DE102006007871A1 - Sensor und Verfahren zur Erfaasung von Ortsverschiebungen und Drehbewegungen - Google Patents
Sensor und Verfahren zur Erfaasung von Ortsverschiebungen und Drehbewegungen Download PDFInfo
- Publication number
- DE102006007871A1 DE102006007871A1 DE102006007871A DE102006007871A DE102006007871A1 DE 102006007871 A1 DE102006007871 A1 DE 102006007871A1 DE 102006007871 A DE102006007871 A DE 102006007871A DE 102006007871 A DE102006007871 A DE 102006007871A DE 102006007871 A1 DE102006007871 A1 DE 102006007871A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- signals
- signal
- edges
- output signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 2
- 230000009131 signaling function Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24457—Failure detection
- G01D5/24461—Failure detection by redundancy or plausibility
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24471—Error correction
- G01D5/24476—Signal processing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
- G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/489—Digital circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Sensor (3) und Verfahren zur Erfassung der Bewegung eines zu überwachenden Encoders mit mindestens zwei, in Bewegungsrichtung des Encoders zueinander versetzt angeordneten Sensorelementen (6, 7) und mit einer Verarbeitungsschaltung (10, 14, 15), welche die Elementausgangssignale (S1, S2) an den Ausgängen der Sensorelemente (6, 7) zu einem Sensorausgangssignal (S5) umformt, welches die Bewegung des Encoders beschreibt, wobei die Verarbeitungsschaltung (10, 14, 15) mit einer Prüfschaltung (14) versehen ist, welche zumindest mittelbar die Elementausgangssignale (S1, S2) überwacht und bei festgestellten Fehlern der Elementausgangssignale (6, 7) das Sensorausgangssignal (S5) unwirksam macht oder korrigiert.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Sensor gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 9, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
- Vorrichtungen zur Raddrehzahlerfassung in Kraftfahrzeugen (Kfz) sind im Prinzip bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem Encoder und einem Sensor, der mit dem Encoder über einen Luftspalt magnetisch gekoppelt ist. Der Encoder ist ein Maschinenelement, das mit dem drehenden Ring eines Radlagers mechanisch verbunden ist und einen inkrementalen Winkelmaßstab trägt. Der Winkelmaßstab wird als ganzzahlige Folge magnetisch abwechselnd unterschiedlich wirksamer Areale ausgeführt, die eine kreisförmige Encoderspur bilden. Es ist üblich, als Encoder Zahnräder, ferromagnetische Lochscheiben oder permanentmagnetisierte Strukturen zu verwenden, z. B. magnetisierte Radlagerdichtungen. Der Sensor reagiert auf die periodischen Wechsel Zahn/Lücke bzw. Loch/Steg oder Nord-/Südpol mit einem periodischen elektrischen Signal, das die inkrementale Winkelteilung als zeitlichen Spannungs- oder Stromverlauf abbildet. Als sensorisch wirksame Bau teile werden hauptsächlich Induktionsspulen, magnetoresistive Brücken und Hall-Elemente verwendet, die zum Teil in Kombination mit zusätzlichen elektronischen Schaltungen betrieben werden. Es ist üblich, Sensoren als "aktive Sensoren" zu bezeichnen, wenn sie zum Betrieb eine Energieversorgung benötigen und als "passive" Sensoren wenn sie, wie Induktionsspulen, zum Betrieb keine zusätzliche Energieversorgung benötigen.
