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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Signaleinheit und mit einer mit dieser Signaleinheit verbundenen oder verbindbaren Auswerteeinheit, zum Erfassen von Quadratursignalen der Signaleinheit, wobei die Signaleinheit eine einzige Stromversorgungsleitung und eine Messleitung aufweist und im Betrieb mindestens zwei gegeneinander in der Phase verschobene Rechtecksignale zur Auswertung in der Auswerteeinheit abgibt.
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Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen in Antriebssystemen für Fensterheber, Schiebedächer, aber auch Schiebetüren, Heckklappen und dgl. verwendet, um die Position, die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung des Motors und somit des angetriebenen Bauteils zu erfassen. Als Sensoren, üblicherweise Quadraturkodierer, können beispielsweise Hall-Sensoren, aber auch optische Kodierer, kapazitive und induktive Geber und dgl. verwendet werden. Für diese Sensoren, nämlich für deren Spannungsversorgung, sind ebenso wie für die Ausgangssignale Leitungen zu installieren, die über Kabelbäume zu einem Steuergerät übertragen werden. Die Sensoren können dabei entweder im Motor integriert sein oder auch als so genannte „Stand-alone”-Sensoren ausgeführt sein. Die Leitungen in einem solchen System verursachen Kosten und erhöhen das Gewicht des Fahrzeugs. Überdies vergrößert die zusätzliche Leitung in einem Kabelbaum die Ausfallwahrscheinlichkeit, etwa zufolge der erforderlichen Steckkontakte im Fahrzeug. Hierher gehört auch der weitere Nachteil, dass jede Leitungsverbindung ein technisches Risiko in sich birgt, da jede Leitung gegen Störungen empfindlich ist.
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Aus der
DE 195 27 982 A1 ist es im Zusammenhang mit andersartigen, analogen Sensorsignalen bekannt, den Verdrahtungs- und Montageaufwand bei einem Elektromotor zu reduzieren, indem ein Sensor über zwei Versorgungsleitungen mit einer Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, wobei die Sensorsignale über die beiden Versorgungsleitungen des Sensors übertragen werden. Die endgültigen Sensorsignale werden erst am Ausgang eines Analog/Digital-Wandlers erhalten und in einer Auswerte- oder Steuerelektronik ausgewertet. Die Sensorsignale benötigen zudem zwischen Anlegung an den A/D-Wandler einen Messwiderstand, von dem die Potentiale abgegriffen werden, so dass insgesamt bereits drei Leitungen vorliegen.
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In der
DE 43 08 030 A1 ist weiters eine Vorrichtung zur Erfassung der Bewegung eines Elektromotors gezeigt, welche von einer Betriebsspannungs-Leitung gesonderte Verbindungsleitungen zum Elektromotor aufweist. Die Verbindungsleitungen sind über Gleichrichter-Dioden mit einem ersten bzw. mit einem zweiten Stromversorgungsanschluss einer Sensoranordnung verbunden. Die Sensoranordnung enthält einen Sensor, der einen vom Elektromotor angetriebenen Permanentmagneten aufweist, der mit einem ersten und mit einem zweiten magnetfeldempfindlichen Element zusammenwirkt. Die Lagesignale der Elemente werden aufaddiert und – gesondert von der Stromversorgung – über die Leitung zu einer Auswerteanordnung geführt.
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In der
DE 198 35 377 A1 sind Drehstellungssensoren beschrieben, deren Rechtecksignale zu einem gemeinsamen Drehstellungssignal kombiniert werden, das über eine Verbindungsleitung übertragen wird; die Sensoren sind über zwei gesonderte Versorgungsleitungen mit der Spannungsquelle verbunden.
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In der Vergangenheit wurden verschiedene Wege zur Stromversorgung von gattungsgemäßen Sensoren ebenso wie zur Herausführung von entsprechenden Sensorsignalen beschritten, wie in den 1 bis 4 dargestellt ist, die durchwegs Lösungen gemäß dem Stand der Technik zeigen.
