DE102008062452A1 - Method for controlling pulse-duty factor of periodic signal during regulation of speed and position of rotary motor shaft of engine of machine tool, involves correcting pulse-duty factor based on charging condition of capacitors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Tastverhältnisses wenigstens eines periodischen Signals nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Regelung des Tastverhältnisses.The The invention relates to a method for controlling the duty cycle at least one periodic signal according to the preamble of claim 1 and a device for controlling the duty cycle.
Bei einem derartigen Verfahren wird anhand des Verhältnisses der Halbwellendauern zweier Halbwellen eines periodischen Signals das Tastverhältnis auf einen vorgegebenen Sollwert korrigiert.at Such a method is based on the ratio the half-wave durations of two half-waves of a periodic signal corrected the duty cycle to a predetermined setpoint.
Bei der Geschwindigkeitsregelung eines Motors wird üblicherweise eine Drehbewegung eines drehbeweglichen Teils des Motors (z. B. der Motorwelle) durch Erfassen zweier zueinander um 90° phasenverschobener periodischer Sinussignale ermittelt. Die Sinussignale können beispielsweise durch versetzt angeordnete, die Bewegung des bewegten Teils aufnehmende Sensoren (z. B. Hall-Sensoren) erzeugt werden, die jeweils ein in etwa sinusförmiges, mit der Drehbewegung des Teils korreliertes Signal generieren. Da die generierten Signale jedoch in ihrer Amplitude, ihrer Phase und ihrem Gleichanteil (Offset) fehlerhaft und zudem in ihrer Form verzerrt sein können, müssen die Signale korrigiert werden, um die Geschwindigkeit und die Position des drehbeweglichen Teils exakt erfassen zu können.at The speed control of an engine is usually a rotational movement of a rotatable part of the engine (eg. the motor shaft) by detecting two mutually phase-shifted by 90 ° periodic sinusoidal signals determined. The sinusoidal signals can for example, by staggered, the movement of the moving part receiving sensors (eg, Hall sensors) are generated, respectively an approximately sinusoidal, with the rotational movement of the part Generate correlated signal. However, the generated signals in their amplitude, their phase and their DC component (offset) can be flawed and also distorted in their shape, the signals must be corrected to the speed and to be able to detect the position of the rotatable part exactly.
Einfache Korrekturverfahren gleichen beispielsweise die Amplituden einer positiven und einer negativen Halbwelle des periodischen Signals aneinander an, indem das Signal durch Anpassung des Gleichanteils (Offset) insgesamt verschoben wird. Die Erfassung von Signalfehlern erfolgt dabei lediglich punktuell mit einem festen Takt oder an festen Winkelpositionen, so dass bei verzerrten, von einer Sinusform stark abweichenden Signalen unter Umständen ein falscher Korrekturwert ermittelt wird, der die Signalform eher verschlechtert und die Genauigkeit in der Bestimmung der Geschwindigkeit und der Position des drehbeweglichen Teils herabsetzt.easy Correction methods, for example, resemble the amplitudes of a positive and one negative half cycle of the periodic signal to each other by the signal by adjusting the DC component (Offset) is shifted in total. The detection of signal errors takes place only selectively with a fixed clock or on fixed angular positions, so that when distorted, from a sinusoidal shape strongly deviating signals may be a wrong one Correction value is determined, which deteriorates the waveform rather and the accuracy in determining the speed and position of the rotatable part decreases.
Um eine exakte Bestimmung der Geschwindigkeit und der Position des drehbeweglichen Teils des Motors zu gewährleisten, werden daher die erzeugten periodischen Signale derart geregelt und korrigiert, dass ihr Tastverhältnis einem vorbestimmten Sollwert entspricht.Around an exact determination of the speed and position of the Rotatable part of the engine to ensure therefore, the generated periodic signals are regulated and corrected in this way, that their duty cycle corresponds to a predetermined desired value.
Unter dem Tastverhältnis ist hier das Verhältnis der zeitlichen Dauer (Halbwellendauer) zweier Halbwellen des periodischen Signals zu verstehen. Bei einem Tastverhältnis von 1:1 sind die Halbwellendauern der Halbwellen des periodischen Signals identisch und die Nulldurchgänge des periodischen Signals weisen denselben Abstand auf.Under the duty ratio here is the ratio of temporal duration (half-wave duration) of two half-waves of the periodic To understand signals. At a duty cycle of 1: 1 Half-wave durations of half-waves of the periodic signal are identical and the zero crossings of the periodic signal the same distance.