- Um in solchen Sensoranordnungen größere Luftspaltlängen realisieren zu können ist es bereits vorgeschlagen worden die inkrementelle Winkelauflösung des Encoders zu halbieren und diese danach durch Verdopplungsmechanismen unter Verwendung zueinander ortsverschobener Sensoren wieder zu kompensieren. So wird in der
DE 199 06 937 die Verwendung von zwei GMR-Sensoren angeregt, deren örtliche Anordnung zueinander eine Phasenverschiebung von etwa 90° bewirkt. Die Signale (S1, S2) der beiden Sensoren werden verstärkt, über Schwellenschalter geführt und exklusiv-oder-verknüpft. Mit Hilfe von Flip-Flop-Schaltungen soll zudem die Drehrichtung ermittelt werden. Es wird weiterhin vorgeschlagen, die Sensoren gemeinsam auf einem Chip anzuordnen, um den Abstand zwischen beiden Sensoren möglichst präzise einhalten zu können. - Die Anwendung dieses Standes der Technik unterliegt in der Praxis mehreren hinderlichen Einschränkungen. So ist es für den Anwendungsfall der Raddrehzahlerfassung im Automobil erforderlich, gleiche Sensoren mit Encodern unterschiedlicher Module kombinieren zu können (Modul = Lesedurchmesser/Encoderperiodenzahl). Erfahrungsgemäß bewegt sich der Modulbereich zwischen 1,2 mm bis 2,5 mm, d.h. es muss ein Verhältnis der möglichen Module von 2,5/1,2 = ca. 2 abgedeckt werden. Um stets etwa eine Phasenver schiebung von 90° einhalten zu können müssten unter dieser Maßgabe eine größere Anzahl unterschiedlicher, an verschiedene Module angepasste Sensoren bereitgehalten werden. Diese Notwendigkeit steht dem Bestreben nach wirtschaftlicher Fertigung und hoher Qualität großer Stückzahlen eines gleichen Produktes entgegen. Wird auf die Modulanpassung verzichtet, entsteht andererseits der Nachteil, dass mit zunehmender Phasenabweichungen vom Sollwert 90° jeder der exklusiv-oder-verknüpften sensorischen Kanäle ein individuell schwankendes Tastverhältnis zum Gesamtsignal beisteuert, was in Folge den Jitter, für den Betrieb moderner Bremsregler, unzulässig erhöht.
- Werden zur weiter oben beschriebenen Verdopplung des Ausgangssignals die zwei phasenverschobene Signale S1 und S2 der Sensorelemente geeignet verarbeitet und dann vereinigt, so erhält man die Sollfrequenz f2.
- Die aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren weisen das Problem auf, dass in den Ausgangssignalen der Sensorelemente Fehler auftreten. Diese Fehler verändern das Ausgangssignal eines Sensorelements derart, dass es von seinem, der Anwendung entsprechenden, typischen Verlauf abweicht bzw. dass der Signalverlauf Störungen aufweist. Diese zu beseitigenden Fehler können auf einer Vielzahl unterschiedlicher Effekte beruhen. In diesem Zusammenhang ist beispielhaft der Effekt zu nennen, dass durch einen ungenauen Abstand bzw. eine ungenaue Positionierung zwischen Encoder und Sensor oder durch Abstandsschwankungen, das Sensorsignal gestört bzw. verfälscht wird. Dabei haben diese Störungen unter anderem häufig eine Ausprägung als Oberwellenanteile im Sensorsignal oder anders artige Frequenzschwankungen des Signals. Diese Fehler können sich auch im Verlauf der weiteren Signalverarbeitung bemerkbar machen. Dabei ergeben sich sogar in einigen Fällen Verstärkungen dieser Fehler, insbesondere wenn die jeweilige Signalamplitude über bestimmte Schwellwerte bewertet wird, bzw. der weitere Signalverlauf sich an solchen Schwellwerten orientiert. Diesbezüglich können neben verstärkten Amplitudenfehlern auch besonders verstärkte Frequenzfehler auftreten, da sich Störungen, welche sich als fehlerhafte Oberwellenanteile ausprägen und vom Amplitudenwert her im Bereich eines Schwellwertes liegen, als schnelle sprunghafte Amplitudenwechsel darstellen.
- Die vorliegende Erfindung geht daher von einem Sensor bzw. einem Verfahren aus, welches sich aus dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 9 ergibt.
- Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die weiter oben genannten Fehler zu korrigieren oder zu unterdrücken, bzw. diese zu beseitigen.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sensor gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 9.
- Die Erfindung besteht also hinsichtlich des erfindungsgemäßen Sensors im Kern darin, die Ausgangsignale der Sensorelemente bzw. die von diesen abgeleiteten Signale auf Fehler zu überprüfen und in Anhängigkeit von festgestellten Fehlern das Sensorausgangssignal abzuschalten oder zu korrigieren.