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Beispielsweise ist in 1 eine an sich bekannte Doppelsensoreinheit 1 gezeigt, die zwei Sensoren A, B enthält, deren Ausgangssignale über Transistoren TA bzw. TB und Widerstände RA bzw. RB an Ausgänge 1A und 1B gelegt sind. Zusätzlich sind zur Stromversorgung zwei Leitungen notwendig, nämlich eine gemeinsame Stromversorgungsleitung VBATT sowie eine gemeinsame Masseleitung GND. Bei dieser Ausbildung beinhalten die Datensignale auf den Ausgängen 1A und 1B den vollen Informationsgehalt über Position und Geschwindigkeit des Elektromotors, d. h. genauer des Läufers eines solchen Elektromotors. Eine – herkömmliche – Auswerteelektronik (nicht dargestellt), die mit den Ausgängen 1A und 1B verbunden wird, kann daher beispielsweise die Motorposition und -geschwindigkeit immer korrekt erfassen.
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In 2 ist eine Geschwindigkeits/Richtungs-Sensoreinheit 2 gezeigt, die wiederum zwei unabhängige Sensoren A, B aufweist, die hier über ein Logikmodul 2AB mit vergleichbaren Ausgangstransistoren TS, TD sowie Widerständen RS bzw. RD an Ausgänge 2S bzw. 2D gelegt sind. Das Logikmodul 2AB wertet die Positionssignale der Sensoren A und B unmittelbar zu einem Geschwindigkeitssignal S („Speed”) sowie zu einem Richtungssignal D („Direction”) aus, wobei entsprechende Geschwindigkeits- bzw. Richtungssignale an den Ausgängen 2S und 2D ausgegeben werden. Zusätzlich sind hier wiederum zur Spannungsversorgung eine Stromversorgungsleitung VBATT und eine Masseleitung GND vorhanden, also ebenfalls insgesamt vier Leitungen. Auch hier ist bezüglich einer üblichen Auswerteelektronik die Erfassung der gewünschten Parameter möglich.
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Nachteilig ist bei den beiden bekannten Ausbildungen, dass insgesamt vier Leitungen erforderlich sind, was zu den einleitend angeführten Nachteilen führt.
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In den Ausführungen gemäß 1 und 2 schützen die Widerstände RA, RB bzw. RS, RD, die in Serie mit so genannten „Open Collector”-Ausgängen der Transistoren TA, TB bzw. TS, TD geschaltet sind, die Sensorausgänge gegen einen Kurzschluss nach VBATT.
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In Modifikation der Ausführung gemäß 1 wurde ferner bereits vorgeschlagen, vgl. 3, bei einer vergleichbaren Dual-Sensoreinheit 1' die beiden Sensor-Ausgangssignale als zwei Phasen- verschobene Rechtecksignale auf die Versorgungsströme der Sensoren A, B der Sensoreinheit 1' aufzumodulieren. Für die beiden Sensoren A, B sind somit unabhängige Stromversorgungsleitungen VBATT_A und VBATT_B vorgesehen, und auf die über diese Leitungen geführten Versorgungsströme werden die jeweiligen Rechtecksignale, also Hoch/Niedrig-Pegel, aufmoduliert, was beispielsweise mit Hilfe der Widerstände RA, RB geschehen kann. Dabei können die beiden Widerstände RA und RB gleich sein, also RA = RB = R.
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Anstatt über Widerstände kann die Strommodulation aber auch in an sich herkömmlicher Weise über Stromquellen erfolgen.
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Auch hier beinhalten die Datensignale zwar den vollen Informationsgehalt über Position und Geschwindigkeit des Motors, so dass die Auswerteelektronik die entsprechenden Parameter immer korrekt erfassen kann, jedoch sind noch immer drei Leitungen für diese Sensoreinheit 1' erforderlich.
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In 4 ist eine Variante einer Sensoreinheit 3 mit bloß zwei Leitungen VBATT_A und GND veranschaulicht, wobei in diesem Fall jedoch nur ein einzelner Sensor A in der Sensoreinheit 3 enthalten ist. Das – einzige – Sensor-Ausgangssignal kann beispielsweise wiederum über einen Transistor TA und einen Widerstand RA auf den Versorgungsstrom auf der Stromversorgunsleitung VBATT_A aufmoduliert werden, und als zweite Leitung ist die Masseleitung GND vorhanden.