Bei
einem aus der
Bei
einem aus der
Herkömmliche Verfahren, die zur Bestimmung und Korrektur des Tastverhältnisses einen Zähler einsetzen, der eine Differenz zwischen den Halbwellendauern zweier Halbwellen ermittelt, weisen eine Frequenzabhängigkeit auf, bedingt dadurch, dass bei hohen Frequenzen des zu korrigierenden periodischen Signals die Differenz der Halbwellendauern gering ist, obwohl das Tastverhältnis gegebenenfalls stark vom einzustellenden Sollwert abweicht. Der in der Regel linear unter Verwendung eines festen Taktes arbeitende Zähler kann eine solch geringe Differenz der Halbwellendauern nicht mit hinreichender Genauigkeit erfassen, so dass die Empfindlichkeit der Tastverhältniskorrektur mit steigender Frequenz abnimmt.conventional Method for determining and correcting the duty cycle insert a counter that represents a difference between the half-wave durations detected two half-waves, have a frequency dependence due to the fact that at high frequencies of the to be corrected periodic signal, the difference of the half-wave durations is low, although the duty cycle may be heavily dependent on the set Setpoint deviates. The usually linear using a fixed clock counter can be such a low Difference of half-wave durations not with sufficient accuracy capture, so the sensitivity of the duty cycle correction decreases with increasing frequency.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Tastverhältnisses wenigstens eines periodischen Signals zu schaffen, die eine von der Frequenz des periodischen Signals weitestgehend unabhängige Tastverhältniskorrektur mit hinreichender Empfindlichkeit auch bei hohen Frequenzen erlauben.Of the The present invention is based on the object, a method and a device for controlling the duty cycle to create at least one periodic signal, one of the frequency of the periodic signal largely independent Duty cycle correction with sufficient sensitivity even at high frequencies.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zur Bestimmung eines Kennwerts für die Halbwellendauer einer Halbwelle zur Korrektur des Tastverhältnisses
- – ein Kondensator in einen Ausgangszustand gebracht wird, in dem der Kondensator geladen ist,
- – der Kondensator während der Halbwellendauer der Halbwelle ausgehend von dem Ausgangszustand entladen wird und
- – anhand des Ladezustands des Kondensators am Ende der Halbwelle, der einen Kennwert für die Halbwellendauer der Halbwelle darstellt, das Tastverhältnis korrigiert wird.
- A capacitor is brought into an initial state in which the capacitor is charged,
- - The capacitor is discharged during the half-wave duration of the half-wave starting from the initial state and
- - Based on the state of charge of the capacitor at the end of the half-wave, a characteristic value for represents the half-wave duration of the half-wave, the duty cycle is corrected.
Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, anstelle eines Zählers zur (linearen) Bestimmung der Halbwellendauer einer Halbwelle eine Schaltungsanordnung mit einem Kondensator zu verwenden und die Kennlinie des Entladeverhaltens des Kondensators auszunutzen, um insbesondere bei periodischen Signalen hoher Frequenz eine hinreichende Genauigkeit in der Tastverhältniskorrektur zu erreichen. Der Kondensator wird zur Bestimmung eines Kennwerts für die Halbwellendauer einer Halbwelle zunächst durch Anlegen einer Spannung in einen definierten Ausgangszustand geladen. Während der Halbwellendauer der Halbwelle wird der Kondensator dann entladen und befindet sich am Ende der Halbwelle in einem Ladezustand, in dem noch Restladung in dem Kondensator gespeichert ist. Dieser Ladezustand hängt von der Halbwellendauer ab, die die Zeit vorgibt, während derer sich der Kondensator entladen kann.The The present invention is based on the idea, instead of a Counter for (linear) determination of the half-wave duration of a Half-wave to use a circuit arrangement with a capacitor and to exploit the characteristic of the discharging behavior of the capacitor, in particular for periodic signals of high frequency sufficient Accuracy in the duty cycle correction to achieve. The capacitor is used to determine a characteristic value for the half-wave duration of a half wave first by applying a voltage loaded in a defined initial state. During the Half-wave duration of the half-wave, the capacitor is then discharged and is at the end of the half wave in a state of charge, in the remaining charge is stored in the capacitor. This charge state depends on the half-wave duration, which dictates the time, during which the capacitor can discharge.
Um die Genauigkeit in der Tastverhältniskorrektur insbesondere bei hohen Frequenzen des periodischen Signals zu erhöhen, wird die (negativ) exponentielle Kennlinie des Kondensators ausgenutzt, die bedingt, dass sich der Kondensator während der zu erfassenden Halbwellendauer zunächst vergleichsweise schnell entlädt, die Entladegeschwindigkeit jedoch mit der Zeit abnimmt. Daraus ergibt sich, dass bei Signalen hoher Frequenz (deren Halbwellen eine kleine Halbwellendauer aufweisen) eine geringe zeitliche Differenz der Halbwellendauer zweier Halbwellen zu einem großen Unterschied in den Ladezuständen am Ende der jeweiligen Halbwelle führt.Around the accuracy in the duty cycle correction in particular to increase at high frequencies of the periodic signal, the (negative) exponential characteristic of the capacitor is used, the conditionally that the capacitor is to be detected during the Half-wave duration initially relatively quickly discharges, however, the discharge rate decreases with time. This results in, that for signals of high frequency (their half-waves a small half-wave duration have) a small time difference of the half-wave duration two half-waves to a big difference in the charge states at the end of the respective half wave leads.
Grundsätzlich ist möglich, anhand lediglich eines Kondensators eine Korrektur des Tastverhältnisses eines zwei Halbwellen aufweisenden periodischen Signals durchzuführen. Hierzu kann zunächst über den Kondensator der Kennwert für die Halbwellendauer der ersten Halbwelle bestimmt und mittels eines so genannten Sample & Hold-Gliedes zwischengespeichert werden. Anschließend wird mit demselben Kondensator der Kennwert für die zweite Halbwellendauer ermittelt und, wenn beide Kennwerte zur Verfügung stehen, das Tastverhältnis korrigiert. Alternativ ist auch möglich, die den Kennwerten entsprechenden Ladezustände des Kondensators am Ende der ersten Halbwelle und am Ende der zweiten Halbwelle unter Verwendung eines Analog-Digital-Wandlers jeweils zu digitalisieren und digital zu verarbeiten.in principle is possible, based on just a capacitor, a correction the duty cycle of a two half-waves having periodic signal. This can be done first over the capacitor is the characteristic value for the half-wave duration of the determined first half wave and by means of a so-called sample & hold member be cached. Subsequently, with the same Capacitor the parameter for the second half-wave duration determined and, if both characteristic values are available, corrected the duty cycle. Alternatively, it is also possible the charge states corresponding to the characteristic values of the capacitor at the end of the first half-wave and at the end of the second half-wave under Using an analog-to-digital converter to digitize each and digitally process.