- Im einfachsten Fall wird die Korrektur bzw. Abschaltung des Sen sorausgangssignals direkt von der Feststellung eines Fehlers der Elementausgangssignale abhängig gemacht. In vielen Fällen erfolgt aber die Formung des Sensorausgangssignals über die Bildung von Zwischensignalen, wie dies z. B. in der
DE 199 06 937 A1 oder in der noch unveröffentlichten SchriftDE 102 17 435 A1 wie folgt erläutert ist:
Unter einer magnetoresistiven Brücke wird eine magnetisierte Encoderspur vorbei bewegt. Die vier Brückenwiderstände sind bis auf deren Wirkrichtung gegenüber dem Magnetvektor des Encoders weitestgehend identisch. Die jeweils vorliegende Wirkrichtung ist durch die Symbole (+) und (–) gekennzeichnet und bedeuten Zunahme oder Abnahme des Brückenwiderstandes unter gleicher Feldrichtung, so dass die Entstehung von zwei Teilspannungen klar wird. Zwischen den Brückenzweigen besteht ein örtlicher Abstand φ. Bei positiver Ortsphase mit dem Nulldurchgang der Signalfunktion DIF korrespondiert ein Extremwert der Signalfunktion SUM, so dass die Signalverläufe zueinander orthogonal bleiben, also stets 90° Phasenverschiebung zueinander aufweisen. Das gleiche gilt für eine negative Ortsphase. Der Zusammenhang ist von der Größe der Ortsphase im angestrebten Modulverhältnis 2:1 unabhängig und erfüllt damit das gewünschte Ziel. Es wird vorzugsweise vorgeschlagen, bei dem kleinsten gewünschten Modul im Sensor ca. 40° Ortsphase zu realisieren. - Es empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 2 bzw. 3 (bei Anwendung von zwei oder mehr Zwischensignalen S1*, S2*)). Derartige Zwischensignale können z. B. mittels einer Schwellwertschaltung gebildet werden, die jeweils dem Ausgang eines Sensorelementes zugeordnet ist oder mittels einer Summen- und einer Differenzschaltung (Summenbilder beziehungsweise Differenzbilder), denen jeweils beide Ausgänge der Sensorelemente zugeführt werden.
- Bevorzugt wird bei oben genannten Sensorelementen, welche insbesondere einem sich bewegenden Encoder gegenüber eine verdoppelnde Signalfrequenz ausgeben und dazu die Auswertung von zwei Signalpfaden benutzen, die zu beseitigenden Fehler im Ausgangssignal korrigiert oder unterdrückt werden, indem eine falsche Frequenzausgabe korrigiert oder unterdrückt wird.
- Es ist zweckmäßig, dass in der Verrechnungsstufe mindestens ein Zwischensignal gebildet wird, dessen Frequenz jeweils von den Frequenzen der beiden Elementausgangssignale abhängt und dass die Prüfungsschaltung das Zwischensignal auf Abweichungen prüft, welche aus Fehlern der Elementausgangssignale resultieren. Durch die Prüfung auf Abweichungen können Fehler bzw. Störungen erkannt werden.
- Eine besonders einfache Ausgestaltung der Prüfschaltung ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 4, 6 oder 7, je nach festgestelltem Fehler.
- Bevorzugt schaltet die Prüfschaltung das Sensorausgangssignal ab, wenn zwei oder mehr nacheinander auftretende Flanken der Zwischensignale zu dem gleichen Zwischensignal gehören. Hierdurch wir im Fehlerfall eine inkorrekte Ansteuerung eines Kraftfahrzeugregelungssystems vermieden.
- Es wird bevorzugt dass beim Ausfall einer Flanke des einen Zwischensignals die Flanken des anderen Zwischensignals solange unwirksam geschaltet sind, bis wieder eine Flanke des einen Zwischensignals erscheint, so dass in diesem Zeitraum keine Flanke zur Bildung des Sensorausgangssignals wirksam ist. Nach dem Auftreten eines Fehlers und der sich daraus ergebenden Abschaltung des Ausgangssignals, bleibt die Verarbeitungsschaltung aktiv und registriert, wann wieder korrekte Signale auftreten, damit das Ausgangssignal wieder ausgegeben werden kann.