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Als Alternative könnte die Ausgangsleitung VBATT_A, die direkt mit dem Widerstand RA verbunden ist, durch eine eigene Daten-Ausgangsleitung 3A ersetzt werden, und es könnte eine gesonderte Stromversorgungsleitung VBATT vorgesehen werden, wie in 4 gestrichelt eingezeichnet ist. In letzterem Fall wären somit drei Anschlussleitungen notwendig, im ersteren Fall zwei Anschlussleitungen. Von Nachteil ist aber bei der Variante gemäß 4, dass das ausgegebene Datensignal nicht mehr den vollen Informationsgehalt über Position und Geschwindigkeit beinhaltet. Eine Auswerteelektronik kann daher die Position des Motors nur mehr teilweise korrekt erfassen, und es sind Auslauf- und Reversierschätzer erforderlich, um zu versuchen, die korrekte Position zu schätzen. Wenn beispielsweise im Fall eines nicht angesteuerten Motors Flanken auf der Sensor-Ausgangsleitung VBATT_A oder 3A auftreten, können nur mehr Vermutungen über die Bewegungsrichtung angestellt werden. Im Weiteren werden auch hohe Anforderungen an die Selbsthemmung des Systems gestellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung wie eingangs angegeben vorzuschlagen, bei der es möglich ist, mit einer Mindestanzahl von Anschlussleitungen einer Signaleinheit, insbesondere Sensoreinheit, den vollständigen Informationsgehalt betreffend Übertragung der gewünschten Motorparameter, insbesondere Position und Geschwindigkeit, zu sichern.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung wie in Anspruch 1 definiert vor. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Mit der vorliegenden Vorrichtung ist es möglich, mittels geeigneter Modulation des Versorgungsstroms den vollständigen Informationsgehalt der Signale der Signaleinheit, z. B. im Fall eines Elektromotors betreffend Position, Geschwindigkeit bzw. Drehrichtung (Bewegungsrichtung), zu übertragen. Dabei werden insgesamt nur zwei Leitungen benötigt, um einerseits die Stromversorgung zu realisieren und andererseits eine vollständige Informationserfassung durchzuführen. Zusätzlich wird der Vorteil erzielt, dass weiterhin herkömmliche, bestehende integrierte Schaltungen verwendet werden können und eine einfache Auswertung der Signale, z. B. in einem Steuergerät, möglich ist.
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Von Bedeutung für die Erfindung ist dabei, dass die Rechteck-Ausgangssignale mit unterschiedlichen Amplituden oder Pegeln auf den Versorgungsstrom aufmoduliert werden, so dass in der Auswerteeinheit eine entsprechende Unterscheidung möglich ist. In diesem Zusammenhang ist eine besonders einfache Lösung dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rechtecksignale über voneinander verschiedene Widerstände an die gemeinsame Stromversorgungsleitung angelegt werden. Die beiden Widerstände haben hier somit nicht nur den Zweck, das Aufmodulieren der beiden in der Phase verschobenen Rechtecksignale auf den gemeinsamen Versorgungsstrom zu ermöglichen, sondern überdies auch die Funktion, verschiedene Amplituden der beiden Rechtecksignale sicherzustellen. Im Prinzip ist es aber selbstverständlich auch hier denkbar, die Strommodulation mit Hilfe von entsprechend ausgelegten Stromquellen zu realisieren.
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Um bei der Auswertung die beiden auf den Versorgungsstrom aufmodulierten Rechtecksignale zu trennen, enthält die Auswerteeinheit einen Komparator, von dem ein Eingang mit der Stromversorgungsleitung verbunden ist, wogegen an den anderen Eingang ein vorgegebener Schwellenwert angelegt ist. Der Komparator liefert dabei ein Ausgangssignal, das – bei geeigneter Wahl des Schwellenwerts – das Signal des einen Sensors (nämlich jenes mit der größeren Amplitude) „regeneriert”. In der Auswerteeinheit kann dann im Weiteren bezogen auf dieses Komparator-Ausgangssignal eine Analyse des kombinierten Signals durchgeführt werden, um nicht nur ein entsprechendes Positionssignal, sondern auch ein Geschwindigkeitssignal bzw. ein Richtungssignal herzuleiten.
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Ein geeigneter Schwellenwert wird erhalten, wenn er mit einem Pegel zwischen den beiden Amplituden der beiden Rechtecksignale, zuzüglich der Amplitude des Versorgungsstroms, gewählt wird, wobei der Schwellenwert bevorzugt möglichst in der Mitte der beiden Rechtecksignale, abgesehen vom Versorgungsstrom, liegt.