Um das Tastverhältnis zu korrigieren, sind vorteilhafterweise zwei Kondensatoren vorgesehen, von denen ein erster Kondensator einen Kennwert für die Halbwellendauer einer ersten Halbwelle und ein zweiter Kondensator einen Kennwert für die Halbwellendauer einer zweiten, von der ersten Halbwelle unterschiedlichen Halbwelle liefert. Die beiden Halbwellen stellen eine positive und eine negative Halbwelle des periodischen Signals dar, deren Tastverhältnis beispielsweise auf einen Wert von 1:1 geregelt werden soll. Im Rahmen der Tastverhältniskorrektur wird während der Halbwellendauer der ersten Halbwelle der erste Kondensator und während der Halbwellendauer der zweiten Halbwelle der zweite Kondensator entladen. Der Ladezustand des ersten Kondensators am Ende der ersten Halbwelle gibt einen Kennwert für die Halbwellendauer der ersten Halbwelle an, während der Ladezustand des zweiten Kondensators am Ende der zweiten Halbwelle einen Kennwert für die Halbwellendauer der zweiten Halbwelle liefert. Die Ladezustände der Kondensatoren am Ende der beiden Halbwellen werden dann in den Kondensatoren gespeichert, und anhand der Differenz der Ladezustände der beiden Kondensatoren wird das Tastverhältnis korrigiert.Around to correct the duty cycle, are advantageous two capacitors are provided, one of which is a first capacitor a characteristic value for the half-wave duration of a first half-wave and a second capacitor a characteristic for the half-wave duration a second half-wave different from the first half-wave supplies. The two half waves represent a positive and a negative Half-wave of the periodic signal whose duty cycle, for example to be regulated to a value of 1: 1. As part of the duty cycle correction is during the half-wave duration of the first half of the first capacitor and during the half-wave duration of the second Half wave discharged the second capacitor. The state of charge of the first Capacitor at the end of the first half-wave gives a characteristic value for the half-wave duration of the first half-wave, while the State of charge of the second capacitor at the end of the second half cycle a characteristic value for the half-wave duration of the second half-wave supplies. The charge states of the capacitors at the end of the two Halfwaves are then stored in the capacitors, and based on the difference of the charge states of the two capacitors the duty cycle is corrected.
Zur Korrektur des Tastverhältnisses kann anhand der Differenz der Ladezustände der Kondensatoren ein Stellsignal erzeugt werden. Die Ladezustände der Kondensatoren können dabei über mindestens einen Komparator miteinander verglichen werden, wobei abhängig vom Ausgangswert des mindestens einen Komparators das Stellsignal den Zählerwert eines Korrekturzählers zur Korrektur des Tastverhältnisses inkrementiert, dekrementiert oder unverändert lässt. In Abhängigkeit von dem Zählerwert des Korrekturzählers wird beispielsweise der Gleichanteil (Offset) des zu korrigierenden periodischen Signals angepasst, wobei die Korrektur so oft wiederholt wird, bis das Tastverhältnis den gewünschten Sollwert erreicht hat.to Correction of the duty cycle can be based on the difference the charge states of the capacitors generates a control signal become. The charge states of the capacitors can be compared with each other via at least one comparator, being dependent on the output value of the at least one comparator the control signal the counter value of a correction counter incremented to correct the duty cycle, decremented or unchanged. Dependent on from the counter value of the correction counter becomes, for example the DC component (offset) of the periodic signal to be corrected adjusted, the correction being repeated until the duty cycle has reached the desired setpoint.
Vorteilhafterweise werden die Ladezustände der Kondensatoren über zwei parallele Komparatoren miteinander verglichen, wobei anhand der Ausgangswerte der zwei Komparatoren das Stellsignal den Zählerwert eines Korrekturzählers
- – inkrementiert, wenn die Differenz der Ladezustände der Kondensatoren eine positive Relevanzschwelle überschreitet,
- – dekrementiert, wenn die Differenz der Ladezustände der Kondensatoren eine negative Relevanzschwelle unterschreitet,
- – unverändert lässt, wenn die Differenz der Ladezustände der Kondensatoren zwischen der positiven Relevanzschwelle und der negativen Relevanzschwelle liegt.
- Incremented when the difference in the charge states of the capacitors exceeds a positive relevance threshold,
- - decrements when the difference in the charge states of the capacitors falls below a negative relevance threshold,
- - Leaves unchanged if the difference between the states of charge of the capacitors lies between the positive relevance threshold and the negative relevance threshold.