- Es ist zweckmäßig, dass die Prüfschaltung mit einer Einrichtung zur Frequenzerkennung versehen ist, welche die Frequenzen der Zwischensignale und/oder der Elementausgangssignale überprüft und bei Unregelmäßigkeiten der jeweiligen Frequenzen das Sensorausgangssignal und/oder zumindest ein Zwischensignal unwirksam macht. Dadurch können Fehler bzw. Störungen wirksam erkannt werden und der fehlerhafte Signalpfad kann direkt unterdrückt werden.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
- Es zeigen in schematischer Darstellung
-
1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Sensors, -
2 den Verlauf ungestörter Ausgangssignale der Sensorelemente, -
3 den Verlauf von Zwischensignalen in Abhängigkeit von Elementausgangssignalen gemäß2 , -
4 den Verlauf des Sensorausgangssignals in Abhängigkeit von den Zwischensignalen gemäß3 , -
5 den Verlauf gestörter Elementausgangssignale der Sensorelemente, -
6 den Verlauf von Zwischensignalen in Abhängigkeit von Elementausgangssignalen gemäß5 und -
7 den Verlauf des korrigierten Sensorausgangssignals in Abhängigkeit von den Zwischensignalen gemäß5 . - Wie in
1 dargestellt, ist in der erfindungsgemäßen Anordnung ein Encoder1 enthalten, der magnetisch gekoppelt mit einem aktiven Sensor3 zusammenwirkt, welcher seinerseits mittels des Sensorsausgangssignals5 Raddrehzahlsignale an eine nicht dargestellte elektronische Kontrolleinrichtung sendet. Als Encoder werden hier allgemein Maschinenelemente bezeichnet, die als inkrementelle Maßstabsverkörperung ausgebildet sind. Zur Erläuterung der Erfindung werden vorrangig Winkelmaßstäbe verwendet, jedoch gelten alle Ausführungen gleichermaßen für lineare Wegmaßstäbe. Der Winkelmaßstab besteht aus einer ganzzahligen Folge gleichartiger Areale einander abwechselnder magnetischer Nord- und Südpole, die eine zu einem Kreis geschlossenen Encoderspur bilden. - Zur Raddrehzahlerfassung ist Encoder
1 mit dem drehenden Ring des Radlagers mechanisch verbunden und der magnetische Feldstärkeverlauf der Encoderspur wird durch den ortsfesten aktiven Sensor3 magnetisch berührungslos über einen Luftspalt erfasst. Der Encoder rotiert mit einer Winkelgeschwindigkeit ω. - In Sensor
3 befindet sich ein magnetoelektrischer Wandler5 , der zwei Sensorlemente6 ,7 aufweist, die um den Abstand Φ gegeneinander versetzt sind, und die so wirken, dass bei einem rotierenden Encoder, zwei Signale S1 = A·sin (ωt) und S2 = –A·sin (ωt + φ) erzeugt werden. Die Elementausgangssignale S1 und S2 der Sensorelemente werden einer Verrechnungsstufe15 zugeführt. Verrechnungsstufe15 enthält zwei Kanäle. Im ersten Kanal8 wird die Teilsignalsumme SUM = S1 + S2 und im zweiten Kanal9 die Teilsignaldifferenz DIF = S1 – S2 gebildet. Die Zwischensignale S1* und S2* an den Ausgängen der Kanäle8 ,9 werden mittelbar zu einer als exklusiv-oder-Schaltung ausgestalteten Vereinigungsschaltung10 geführt. Das aus SUM und DIF sich mittelbar ergebende Sensorausgangssignal S5 hat die vorteilhafte Eigenschaft, dass im störungsfreien Betrieb weitgehend modul-unabhängig stets ein Gesamtsignal mit symmetrischem Tastverhältnis erzeugt wird, mit dem zugleich die gewünschte Frequenzverdopplung erreicht wird. - Zwischen die als exklusiv-oder-Schaltung ausgestalteten Vereinigungsschaltung
10 und die Ausgänge der Verrechnungsstufe15 ist erfindungsgemäß eine Prüfschaltung14 geschaltet, die in Abhängigkeit von S1 und S2 oder in Abhängigkeit von S1* und S2* die Ausgabe ihrer Prüfausgangsignale S3, S4 steuert. Die Prüfschaltung14 kann z. B. die Frequenzen der beiden Signale S1* und S2* vergleichen, wobei dies vorzugsweise durch eine Bewertung der Flankenfolge geschieht, und auf Basis dieses Frequenzabgleichs entscheiden, ob ein Fehler bzw. eine Störung vorliegt. - Sind die Signale S1* und S2* bzw. die Signale S1 und S2 korrekt, so können diese in Form von S3, S4 die Prüfschaltung
14 passieren und werden durch die Vereinigungsschaltung10 zu dem Sensorausgangssignal55 zusammengesetzt. Dabei springt das Sensorsausgangsignal S5 mit jeder neu eintreffenden Flanke von S3 und S4 zwischen zwei Potentialen auf und ab, sodass als Folge der exklusiv-oder-Verknüpfung der beiden Signale S3 und S4 das Sensorausgangsignal S5 nur dann ein positives Potential hat, wenn entweder nur S3 oder nur S4 ein positives Potential besitzt. - Diese Zusammenhänge sind in den
2 ,3 und4 dargestellt. Die beiden um einen Winkel, welcher 90° betragen kann, versetzten sinusförmigen Elementausgangsignale S1 und S2, werden in der Verrechnungsstufe15 zu den Signalen S1* und S2* umgeformt, die um 90° versetzt sind, wie in den schon weiter oben angegebenen Literaturstellen erläutert wurde. Das Sensorsausgangsignal S5 der Vereinigungsschaltung10 besitzt infolgedessen die in4 dargestellte Form. - Hinsichtlich