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Mit Vorteil ist der Ausgang des Komparators mit einem Eingang einer Logikeinheit verbunden, die mit einem weiteren Eingang mit der Stromversorgungsleitung zur Zuführung der auf dem Versorgungsstrom aufmodulierten Rechtecksignale verbunden ist. Diese Logikeinheit kann durch einen Mikrocontroller oder dgl. Baustein gebildet sein, insbesondere einen Mikrocontroller mit einem Interrupt-fähigen Eingang, an den das Ausgangssignal des Komparators angelegt wird.
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Es ist hier weiters von Vorteil, wenn die Logikeinheit eingerichtet ist, die aufmodulierten Rechtecksignale bei steigenden und/oder fallenden Flanken des Komparator-Ausgangssignals durch Vergleich mit vorgegebenen Werten auszuwerten. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Signalerkennung, und z. B. im Fall von Motor-Positionssignalen die genaue Erfassung der Position und in der Folge der Geschwindigkeit des Motors, sowie überdies auch der Richtung der Drehbewegung möglich.
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Die Signale können von unabhängigen Sensoren, z. B. Positionssensoren, stammen, aus deren Positionssignalen die gewünschten Informationen – Position, Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung – hergeleitet werden können, wobei die Ausgangssignale dieser Positionssensoren als Positionssignale an die gemeinsame Versorgungsstromleitung angelegt werden.
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Es ist jedoch auch mit Vorteil möglich, die beiden Signale bereits innerhalb der Signaleinheit einem Logikmodul zuzuführen, ähnlich wie vorstehend anhand der 2 erläutert, wobei dieses Logikmodul zur Herleitung von anderen, durch eine Verknüpfung der ursprünglichen Signale gebildeten Signalen, z. B. Geschwindigkeits- und Drehrichtungssignalen aus Positionssensor-Ausgangssignalen, eingerichtet ist, und wobei diese abgeleiteten Signale als die beiden Rechtecksignale auf den (gemeinsamen) Versorgungsstrom aufmoduliert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
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1 bis 4 schematisch Schaltbilder von Sensoreinheiten gemäß Stand der Technik;
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5 ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Erfassen von Parametern gemäß der Erfindung mit einer Doppelsensoreinheit als Signaleinheit und einer Auswerteeinheit;
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6 als Alternative zu 5 ein Schaltbild einer modifizierten Doppelsensoreinheit, mit einem an die unabhängigen Sensoren angeschlossenen Logikmodul;
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7 ein Zeitdiagramm für die Doppelsensoreinheit gemäß 5, zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß 5;
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8 ein Schema, das in modifizierter Weise die Funktion dieser Vorrichtung und dabei insbesondere jene der darin enthaltenen Auswerteeinheit veranschaulicht; und
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9 in einem Zeitdiagramm ähnlich 7 die Abläufe, wenn eine Doppelsensoreinheit gemäß 6 in der Vorrichtung gemäß 5 eingesetzt wird.
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Die 1 bis 4 wurden bereits vorstehend erläutert.
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5 zeigt als bevorzugtes Beispiel einer Vorrichtung 10 zur Erfassung von Quadratursignalen eine Vorrichtung zum Erfassen von Parametern eines Läufers (Rotors) eines Elektromotors (nicht näher dargestellt), wobei insbesondere die Position, die Geschwindigkeit und die Drehrichtung des Läufers des Elektromotors zu erfassen sind. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung 10 als Signaleinheit eine Doppelsensoreinheit 11 auf, die im Prinzip ähnlich wie jene gemäß 2 ausgebildet ist, mit dem Unterschied jedoch, dass nur zwei Anschlussleitungen VBATT_A&B sowie GND (Masseleitung) vorhanden sind.
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Im Einzelnen weist die Doppelsensoreinheit 11 zwei unabhängige Sensoren A, B auf, wie etwa Hall-Sensoren, optische Kodierer etc., und die Ausgangssignale dieser Sensoren A, B werden beispielsweise über Transistoren TA, TB und Widerstände RA, RB der Stromversorgungsleitung VBATT_A&B zugeführt, wobei mit Hilfe der Widerstände RA, RB ein Aufmodulieren der relativ zueinander in der Phase verschobenen rechteckigen Ausgangssignale der Sensoren A, B bzw. der nachgeschalteten Verstärkertransistoren TA, TB auf den Versorgungsstrom erfolgt. Um die beiden Rechtecksignale bei der Auswertung unterscheiden zu können, werden sie mit verschiedenen Amplituden oder Pegeln auf den Versorgungsstrom aufmoduliert, und demgemäß sind hier die Widerstandswerte der Widerstände RA und RB voneinander verschieden; beispielsweise können die Widerstandswerte bzw. die Pegel der beiden Rechtecksignale um einen Faktor von ca. 1:2 unterschiedlich sein, d. h. die Amplitude des Rechtecksignals betreffend den Sensor A kann beispielsweise ungefähr doppelt so groß sein wie die Amplitude des Rechtecksignals betreffend den Sensor B.