Am ersten Komparator können hierzu beispielsweise ein Spannungssignal des ersten Kondensators (positiver Eingang des ersten Komparators) und ein um die negative Relevanzschwelle erhöhtes Spannungssignal des zweiten Kondensators (negativer Eingang des ersten Komparators) anliegen. Am zweiten Komparator liegen umgekehrt das Spannungssignal des zweiten Kondensators (positiver Eingang des zweiten Komparators) und das um die positive Relevanzschwelle erhöhte Spannungssignal des ersten Kondensators (negativer Eingang des zweiten Komparators) an.For this purpose, for example, a voltage signal of the first capacitor (positive input of the first comparator) and a voltage signal of the second capacitor (negative input of the first comparator) increased by the negative relevance threshold can be applied to the first comparator On the other hand, the second comparator receives the voltage signal of the second capacitor (positive input of the second comparator) and the voltage signal of the first capacitor (negative input of the second comparator) increased by the positive relevance threshold.
Zur Korrektur des Tastverhältnisses des periodischen Signals wird aus dem periodischen Signal bevorzugt ein Rechtecksignal gebildet und anhand des Rechtecksignals das Tastverhältnis korrigiert. Der Kondensator kann in einer Schaltungsanordnung mit Schaltern verschaltet sein, die das Laden und Entladen des Kondensators steuern und deren Schaltzustände zum Laden und Entladen des Kondensators über eine Steuerlogik geschaltet werden. Aus dem Rechtecksignal ermittelt die Steuerlogik dabei die Flanken des Rechtecksignals und schaltet die Schalter anhand der Flanken, um den Kondensator aufzuladen und einen Entladevorgang zu beginnen und zu beenden.to Correction of the duty cycle of the periodic signal a rectangular signal is preferably formed from the periodic signal and corrected by the square wave signal the duty cycle. Of the Capacitor can be connected in a circuit arrangement with switches be that control the charging and discharging of the capacitor and their switching states for charging and discharging the capacitor via a control logic be switched. The control logic determines from the square wave signal doing the flanks of the square wave signal and switches the switches using the flanks to charge the capacitor and a discharge process to start and finish.
Beispielsweise kann der Kondensator zum Laden über einen ersten Schalter mit einer Ausgangsspannung verbunden werden, die den Kondensator in einen Ausgangszustand mit einer vorbestimmten Ladung bringt. Zum Entladen wird der erste Schalter geöffnet, und der Kondensator wird über einen zweiten Schalter mit einem Widerstand verbunden, so dass der Kondensator zusammen mit dem Widerstand ein RC-Glied bildet. Über den Widerstand wird der Kondensator entladen, wobei am Ende der Halbwelle – bestimmt durch die Steuerlogik anhand der entsprechenden Flanke des Rechtecksignals – auch der zweite Schalter geöffnet und der Ladezustand am Ende der Halbwelle somit in dem Kondensator gespeichert wird.For example The capacitor can be charged via a first switch be connected to an output voltage which is the capacitor into an initial state with a predetermined charge. To unload the first switch is opened, and the Capacitor is connected via a second switch with a Resistor connected so that the capacitor together with the resistor forms an RC element. About the resistor is the capacitor discharged, taking at the end of the half-wave - determined by the control logic based on the corresponding edge of the square wave signal - too the second switch is open and the charge state at the end the half-wave is thus stored in the capacitor.
Bei einem vorteilhaften Verfahren zur Korrektur des Tastverhältnisses wird das Tastverhältnis abwechselnd anhand des Verhältnisses der Halbwellendauer einer positiven Halbwelle zur Halbwellendauer einer folgenden negativen Halbwelle und des Verhältnisses der Halbwellendauer einer negativen Halbwelle zur Halbwellendauer einer folgenden positiven Halbwelle korrigiert.at an advantageous method for correcting the duty cycle the duty cycle is alternately based on the ratio the half-wave duration of a positive half-wave to the half-wave duration a subsequent negative half wave and the ratio the half-wave duration of a negative half-wave to the half-wave duration a subsequent positive half wave corrected.
Diesem liegt der Gedanke zugrunde, eine Korrektur des Tastverhältnisses nicht feststehend anhand des Verhältnisses einer positiven zu einer negativen Halbwellendauer (oder umgekehrt) vorzunehmen, sondern alternierend. In einem ersten Schritt wird somit beispielsweise zunächst anhand des Verhältnisses der Halbwellendauer einer positiven Halbwelle zur Halbwellendauer einer nachfolgenden negativen Halbwelle das Tastverhältnis korrigiert. Anschließend wird umgekehrt das Tastverhältnis anhand des Verhältnisses der Halbwellendauer einer negativen Halbwelle zur Halbwellendauer einer nachfolgenden positiven Halbwelle korrigiert. Anschließend wird wieder eine positive Halbwelle zu einer negativen, dann eine negative zu einer positiven Halbwelle in Bezug gesetzt usw.this the idea is based on a correction of the duty cycle not fixed by the ratio of a positive one to make a negative half-wave duration (or vice versa), but alternating. For example, in a first step first on the basis of the ratio of the half-wave duration a positive half-wave to the half-wave duration of a subsequent negative half-wave corrected the duty cycle. Subsequently vice versa, the duty cycle is based on the ratio the half-wave duration of a negative half-wave to the half-wave duration a subsequent positive half wave corrected. Subsequently becomes again a positive half wave to a negative, then a negative related to a positive half wave, etc.
Die so durchgeführte alternierende Tastverhältniskorrektur hat den Effekt, dass bei einer Frequenzänderung des zu korrigierenden periodischen Signals – beispielsweise bei einer Frequenzsteigerung infolge eines Beschleunigens eines zu erfassenden bewegten Teils eines Motors – eine Korrektur in unterschiedliche Richtungen vorgenommen und so insgesamt eine fehlerhafte Tastverhältniskorrektur infolge eines frequenzveränderlichen Signals vermieden wird.The so performed alternating duty cycle correction has the effect that when a frequency change of corrective periodic signal - for example at a frequency increase due to an acceleration of a to be detected moving part of an engine - a correction in different Directions made and so a total erroneous duty cycle correction avoided due to a frequency-variable signal becomes.