5 wird angenommen, dass S1 und S2 mit Fehlern in Form von Oberwellen behaftet sind, die beispielsweise zu einer zeitweiligen Frequenzänderung des Signals S2* in6 führen, welches durch den Summenbildner erzeugt wurde. Das Auftreten von Frequenzschwankungen, Oberwellen oder anderen Signalfehlern auf mindestens einem der beiden Signale S1 und S2 kann auch zu einer Störung von sowohl S1*, als auch S2*, führen. Die Ober wellen können beispielsweise dadurch entstehen, dass die Sensorelemente des Wandlers5 einen zu geringen Abstand oder Abstandsschwankungen zu dem Encoder1 aufweisen. - Die Prüfschaltung
14 arbeitet nun derart, dass sie eine Bewertung vornimmt, ob die Flanken von S1* und S2* in Bezug auf ihren zeitlichen Verlauf in korrekter Weise abwechselnd auftreten. In diesem Falle entsprechen die Signalverläufe von S3 und S4 den Signalverläufen von S1* und S2*. - Tritt allerdings auf Grund einer Störung z. B. die Flanke von S2* fehlerhafterweise mehrfach unmittelbar hintereinander auf, wie in
6 dargestellt, so wird nur die erste Flanke wirksam, die weiteren Flanken von S2* werden solange unterdrückt bzw. herausgefiltert bis eine Flanke von S1 erscheint. Es ergibt sich somit das korrigierte Sensorsausgangsignal S5 gemäß7 . - Fehlt eines der Zwischensignale S1* oder S2*, (z. B. S2*) und wird seine Flanke durch die Prüfschaltung
14 nicht festgestellt, so wird das dem anderen Zwischensignal (z. B. S1*) zugeordnete Ausgangssignal (z. B. S3) durch die Prüfschaltung14 so lange nicht ausgegeben, bis die Flanke des betreffenden Zwischensignals nicht mehr fehlt. Da somit weder S4 (wegen des fehlenden S2*) noch S3 ausgegeben werden, kann durch die Vereinigungsschaltung kein Signal S5 gebildet werden, sodass während dieses Fehlerfalles die nachgeschaltete Regelung auf Grund eines fehlenden Sensorsausgangsignals S5 abgeschaltet wird.
Claims (16)
- Sensor (
3 ) zur Erfassung der Bewegung eines zu überwachenden Encoders mit mindestens zwei, in Bewegungsrichtung des Encoders zueinander versetzt angeordneten Sensorelementen (6 ,7 ) und mit einer Verarbeitungsschaltung (10 ,14 ,15 ), welche die Elementausgangssignale (S1, S2) an den Ausgängen der Sensorelemente (6 ,7 ) zu einem Sensorausgangssignal (S5) umformt, welches die Bewegung des Encoders beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsschaltung (10 ,14 ,15 ) mit einer Prüfschaltung (14 ) versehen ist, welche zumindest mittelbar die Elementausgangssignale (S1, S2) überwacht und bei festgestellten Fehlern der Elementausgangssignale (6 ,7 ) das Sensorausgangssignal (S5) unwirksam macht oder korrigiert. - Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verrechnungsstufe (
15 ) mindestens ein Zwischensignal (S1*, S2*) gebildet wird, dessen Frequenz von den Frequenzen der beiden getrennten Elementausgangssignale (6 ,7 ) abhängt und dass die Prüfschaltung (14 ) das Zwischensignal (S1* bzw. S2*) auf Abweichungen prüft, welche durch Fehler der Elementausgangssignale (6 ,7 ) bedingt sind. - Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfschaltung (
14 ) zwei Zwischensignale (S1*, S2*) gebildet werden, dass die Bildung der Flanken der Zwischensignale durch die Prüfschaltung von den Flanken der zueinander phasenverschobenen, regelmäßig gleichfrequenten Elementausgangssignalen (6 ,7 ) abhängig ist und dass die Prüfschaltung (14 ) die Zwischensignale daraufhin überprüft, ob die auftretenden Flanken der Zwischensignale zeitlich nacheinander abwechselnd von unterschiedlichen Zwischensignalen stammen. - Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung (
14 ) das Sensorausgangssignal (S5) abschaltet, wenn zwei oder mehr nacheinander auftretende Flanken der Zwischensignale (S1*, S2*) zu dem gleichen Zwischensignal gehören. - Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken des Sensorausgangssignals (S5) in der Verarbeitungsschaltung (
10 ,14 ,15 ) beim abwechselnden regelmäßigen Auftreten der Flanken der beiden Zwischensignale (S1*, S2*) derart gebildet werden, dass das Sensorausgangssignal die doppelte Frequenz der Zwischensignale besitzt, wobei die Flanken des Sensorausgangssignals abwechselnd den Flanken der Zwischensignale zugeordnet sind. - Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausfall einer Flanke des einen Zwischensignals (S1*, S2*) die Flanken des anderen Zwischensignals (S1*, S2*) solange unwirksam geschaltet sind, bis wieder eine Flanke des einen Zwischensignals (S1*, S2*) erscheint, so dass in diesem Zeitraum keine Flanke zur Bildung des Sensorausgangssignals (S5) wirksam ist.
- Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass, falls mehrere Flanken eines bestimmten Zwischensignals (S1*, S2*) unmittelbar hintereinander erscheinen, nur die erste Flanke im Sinne der Bildung einer Flanke des Sen sorausgangssignals (S5) wirksam ist.
- Sensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung (
14 ) mit einer Einrichtung zur Frequenzerkennung versehen ist, welche die Frequenzen der Zwischensignale (S1*, S2*) und/oder der Elementausgangssignale (S1, S2) überprüft und bei Unregelmäßigkeiten der jeweiligen Frequenzen das Sensorausgangssignal (S5) und/oder zumindest ein Zwischensignal (S1*, S2*) unwirksam macht. - Verfahren zur Überwachung und Beseitigung von Sensorfehlern in einem Sensor (
3 ) zur Erfassung der Bewegung eines Encoders mit mindestens zwei, in Bewegungsrichtung des Encoders zueinander versetzt angeordneten Sensorelementen (6 ,7 ) und mit einer Verarbeitungsschaltung (10 ,14 ,15 ), welche die Elementausgangssignale (S1, S2) an den Ausgängen der Sensorelemente (6 ,7 ) zu einem Sensorausgangssignal (S5) umformt, welches die Bewegung des Encoders beschreibt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfschaltung (14 ) in einer Verarbeitungsschaltung (10 ,14 ,15 ) zumindest mittelbar die Elementausgangssignale (S1, S2) überwacht und bei festgestellten Fehlern der Elementausgangssignale (6 ,7 ) das Sensorausgangssignal (S5) unwirksam macht oder korrigiert. - Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verrechnungsstufe (
15 ) mindestens ein Zwischensignal (S1*, S2*) gebildet wird, dessen Frequenz von den Frequenzen der beiden getrennten Elementausgangssignale (6 ,7 ) abhängt und dass die Prüfschaltung (14 ) das Zwischensignal (S1*, S2*) auf Abweichungen prüft, welche durch Fehler der Elementausgangssignale (6 ,7 ) bedingt sind. - Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Prüfschaltung (
14 ) vorzugsweise zwei Zwischensignale (S1*, S2*) gebildet werden, dass die Bildung der Flanken der Zwischensignale durch die Prüfschaltung von den Flanken der zueinander phasenverschobenen, regelmäßig gleichfrequenten Elementausgangssignale (6 ,7 ) abhängt und dass die Prüfschaltung (14 ) die Zwischensignale daraufhin überprüft, ob die auftretenden Flanken der Zwischensignale zeitlich nacheinander abwechselnd von unterschiedlichen Zwischensignalen stammen. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung (
14 ) das Sensorausgangssignal (S5) abschaltet, wenn zwei oder mehr nacheinander auftretende Flanken der Zwischensignale (S1*, S2*) zu dem selben Zwischensignal gehören. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken des Sensorausgangssignals (S5) in der Verarbeitungsschaltung (
10 ,14 ,15 ) beim abwechselnd regelmäßigen Auftreten der Flanken der beiden Zwischensignale (S1*, S2*) derart gebildet werden, dass das Sensorausgangssignal die doppelte Frequenz der Zwischensignale besitzt, wobei die Flanken des Sensorausgangssignals abwechselnd den Flanken der Zwischensignale zugeordnet sind. - Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausfall einer Flanke des einen Zwischensignals (S1*, S2*) die Flanken des anderen Zwischensignals (S1*, S2*) solange unwirksam geschaltet werden, bis wieder eine Flanke des einen Zwischensignals (S1*, S2*) auftritt, so dass in diesem Zeitraum keine Flanke zur Bildung des Sensorausgangssignals (S5) wirksam ist.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass, falls mehrere Flanken eines bestimmten Zwischensignals (S1*, S2*) unmittelbar hintereinander erscheinen, nur die erste Flanke im Sinne der Bildung einer Flanke des Sensorausgangssignals (S5) wirksam ist.
- Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfschaltung (
14 ) mit einer Einrichtung zur Frequenzerkennung versehen ist, welche die Frequenz der Zwischensignale (S1*, S2*) und/oder der Elementeausgangssignale (S1, S2) überprüft und bei Unregelmäßigkeiten einzelnen Frequenzen das Sensorausgangssignal (S5) und/oder zumindest ein Zwischensignal (S1*, S2*) unwirksam macht.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102006007871A DE102006007871A1 (de) | 2005-03-03 | 2006-02-17 | Sensor und Verfahren zur Erfaasung von Ortsverschiebungen und Drehbewegungen |
US11/885,099 US8346504B2 (en) | 2005-03-03 | 2006-02-20 | Sensor and method for the detection of local displacements and rotations |
PCT/EP2006/060097 WO2006092365A1 (de) | 2005-03-03 | 2006-02-20 | Sensor und verfahren zur erfassung von ortsverschiebungen und drehbewegungen |
EP06708380.8A EP1853927B1 (de) | 2005-03-03 | 2006-02-20 | Mit encoderüberwachungsschaltung ausgestatteter sensor zur erfassung von bewegungen und und entsprechendes encoderüberwachungsverfahren |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102005010275.1 | 2005-03-03 | ||
DE102005010275 | 2005-03-03 | ||
DE102006007871A DE102006007871A1 (de) | 2005-03-03 | 2006-02-17 | Sensor und Verfahren zur Erfaasung von Ortsverschiebungen und Drehbewegungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102006007871A1 true DE102006007871A1 (de) | 2006-09-21 |
Family
ID=36934037
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102006007871A Withdrawn DE102006007871A1 (de) | 2005-03-03 | 2006-02-17 | Sensor und Verfahren zur Erfaasung von Ortsverschiebungen und Drehbewegungen |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8346504B2 (de) |
EP (1) | EP1853927B1 (de) |
DE (1) | DE102006007871A1 (de) |
WO (1) | WO2006092365A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007036202B4 (de) * | 2007-11-02 | 2010-03-11 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Prüf- und Simulationsschaltung für Magnetfeldsensoren |
WO2013007734A3 (de) * | 2011-07-14 | 2013-04-04 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren zum überprüfen der plausibilität der ausgangssignale eines resolvers |
EP3279614A1 (de) * | 2016-08-04 | 2018-02-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung und verfahren zum betreiben einer positionsmesseinrichtung |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2506912B (en) * | 2012-10-12 | 2017-11-29 | Salunda Ltd | Inductive probe testing apparatus |
CN103994781B (zh) * | 2014-05-06 | 2016-11-16 | 盛铂科技(上海)有限公司 | 一种旋转编码器二相信号处理电路及其信号处理方法 |
SE542950C2 (en) * | 2018-02-01 | 2020-09-22 | Leine & Linde Ab | Methods, computer programs, devices and encoders for signal error correction |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3002018C2 (de) * | 1980-01-21 | 1983-01-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren und Einrichtung zur digitalen Frequenzselektion |
DE3166742D1 (en) | 1980-02-13 | 1984-11-29 | Oerlikon Buehrle Ag | Apparatus for monitoring transducers measuring the rotation of a wheel |
EP0874223B1 (de) * | 1996-11-11 | 2004-01-28 | Fanuc Ltd | Interpolationsschaltung für kodiervorrichtung |
US5774074A (en) * | 1997-01-21 | 1998-06-30 | Hewlett-Packard Company | Multi-track position encoder system |
WO1998054483A2 (de) | 1997-05-30 | 1998-12-03 | Luk Getriebe-Systeme Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur steuerung einer kupplung |
FR2792380B1 (fr) * | 1999-04-14 | 2001-05-25 | Roulements Soc Nouvelle | Roulement pourvu d'un dispositif de detection des impulsions magnetiques issues d'un codeur, ledit dispositif comprenant plusieurs elements sensibles alignes |
WO2003087845A2 (de) * | 2002-04-18 | 2003-10-23 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Verfahren und vorrichtung zur erfassung von ortsverschiebungen und drehbewegungen |
ATE285924T1 (de) | 2003-04-28 | 2005-01-15 | Cit Alcatel | Verfahren und vorrichtung zur pulsfolgefehlererkennung |
-
2006
- 2006-02-17 DE DE102006007871A patent/DE102006007871A1/de not_active Withdrawn
- 2006-02-20 US US11/885,099 patent/US8346504B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-02-20 EP EP06708380.8A patent/EP1853927B1/de active Active