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Anstatt der gezeigten Modulation des Versorgungsstroms mit Hilfe der Widerstände RA, RB kann selbstverständlich auch hier eine Modulation mit Hilfe von Stromquellen erfolgen, was an sich bekannt und hier nicht näher zu erläutern ist.
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Die Leitung bzw. Klemme VBATT_A&B ist über einen Widerstand 12 in herkömmlicher Weise mit einer Spannungsquelle 13, z. B. dem Bordnetz, d. h. der Batterie, eines Kraftfahrzeugs, verbunden, wobei mit dieser Spannungsquelle 13 auch die gemeinsame Masseleitung GND („Ground”) verbunden ist. Über eine Leitung 14, die das analoge, modulierte Stromsignal führt, ist eine Logikeinheit 15 einer Auswerteeinheit 16 mit einem Eingang 14' mit der Klemme VBATT_A&B verbunden. Ein weiterer Eingang 17' ist mit dem Ausgang eines Komparators 17 verbunden, der ein digitales Komparator-Ausgangssignal entsprechend dem von der Leitung VBATT_A&B zugeführten modulierten Signal, s. Eingang 18 des Komparators 17, in Relation zu einem Schwellenwert X, der einem Referenzeingang 19 des Komparators 17 mit Hilfe einer Schwellenwert-Vorgabeeinheit 20 zugeführt wird, führt.
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In 6 ist als Signaleinheit eine modifizierte Doppelsensoreinheit 21 gezeigt, bei der – vergleichbar 2 – ein Logikmodul 2AB an die beiden unabhängigen Sensoren A und B angeschlossen ist, um so ein Geschwindigkeitssignal S („Speed”) sowie ein Richtungssignal D („Direction”) zu erhalten; diese Signale S, D werden wiederum über Transistoren TS, TD sowie – verschieden hohe – Widerstände RS, RD der Stromversorgungsleitung zugeführt und auf den Versorgungsstrom – analog wie bei der Ausführung gemäß 5 – aufmoduliert. Auch hier reichen somit zwei Anschlussleitungen – allgemein VBATT und GND – aus, um einerseits die Sensoreinheit 21 mit Strom zu versorgen und andererseits alle Informationen aus der Sensoreinheit 21 herauszuführen und in die Auswerteeinheit (16 in 5) zu übertragen.
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In 7 ist in vier Diagramm-Zeilen 7.1, 7.2, 7.3 und 7.4 übereinander die Betriebsweise der Vorrichtung 10 gemäß 5 anhand von vier Zeitdiagrammen veranschaulicht. Im Einzelnen sind dabei in der Zeile 7.1 der Versorgungsstrom I0 für die Sensoreinheit 11 (bzw. 21) und darüber das vom Sensor A herrührende Rechtecksignal, der Strom IA, veranschaulicht. Darunter ist in der Zeile 7.2 in einem entsprechenden Zeitdiagramm der Strom (das Rechtecksignal) des Sensors B, also der Strom IB, dargestellt. In der dritten Zeile 7.3 sind alle Ströme bzw. Signale der Zeilen 7.1 und 7.2 übereinander kombiniert (Strom IK) veranschaulicht, d. h. es ist das Ergebnis der Aufmodulation der Rechtecksignale (Sensorsignale) IA und IB auf den Versorgungsstrom I0 gezeigt, wobei weiters der Schwellenwert X des Komparators 17 veranschaulicht ist.
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In der untersten Zeile 7.4 des Gesamtdiagramms von 7 ist schließlich das Ausgangssignal V des Komparators 17 gezeigt, wobei es sich um ein Impulssignal mit einheitlichem Pegel handelt, welches, was das Auftreten der Impulse betrifft, das Signal des Sensors A regeneriert, vgl. die Impulse des Stromsignals IA in Zeile 7.1. Dies wird durch entsprechende Wahl des Schwellenwerts X erreicht, wobei für diesen Schwellenwert X beispielsweise gilt: X = (IA + IB)/2 + I0.