Beispielsweise werden bei einem periodischen Signal mit sich steigernder Frequenz die Halbwellendauern aufeinander folgender Halbwellen immer kürzer. Durch die alternierende Tastverhältniskorrektur wird dann zunächst ein zur großes Tastverhältnis, im nächsten Schritt ein zu kleines Tastverhältnis, dann wieder ein zu großes Tastverhältnis usw. ermittelt, so dass die Tastverhältniskorrektur mit unterschiedlicher Polarität erfolgt und sich insgesamt ausgleicht.For example become with a periodic signal with increasing frequency the half-wave durations of successive half waves are getting shorter and shorter. The alternating duty cycle correction then becomes first to the large duty cycle, too small a duty cycle in the next step, then again too large a duty cycle, etc. determined, so that the duty cycle correction with different Polarity occurs and balances overall.
Anhand des jeweiligen Verhältnisses der Halbwellendauern des periodischen Signals kann ein Stellsignal zur Korrektur des Tastverhältnisses des periodischen Signals erzeugt werden, wobei abhängig von dem jeweiligen Verhältnis der Halbwellendauern das Stellsignal den Zählerwert eines Korrekturzählers zur Korrektur des Tastverhältnisses des periodischen Signals inkrementiert, dekrementiert oder unverändert lässt. Weist das Stellsignal eine Schrittweite auf, die einem kleinsten Bit (Least Significant Bit) entspricht, so ist die alternierende Tastverhältniskorrektur bei einem periodischen Signal veränderlicher Frequenz insgesamt für die Regelung eines Motors vernachlässigbar.Based the respective ratio of the half-wave durations of the periodic Signal can be a control signal to correct the duty cycle the periodic signal are generated, depending from the respective ratio of the half-wave durations the Control signal the counter value of a correction counter for correcting the duty cycle of the periodic signal incremented, decremented or unchanged. If the control signal has a step size, the smallest one Bit (Least Significant Bit) matches, so is the alternating one Duty cycle correction variable with a periodic signal Total frequency negligible for the control of an engine.
Die Aufgabe wird darüber hinaus durch eine Vorrichtung zur Regelung des Tastverhältnisses wenigstens eines periodischen Signals, mit mindestens einer Schaltungsanordnung zur Korrektur des Tastverhältnisses auf einen vorgegebenen Sollwert anhand des Verhältnisses der Halbwellendauern zweier Halbwellen des periodischen Signals, gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung mindestens einen Kondensator zur Bestimmung eines Kennwerts für die Halbwellendauer einer Halbwelle aufweist, wobei die Schaltungsanordnung ausgebildet und vorgesehen ist,
- – den Kondensator in einen Ausgangszustand zu bringen, in dem der Kondensator geladen ist,
- – den Kondensator während der Halbwellendauer der Halbwelle ausgehend von dem Ausgangszustand zu entladen und
- – anhand des Ladezustands des Kondensators am Ende der Halbwelle einen Kennwert für die Halbwellendauer der Halbwelle zur Korrektur des Tastverhältnisses bereitzustellen.
- To bring the capacitor into an initial state in which the capacitor is charged,
- - To discharge the capacitor during the half-wave duration of the half-wave, starting from the initial state and
- - Based on the state of charge of the capacitor at the end of the half-wave, a characteristic value for the Half-wave duration of the half-wave to provide for the correction of the duty cycle.
Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet und ausgebildet zur Durchführung des vorangehend beschriebenen Verfahrens und ermöglicht, durch Ausnutzen der Entladungskennlinie eines Kondensators, eine Tastverhältniskorrektur auch bei hohen Frequenzen mit einer hinreichenden Empfindlichkeit und Genauigkeit.The Device is particularly suitable and designed for implementation of the method described above and enables by exploiting the discharge characteristic of a capacitor, a Duty cycle correction even at high frequencies with a sufficient sensitivity and accuracy.
Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung zwei Schaltungsanordnungen mit jeweils einem Kondensator zur Bestimmung eines Kennwerts für die Halbwellendauer zweier unterschiedlicher Halbwellen des periodischen Signals auf. Anhand des Ladezustands des ersten Kondensators wird dann auf die Halbwellendauer einer ersten Halbwelle und anhand des Ladezustands des zweiten Kondensators auf die Halbwellendauer einer zweiten Halbwelle geschlossen. Mittels mindestens eines Komparators können die Ladezustände der Kondensatoren der beiden Schaltungsanordnungen verglichen werden, um durch mindestens eine Auswertelogik aus den Ausgangswerten des mindestens einen Komparators ein Stellsignal zur Korrektur des Tastverhältnisses zu bestimmen.advantageously, The device has two circuit arrangements, each with a Capacitor for determining a characteristic for the half-wave duration two different half-waves of the periodic signal. Based on the state of charge of the first capacitor is then on the Half-wave duration of a first half-wave and the state of charge of the second capacitor to the half-wave duration of a second half-wave closed. By means of at least one comparator can the charge states of the capacitors of the two circuit arrangements be compared by at least one evaluation logic of the Output values of the at least one comparator, a control signal to determine the correction of the duty cycle.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:Of the The idea underlying the invention is based on the following the embodiments shown in the figures closer be explained. Show it:
Bei der Geschwindigkeitsregelung von motorischen Antrieben, beispielsweise bei Stellantrieben für Werkzeugmaschinen, erfolgt üblicherweise eine Geschwindigkeitsregelung dadurch, dass an einem bewegten Teil, beispielsweise einer rotierenden Motorachse, Mittel zur Erzeugung eines periodischen Signals in Form eines Sinussignals vorgesehen werden, anhand derer die Geschwindigkeit und die Position des bewegten Teils erfasst wird. Beispielsweise können an einer Motorachse ein oder mehrere Magnete angeordnet sein, die mit zwei lager- oder gehäuseseitig um 90° in Umfangsrichtung der Motorachse versetzt zueinander angeordneten Hall-Sensoren zur Erzeugung zweier um 90° zueinander phasenverschobener Sinussignale zusammenwirken. Aus diesen Sinussignalen können dann die Position, die Geschwindigkeit und die Drehrichtung der Motorachse ermittelt werden.at the speed control of motor drives, for example with actuators for machine tools, usually takes place a speed control characterized in that on a moving part, for example, a rotating motor axis, means for generating a periodic signal provided in the form of a sine signal be based on which the speed and position of the moving Part is recorded. For example, on a motor axis one or more magnets may be arranged with two bearing or on the housing side offset by 90 ° in the circumferential direction of the motor axis mutually arranged Hall sensors to generate two by 90 ° to each other phase-shifted sinusoidal signals interact. From these sinusoidal signals then the position, the speed and the direction of rotation the motor axis are determined.
Um die Geschwindigkeit und Position eines bewegten Teils exakt erfassen zu können, ist erforderlich, Fehler in den erzeugten periodischen Signalen zu korrigieren. Dieses ist notwendig, da die erzeugten periodischen Signale Fehler in ihrem Gleichanteil (Offset), ihren Amplituden und ihrem Phasenwinkel aufweisen können. Zudem kann das periodische Signal verzerrt sein, so dass das Signal zwar periodisch ist, in seiner Form aber von einer reinen Sinusform abweicht.Around accurately detect the speed and position of a moving part it is necessary to be able to make mistakes in the generated periodic Correct signals. This is necessary as the generated periodic signals error in their DC component (offset), their Amplitudes and their phase angle may have. moreover the periodic signal may be distorted so that the signal is periodic is, in its form but deviates from a pure sinusoidal form.
Ein
Beispiel für ein periodisches Signal V_0 einer Spannung
V als Funktion der Zeit t ist in
Das
periodische Signal V_0 gemäß
Das
in
Durch
die Korrektur über die Angleichung der Amplituden A1, A2
des Signals V_0 ist somit bei dem Bespiel gemäß
Zur Korrektur eines periodischen Signals V_0 zum Zwecke beispielsweise der Geschwindigkeits- und Positionsbestimmung eines bewegten Teils wird daher vorteilhafterweise das Tastverhältnis des periodischen Signals V_0 auf einen vorgegebenen Sollwert, beispielsweise einen Wert von 1:1, geregelt.to Correction of a periodic signal V_0 for the purpose of, for example the velocity and position of a moving part is therefore advantageously the duty cycle of the periodic Signals V_0 to a predetermined setpoint, such as a Value of 1: 1, regulated.
Eine
Ausführungsform einer Vorrichtung zur Regelung des Tastverhältnisses
wenigstens eines periodischen Signals V_0 ist in
Die
Steuerlogik
Über
das Vergleichssignal comp steuert die Steuerlogik
In
Abhängigkeit von dem durch die Steuerlogik
Die
Zähler Z1, Z2 erzeugen in Abhängigkeit von einem
durch einen Oszillator
Die
Zähler
Während
der Halbwellendauer t2 der negativen Halbwelle HW2 des Rechtecksignals
V_R zählt der Zähler
Während
der folgenden positiven Halbwelle HW3 wird nun den Zählerwert
Z1 des Zählers
Am
Ende der positiven Halbwelle HW3 erzeugt die Steuerlogik
Der Vorgang setzt sich fort, wobei abwechselnd die Halbwellendauer t1, t3, t5 einer positiven Halbwelle HW1, HW3, HW5 und die Halbwellendauer t2, t4, t6 einer negativen Halbwelle HW2, HW4, HW6 ermittelt und zur fortlaufenden Korrektur des Tastverhaltnisses miteinander verglichen werden.Of the Process continues, alternating the half-wave duration t1, t3, t5 of a positive half wave HW1, HW3, HW5 and the half-wave duration t2, t4, t6 of a negative half wave HW2, HW4, HW6 and to continuous correction of the Tastverhaltnisses compared become.