- 2006-02-20 WO PCT/EP2006/060097 patent/WO2006092365A1/de active Application Filing
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007036202B4 (de) * | 2007-11-02 | 2010-03-11 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Prüf- und Simulationsschaltung für Magnetfeldsensoren |
WO2013007734A3 (de) * | 2011-07-14 | 2013-04-04 | Kuka Roboter Gmbh | Verfahren zum überprüfen der plausibilität der ausgangssignale eines resolvers |
CN103649686A (zh) * | 2011-07-14 | 2014-03-19 | 库卡罗伯特有限公司 | 用于检验分解器输出信号可信度的方法 |
US9151645B2 (en) | 2011-07-14 | 2015-10-06 | Kuka Roboter Gmbh | Method for testing the plausability of output signals of a resolver |
CN103649686B (zh) * | 2011-07-14 | 2016-01-20 | 库卡罗伯特有限公司 | 用于检验分解器输出信号可信度的方法 |
EP3279614A1 (de) * | 2016-08-04 | 2018-02-07 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Positionsmesseinrichtung und verfahren zum betreiben einer positionsmesseinrichtung |
US10260908B2 (en) | 2016-08-04 | 2019-04-16 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Position measuring device and method for operating a position measuring device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110144940A1 (en) | 2011-06-16 |
US8346504B2 (en) | 2013-01-01 |
EP1853927B1 (de) | 2013-05-08 |
EP1853927A1 (de) | 2007-11-14 |
WO2006092365A1 (de) | 2006-09-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2340414B1 (de) | Halbleiterchip und verfahren zum erzeugen von impulsflanken, die der bewegung eines mechanischen teiles synchron zugeordnet sind | |
DE102005012407B4 (de) | Drehzustandserfassungsvorrichtung und Drehzustandserfassungsverfahren | |
DE112007001939T5 (de) | Verfahren zum Verarbeiten von Kodierersignalen | |
EP2225142B1 (de) | Absolut messende lenkwinkelsensoranordnung | |
DE10048911C1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition bei Weg- und Winkelgebern | |
DE102008015837A1 (de) | Positionsmessgerät und Verfahren zu dessen Betrieb | |
DE102006046531A1 (de) | Drehgeber und Verfahren zu dessen Betrieb | |
EP1853927B1 (de) | Mit encoderüberwachungsschaltung ausgestatteter sensor zur erfassung von bewegungen und und entsprechendes encoderüberwachungsverfahren | |
DE102006061572A1 (de) | Verfahren zur Kodierung eines Ausgangssignals eines Gebers | |
DE102017113861A1 (de) | Winkelsensor und Winkelsensorsystem | |
EP2979102A1 (de) | Fremdmagnetfeld-unempfindlicher hallsensor | |
DE102004041559A1 (de) | Winkelpositions-Bestimmungsvorrichtung mit Fehlfunktionsdetektor | |
EP2329225A2 (de) | Induktiver positionssensor, damit ausgestattetes messsystem und verfahren zum betrieb eines positionssensors | |
DE102011083042A1 (de) | Überwachungseinheit und Verfahren zur Überwachung von Positionssignalen inkrementaler Positionsmesseinrichtungen | |
DE102005052261A1 (de) | Schaltung und Verfahren zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung | |
EP3160818B1 (de) | Verfahren zur erhöhung der verfügbarkeit einer raderkennungseinrichtung und raderkennungseinrichtung | |
WO2017148625A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur rotorlagediagnose in einem elektromotorischen antrieb | |
DE112018000654T5 (de) | Magnetkodierer und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE112018000646T5 (de) | Magnetkodierer und Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung | |
DE102015011617A1 (de) | Verfahren zur Erkennung asymmetrischer Fehlerzustände und zur Unterscheidung von symmetrischen Fehlerzuständen zum ISO26262 konformen Betrieb eines symmetrischen induktiven Drehwinkelsensors | |
DE19538163C1 (de) | Vorrichtung zur Drehzahl- und Drehrichtungserkennung mittels magnetfeldabhängiger Widerstandselemente | |
DE102017116764A1 (de) | Lenkhandrad-Winkelsensor und Verfahren zur Fehlererfassunq eines Lenkhandrad-Winkelsensors | |
EP1511973B1 (de) | Verfahren und anordnung zur erfassung der bewegung eines elements | |
DE102010051873A1 (de) | Integrierte Schaltungsanordnung und Verfahren zur Signalüberwachung | |
EP2474090A2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer rotorlage einer synchronmaschine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8105 | Search report available | ||
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20121109 |
|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20140417 |