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In 7 sind zwei Situationen, entsprechend zwei verschiedenen Drehrichtungen I und II, nebeneinander gezeigt, um zu veranschaulichen, wie die Auswerteeinheit 16, die im Wesentlichen durch die Logikeinheit 15 und den Komparator 17 gebildet ist, je nach Einstellung bei den ansteigenden Flanken oder aber bei den abfallenden Flanken der Impulse des Komparator-Ausgangssignals V eine Auswertung des kombinierten Signals auf der Leitung 14 vornimmt. Wenn beispielsweise während der ansteigenden Flanke des Komparator-Ausgangssignals V bzw. des Rechtecksignals des Sensors A – s. die Abtastzeitpunkte 23 in 7 – der Pegel des Rechtecksignals des Sensors B überprüft wird, und der Pegel des Rechtecksignals des Sensors B (s. Strom IB in der Zeile 7.2 von 7) niedrig ist, dann liegt eine erste Drehrichtung – Fall I – vor; ist jedoch der Pegel des Rechtecksignals des Sensors B hoch (d. h. die Impulse IB eilen den Impulsen IA vor), dann liegt die entgegengesetzte Drehrichtung II vor. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Auswertung durch die fallende Flanke des Rechtecksignals des Sensors A bzw. des Komparator-Ausgangssignals V getriggert werden, s. die Abtastzeitpunkte 24 in 7. Wenn sich hier herausstellt, dass der Pegel des Signals des Sensors B zu den Abtastzeitpunkten 24 hoch ist, liegt die Drehrichtung I vor, ist der Pegel des Signals des Sensors B jedoch niedrig, liegt die Drehrichtung II vor.
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Dieser Ablauf ist, was die Ansteuerung und Arbeitsweise der Logikeinheit 15 betrifft, etwas modifiziert in 8 gezeigt. Dabei ist mit einem Feld 25 die Zuführung des kombinierten Stroms (am Eingang 14' der Logikeinheit 15 gemäß 5) und mit dem Feld 26 die Übertragung des Ausgangs-Zustands des Komparators 17 (am Eingang 17' der Logikeinheit 15) veranschaulicht. Dieser Komparator-Zustand, d. h. das Komparator-Ausgangssignal V gemäß 7, kann direkt als Positionssignal verwendet werden, wie in 8 mit einem Block 27 veranschaulicht ist.
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Im Hinblick auf die Ermittlung der Drehrichtung werden aus Sicherheitsgründen bevorzugt beide vorstehend anhand der 7 erläuterten Varianten, mit einer Berechnung ausgelöst durch eine ansteigende Flanke des Impulssignals V und eine Berechnung ausgelöst durch die fallende Flanke, in Kombination durchgeführt, vgl. die beiden Äste 28 und 29 in 8. Mit den Blöcken 30 bzw. 31 ist dabei die Verwendung der ansteigenden Flanke (Block 30) bzw. der fallenden Flanke (Block 31) veranschaulicht. Der kombinierte Strom IK wird sodann zu Vergleichszwecken der Logikeinheit 15 am Eingang 14' zugeführt und in der Logikeinheit 15 entsprechend den Blöcken 32 bzw. 33 mit vorgegebenen Werten IO + IA + IB – T bzw. IO + T verglichen, wobei die Ströme IO, IA und IB die Bedeutung wie vorstehend anhand der 7 erläutert haben und mit T eine Toleranzgröße im Hinblick auf Bauteiltoleranzen in der Schaltung berücksichtigt ist. Stellt sich beim Vergleich gemäß Block 32 heraus, dass der Wert IK des kombinierten Stroms nicht größer als der vorgegebene Wert IO + IA + IB – T ist, s. Ausgang N, so wird auf die Drehrichtung I entschieden (Ausgangsblock 34). Trifft jedoch die Bedingung IK > IO + IA + IB – T zu, s. Ausgang Y des Blocks 32, so wird auf die Drehrichtung II entschieden (Ausgangsblock 35).
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Im Fall der Triggerung der Auswertung durch die fallenden Flanken des Komparator-Ausgangssignals, s. Ast 29 in 8, wird eine Drehrichtung I festgestellt, wenn IK nicht kleiner als IO + T ist; im anderen Fall wird auf die Drehrichtung II entschieden, s. die Ausgangsblöcke 36 und 37 in Entsprechung zu den Ausgangsblöcken 34, 35 im Ast 28.