Die
Vergleichslogik
Die
Korrektur des Tastverhältnisses erfolgt wiederholt und
fortlaufend, während das periodische Signal V_0 an dem
Verstärker
Mittels
der in
Das
lineare Aufzählen hat den Effekt, dass die Korrektur des
Tastverhältnisses des periodischen Signals V_0 bei unterschiedlichen
Frequenzen des periodischen Signals V_0 mit einer unterschiedlichen Empfindlichkeit
erfolgt. Dies ist bedingt dadurch, dass bei einem fehlerhaften Tastverhältnis
die auftretenden Differenzen der Halbwellendauern t1–t6
mit steigender Frequenz kleiner werden und somit die Differenz DZ
der Zählerwerte Z1, Z2 der Zähler
Ebenfalls
eingezeichnet ist in
Eine
andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Regelung des
Tastverhältnisses mindestens eines periodischen Signals
ist in
Analog
der Ausführungsform gemäß
Die
Vorrichtung gemäß
Ein
beispielhafter Verlauf von Spannungssignalen V1, V2, die Ladungszuständen
der Kondensatoren
Zu
Beginn einer ersten positiven Halbwelle HW1 schließt die
Steuerlogik
Bei
der folgenden Flanke am Ende der Halbwelle HW1 öffnet die
Steuerlogik
Am
Ende der negativen Halbwelle HW2 öffnet die Steuerlogik
Die
Ausgangswerte der Komparatoren
Das
Laden und Entladen des Kondensators
Die
Komparatoren
In
Abhängigkeit von der Differenz DV der Spannungssignale
V1, V2 erzeugen die Komparatoren
Abhängig
von den Ausgangswerten der Komparatoren
Die positive Relevanzschwelle V_A1 und die negative Relevanzschwelle –V_A2 werden vorteilhafterweise in ihrem Betrag gleich gewählt und dienen dazu, eine Tastverhältniskorrektur bei geringfügigen Fehlern im Tastverhältnis zu vermeiden.The positive relevance threshold V_A1 and the negative relevance threshold -V_A2 are advantageously chosen equal in their amount and serve to provide a duty cycle correction for minor errors to avoid in the duty cycle.
Die
Vorrichtung gemäß
Das
exponentielle Entladeverhalten der Kondensatoren
Durch
das exponentielle Entladeverhalten der Kondensatoren
In
Die
Ausführungsformen der Vorrichtungen gemäß
Herkömmlich erfolgt die Korrektur des Tastverhältnisses dadurch, dass ein Kennwert für das Tastverhältnis als Verhältnis der Halbwellendauern t1, t2, t3, t4, ... einer positiven Halbwelle HW1, HW3, ... zu einer negativen Halbwelle HW2, HW4, ... oder umgekehrt einer negativen Halbwelle HW2, HW4, ... zu einer positiven Halbwelle HW1, HW3, ... erfasst und anhand dieses Kennwertes dann das Tastverhältnis auf einen vorgegebenen Sollwert korrigiert wird. Die Korrektur anhand eines solchen feststehenden Verhältnisses (positiv zu negativ oder negativ zu positiv) ist unproblematisch, wenn das zu korrigierende periodische Signal V_0 eine konstante Frequenz aufweist, da in diesem Fall stets richtig erkannt wird, ob die Halbwellendauer t1, t2, ... einer Halbwelle HW1, HW2, ... kürzer oder länger als die Halbwellendauer t1, t2, ... einer anderen Halbwelle HW1, HW2, ... ist und das Tastverhältnis somit fehlerhaft ist.Conventionally, the correction of the duty cycle takes place in that a characteristic value for the duty cycle as the ratio of the half-wave durations t1, t2, t3, t4,... Of a positive half-wave HW1, HW3,... To a negative half-wave HW2, HW4,... or conversely a negative half-wave HW2, HW4, ... to a positive half-wave HW1, HW3, ... detected and then the duty cycle is corrected to a predetermined setpoint based on this characteristic. The correction on the basis of such a fixed ratio (positive to negative or negative to positive) is unproblematic if the periodic signal V_0 to be corrected has a constant frequency, since in this case it is always correctly recognized, whether the half-wave duration t1, t2, ... a half-wave HW1, HW2, ... is shorter or longer than the half-wave duration t1, t2, ... another half-wave HW1, HW2, ... and the duty cycle is thus erroneous.
Weist das periodische Signal V_0 jedoch beispielsweise infolge des Beschleunigens oder Abbremsens eines zu erfassenden bewegten Teils eines Motors eine veränderliche Frequenz auf, so führt die Tastverhältniskorrektur zu Problemen, wenn die Tastverhältniskorrektur feststehend anhand des Verhältnisses der Halbwellendauern t1, t2, ... der positiven zu den negativen Halbwellen HW1, HW2, ... oder der negativen zu den positiven Halbwellen HW1, HW2, ... bestimmt wird.has However, the periodic signal V_0, for example due to the acceleration or decelerating a moving part of an engine to be detected a variable frequency, so does the Duty cycle correction to problems when the duty cycle correction fixed by the ratio of the half-wave durations t1, t2,... of the positive to the negative half-waves HW1, HW2, ... or the negative to the positive half-waves HW1, HW2, ... is determined.
Beispielhaft
ist dies in
Infolge der immer kürzer werdenden Halbwellendauern t1–t8, bedingt durch die Frequenzänderung des periodischen Signals V_0, kommt es somit zu einer fehlerhaften Korrektur des Tastverhältnisses.As a result the shorter and shorter half-wave durations t1-t8, conditioned by the frequency change of the periodic signal V_0, there is thus an incorrect correction of the duty cycle.
