle BAT2 angeschlossen. Analog zum Beispiel von 1 handelt es sich bei den an die Knoten n3a und n3b angeschlossenen Klemmen um die Anoden der Hauptbatterie BAT1 bzw. der Hilfsstromquelle BAT2. An die Knoten n3a und n3b sind in der Positionsmesseinrichtung 2 jeweils Dioden D22a und D22b angeschlossen, die wiederum an die Schaltkreise 22, die eine Pufferung benötigen, angeschlossen sind. Das heißt, durch die Anordnung der Dioden D22a und D22b von 2 im Inneren der Positionsmesseinrichtung 2 wird, so wie in 1, ein Dioden-ODER-Schaltkreis gebildet. Der weitere Aufbau entspricht jenem von 1. Gleiche Aufbauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auf ihre Erklärung wird verzichtet.
  • Bei diesem Beispiel wird zwar durch die Aufteilung des Knotens n3 in die Knoten n3a und n3b eine Klemme mehr benötigt, gleichzeitig wird aber eine Diode eingespart. Außerdem sind in der Pufferstromquelle 1 keine Dioden mehr enthalten. Das ist besonders vorteilhaft, da dadurch bei der Wartung beim Kunden, insbesondere beim Austausch der Hauptbatterie BAT1, handelsübliche Batterien verwendet werden können.
  • 3 zeigt den Schaltplan einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Positionsmessung. In diesem Beispiel sind in der Pufferstromquelle 1 eine Hauptbatterie BAT1 und ein Kondensator Cb als Hilfsstromquelle Cb enthalten. Die Hauptstromquelle 3 und der Kondensator Cb sind über eine Diode D3 verbunden. Dadurch wird der Kondensator Cb mit der Spannung Vcc aufgeladen wenn die Hauptstromquelle 3 eingeschaltet ist.
  • Die beiden Anschlüsse des Kondensators Cb sind parallel zur Serienschaltung der Hauptbatterie BAT1 und der Diode D1 an die Knoten n3 und n4 angeschlossen. Das heißt, anstelle der Serienschaltung der Batterie BAT2 als Hilfsstromquelle und der Diode D2 von 1 ist der Kondensator Cb angeschlossen. Der weitere Aufbau entspricht jenem von 1. Gleiche Aufbauelemente sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Auf ihre Erklärung wird verzichtet.
  • Durch die Verwendung des Kondensators Cb als Hilfsstromquelle kann die Hauptbatterie BAT1 somit, wie in den vorhergehenden Beispielen in 1 und 2, wiederum ohne Bereitstellung eines Kondensators in der Positionsmesseinrichtung 2 ausgetauscht werden. Da der Kondensator Cb im normalen Betrieb durch die Hauptstromquelle 3 aufgeladen wird, kann er aufgrund seines Funktionsprinzips auch mehrmals verwendet werden. Das ist besonders vorteilhaft, da dadurch auch die Notwendigkeit eines Austauschs aufgrund einer Batterieentladung entfällt.
  • Vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist es, dass, ebenso wie im Beispiel von 1, die vier Knoten n1 bis n4 für die Klemmen zur Verbindung der Positionsmesseinrichtung 2 mit der Pufferstromquelle 1 und der Hauptstromquelle 3 ausreichend sind. Somit benötigt auch diese Ausführungsform genauso viele Anschlussklemmen wie entsprechende Vorrichtungen aus dem Stand der Technik.
  • Die vorliegende Erfindung ist bei Positionsmesseinrichtungen anwendbar, die zur Positionsfeststellung verschiedenster beweglicher Teile wie etwa sich bewegender Körper von Industriemaschinen wie Robotern oder selbstbeweglichen Maschinen, Autos, Flugzeugen usw. verwendet werden. Es handelt sich um eine Technik, die insbesondere für absolute Multiturn-Drehgeber nützlich ist, aber daneben auch bei Vorrichtungen zur Positionsmessung, die einen Bereitschaftsbetrieb durch Pufferung bei Unterbrechung der Hauptstromquelle benötigen, wie z.B. linearen Positionsmesseinrichtungen, angewendet werden kann.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Positionsmessung, aufweisend eine Positionsmesseinrichtung (2), um das Positionsverschiebungsausmaß eines zu messenden Objekts zu messen, eine Pufferstromquelle (1) zur Versorgung mit Pufferstrom, wenn eine Hauptstromquelle (3), die die Positionsmesseinrichtung (2) mit Strom versorgt, unterbrochen ist, wobei außerhalb der Positionsmesseinrichtung (2) eine Hilfsstromquelle (BAT2, Cb) vorhanden ist, die beim Austausch einer Hauptbatterie (BAT1) der Pufferstromquelle (1) anstelle dieser Hauptbatterie (BAT1) eine Versorgung mit Pufferstrom vornimmt.
  2. Vorrichtung zur Positionsmessung nach Anspruch 1, wobei die Pufferstromquelle (1) in der Positionsmesseinrichtung (2) nur Schaltkreise (22), die eine Pufferung benötigen, mit Pufferstrom versorgt.
  3. Vorrichtung zur Positionsmessung nach Anspruch 1 oder 2, wobei in der Pufferstromquelle (1) eine Batterie vorhanden ist.
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