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In 9 ist in einem kombinierten Zeitdiagramm ähnlich 7 die Situation bei Verwendung einer modifizierten Doppelsensoreinheit gemäß 6 veranschaulicht, bei der als Ausgangssignale der Sensoreinheit 21 einerseits ein Geschwindigkeitssignal – Strom IS – und andererseits ein Richtungssignal – Strom TD – erhalten werden, vgl. die Zeilen 9.1 und 9.2 von 9. Mit den Punkten 41, 42, 43 und 44 in der Zeile 9.2 von 9 ist jeweils eine Drehrichtungsumkehr des nicht näher gezeigten Motors veranschaulicht. In der Zeile 9.3 ist wiederum der kombinierte Strom IK gezeigt, der sich aus den Anteilen IO (Versorgungsstrom), IS (Geschwindigkeitssignal-Strom) und ID (Richtungssignal-Strom) zusammensetzt. Ähnlich wie in 7 sind wiederum Abtastzeitpunkte 23 (für eine Abtastung bei steigenden Flanken des Komparator-Ausgangssignals V, vgl. Zeile 9.4, bzw. des Geschwindigkeits-Stromsignals IS) und bei 24 die Abtastzeitpunkte bei den entsprechenden abfallenden Flanken dieser Impulse veranschaulicht. In entsprechender Weise können hier somit nicht nur die Informationen betreffend die Geschwindigkeit (durch Regenerieren der Stromimpulse IS aufgrund der Komparator-Ausgangsimpulse, Zeile 9.4), sondern auch die Informationen betreffend die jeweilige Drehrichtung des Motors, in einer Weise ähnlich wie vorstehend anhand der 7 und 8 beschrieben, hergeleitet werden.
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Auch kann hier die Auswerteeinheit 16 (s. 5) aufgrund der Geschwindigkeitsdaten und der Drehrichtungsdaten die Position des Motors immer korrekt erfassen.
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In allen vorstehend beschriebenen Fällen wird ein kombiniertes Signal über eine einzige Leitung VBATT, statt wie früher über zwei gesonderte Leitungen, zur eigentlichen Auswerteeinheit 16 transportiert. Im Fall der modifizierten Signal- bzw. Sensoreinheit 21 gemäß 6 ist zu beachten, dass die Widerstände RS und RD so gewählt werden sollten, dass die Amplitude des Signals in allen Situationen der Motordrehrichtungen über die Schwelle X des Komparators 17 kommt. Dadurch ist auch hier sichergestellt, ähnlich wie im Fall der 7, dass das Komparator-Ausgangssignal V dem Geschwindigkeitssignal gemäß der Zeile 9.1 in 9 entspricht.
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Wie somit ersichtlich wird die Zahl der zu verwendenden Leitungen durch die beschriebene Technologie reduziert, und zwar auf das Minimum der beiden zur Stromversorgung grundsätzlich notwendigen zwei Leitungen. Durch diese geringe Anzahl an Leitungen können auch Steckerpins auf der Seite der Sensoreinheiten ebenso wie auf der Seite der Auswerteeinheit eingespart werden, was zu einem kleineren Steckervolumen und damit zu einem geringeren Platzbedarf führt. Weiters wird durch die Reduktion der Leitungen und Steckerpins auch eine Gewichtsreduktion, ferner eine geringere Ausfallswahrscheinlichkeit und eine Verringerung des notwendigen Bauraums erreicht. Diese Vorteile führen in weiterer Folge auch zu einer größeren Flexibilität und zu geringeren Kosten.
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Diese Vorteile werden in entsprechender Weise auch dann erzielt, wenn ganz allgemein Quadratursignale von einer Signaleinheit geliefert und ausgewertet werden sollen. Spezifisch für die Erzielung der Vorteile ist in erster Linie die beschriebene Form der „Kodierung” der mindestens zwei Signale der Signaleinheit, wobei hier außer einer Sensoreinheit, wie vorstehend beschrieben, auch andere Messmittel, wie ein Glasmaßstab etc., als Ausgangspunkt für die Signale vorliegen können. Bevorzugt wird jedoch die Erfindung im Bereich von Kraftfahrzeugen, und hier wiederum insbesondere bei der Erfassung von Parametern, wie Position, Drehrichtung oder Geschwindigkeit, eines Läufers eines Elektromotors angewandt.