Um
bei einer Frequenzänderung des periodischen Signals V_0
eine fehlerhafte Korrektur des Tastverhältnisses zu vermeiden,
wird bei dem Beispiel gemäß
Zunächst
wird bei dem Beispiel gemäß
In
einem zweiten Korrekturintervall
Alternierend
erfolgt nun die Korrektur des Tastverhältnisses in den
Korrekturintervallen I3–I7, wobei der Zählerwert
Z des Korrekturzählers
Wird
als maximale Korrekturschrittweite bei der Anpassung des Korrekturzählers
Die
anhand
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind auch andere Schaltungsanordnungen zur Korrektur des Tastverhältnisses mindestens eines periodischen Signals unter Verwendung eines Kondensators einsetzbar, die vorteilhafterweise eine Korrektur des Tastverhältnisses zweier periodischer Signale vornehmen, die als um 90° zueinander phasenverschobene Signale an einem Motor zur Bestimmung der Geschwindigkeit und Position eines drehbewegten Teils erzeugt werden.Of the The idea underlying the invention is not based on the preceding limited embodiments described. In particular, other circuit arrangements for the correction of Duty cycle of at least one periodic signal can be used using a capacitor, which advantageously a correction of the duty cycle of two periodic Make signals that as 90 ° out of phase with each other Signals on a motor to determine the speed and position a rotating part are generated.
- 11
- Verstärkeramplifier
- 22
- Komparatorcomparator
- 33
- Steuerlogikcontrol logic
- 41, 4241 42
- Zählercounter
- 4343
- Oszillatoroscillator
- 55
- Vergleichslogikcomparison logic
- 5'5 '
- Auswertelogikevaluation logic
- 66
- Korrekturzählercorrection counter
- 77
- Digital-Analog-WandlerDigital to analog converter
- 8080
- Widerstandresistance
- 81, 8281, 82
- Schaltungsanordnungcircuitry
- 810, 811, 820, 821810 811, 820, 821
- Schalterswitch
- 812, 822812 822
- Kondensatorcapacitor
- 83, 8483 84
- Komparatorcomparator
- A1, A2A1, A2
- Amplitudeamplitude
- A1k, A2ka1k, a2k
- Korrigierte Amplitudecorrected amplitude
- C1, C2C1, C2
- Kapazitätcapacity
- CLK_a, CLK_bclk_a, clk_b
- Taktsignalclock signal
- compcomp
- Vergleichssignalcomparison signal
- DtH, DtMDtH, DtM
- Differenzdifference
- DV, DVH, DVMDV, DVH, DVM
- Differenzdifference
- DZ, DZH, DZLDZ, DZH, DZL
- Differenzdifference
- GndGnd
- MasseDimensions
- HW1–HW8HW1-HW8
- Halbwellehalf-wave
- I1–I7I1-I7
- Korrekturintervallcorrection interval
- RR
- Widerstandswertresistance
- Reset1, Reset2Reset1, Reset2
- RücksetzsignalReset signal
- Start1, Start2Start1, Start 2
- Startsignalstart signal
- Stop1, Stop2Stop1, Stop2
- Stoppsignalstop signal
- S1, S2, S3, S4S1, S2, S3, S4
- Schaltsignalswitching signal
- tt
- ZeitTime
- t1–t8t1-t8
- HalbwellendauerHalf-wave duration
- up, downup, down
- Stellsignalactuating signal
- VV
- Spannungtension
- V_0V_0
- Eingangssignalinput
- V_0kV_0k
- Korrigiertes Eingangssignalcorrected input
- V_AV_A
- verstärktes Signalreinforced signal
- V_A1, V_A2V_A1, V_A2
- Relevanzschwellerelevance threshold
- V_RV_R
- Rechtecksignalsquare wave
- V_REFV_REF
- Referenzspannungreference voltage
- V_STARTV_START
- Ausgangsspannungoutput voltage
- V_thrV_thr
- Schwellwertthreshold
- V1, V2V1, V2
- Spannungssignalvoltage signal
- ZZ
- Zählerwertcount
- Z1, Z2Z1, Z2
- Zählerwertcount
- Z1L, Z2LZ1L, Z2L
- Zählerwert bei niedriger Frequenzcount at low frequency
- Z1H, Z2Hz 1, Z2H
- Zählerwert bei hoher Frequenzcount at high frequency
- ZmaxZmax
- Maximaler Zählerwertmaximum count
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3514155 A1 [0007] - DE 3514155 A1 [0007]
- - US 4475086 [0008] US 4475086 [0008]
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102008062452.7A DE102008062452B4 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Method and device for frequency-independent regulation of the pulse duty factor |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DE102008062452.7A DE102008062452B4 (en) | 2008-12-15 | 2008-12-15 | Method and device for frequency-independent regulation of the pulse duty factor |
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DE102008062452A1 true DE102008062452A1 (en) | 2010-06-17 |
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DE (1) | DE102008062452B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4475086A (en) | 1982-03-31 | 1984-10-02 | Eastman Kodak Company | Duty cycle detector |
DE3514155A1 (en) | 1985-04-19 | 1986-10-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | METHOD AND DEVICE FOR REGULATING THE KEY RATIO AT LEAST ONE ELECTRICAL SIGNAL |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10320794B3 (en) | 2003-04-30 | 2004-11-04 | Infineon Technologies Ag | Clock signal pulse ratio correction device for semiconductor memory compares pulse ratio of corrected clock signal and corrected complementary clock signal with required pulse ratio for adjustment of correction delay |
-
2008
- 2008-12-15 DE DE102008062452.7A patent/DE102008062452B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4475086A (en) | 1982-03-31 | 1984-10-02 | Eastman Kodak Company | Duty cycle detector |
DE3514155A1 (en) | 1985-04-19 | 1986-10-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | METHOD AND DEVICE FOR REGULATING THE KEY RATIO AT LEAST ONE ELECTRICAL SIGNAL |
Also Published As
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---|---|
DE102008062452B4 (en) | 2021-08-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |