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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Bestimmen einer Drehrichtung und/oder einer Drehgeschwindigkeit eines drehbaren Körpers.
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Stand der Technik
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Bei vielen Vorrichtungen, insbesondere im Kfz-Bereich, ist es erforderlich, eine Drehgeschwindigkeit einschließlich einer Drehrichtung eines rotierenden Körpers zu erfassen. Beispielsweise werden für ein automatisches Reifendruckkontrollsystem (Tire Pressure Monitoring System, TPMS) Reifendruckwerte von mehreren Reifen erfasst, wobei zunächst keine Zuordnung zwischen erfassten Messdaten und einem Reifen besteht. Eine Identifikation eines Reifens mit Druckverlust erfolgt im Rahmen einer Auswertung unter Anderem auf der Basis einer Drehrichtungs- bzw. Drehgeschwindigkeitserkennung.
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Eine Möglichkeit, eine Drehgeschwindigkeit und einen Drehwinkel eines Reifens zu bestimmen, besteht darin, an dem Reifen zwei Beschleunigungssensoren vorzusehen und Beschleunigungssignalverläufe der Sensoren auszuwerten. Diese Signalverläufe sind üblicherweise von Störsignalen überlagert.
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Die
DE 10 2007 046 308 A1 schlägt vor, eine Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit eines drehbaren Körpers mittels eines Noniusverfahrens auf der Basis von Phasenwerten zu bestimmen, die aus einem Sinus- und einem Cosinussignal des Körpers bestimmt sind.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Drehrichtung und der Drehgeschwindigkeit des Rades auf der Basis der beschriebenen überlagerten Sensorsignale zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 7. Unteransprüche geben Ausführungsmöglichkeiten an.
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Zum Bestimmen einer Drehrichtung und/oder einer Drehgeschwindigkeit eines drehbaren Körpers auf der Basis von zwei Winkelsignalverläufen des drehbaren Körpers ist es vorgesehen, von jedem der Winkelsignalverläufe eine Vielzahl von Werten aufzunehmen, diese einer Bearbeitung zu unterwerfen und auf der Basis der aufgenommenen Werte mit Hilfe eines Noniusverfahrens die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit des drehbaren Körpers zu bestimmen. Erfindungsgemäß wird dabei aus den aufgenommenen Werten jeweils der Winkelsignalverlauf ausgefiltert, um einen dem Winkelsignalverlauf überlagerten Störsignalverlauf zu bestimmen. Anschließend wird für den bestimmten Störsignalverlauf eine Näherungsfunktion bestimmt. Dann werden die aufgenommenen Werte um korrespondierende Werte der Näherungsfunktion verringert und auf der Basis der verringerten Werte die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des drehbaren Körpers bestimmt.
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Dadurch kann auch in Fällen, in denen das Störsignal ein Vietfaches des Winkelsignals beträgt, eine zuverlässige Bestimmung der Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Körpers durchgeführt werden. Ferner ist es möglich, die Näherungsfunktion derart zu bestimmen, dass auch ein zeitlich nicht konstantes Störsignal ausreichend genau angenähert wird.
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Die Winkelsignale können ein Sinus- und ein Cosinussignal des drehbaren Körpers umfassen, so dass eine relative Genauigkeit der bestimmten Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit gesteigert ist und es relativ einfach möglich ist, auf der Basis der aufgenommenen Werte einen relativen Drehwinkel des Körpers zu bestimmen, auf dessen Basis die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Körpers bestimmt werden kann.
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Das Winkelsignal kann auf der Basis eines arithmetischen Mittels der Werte aus den aufgenommenen Werten ausgefiltert werden. Auch bei einer Drehung des Körpers mit ungleichförmiger Drehgeschwindigkeit weist das Winkelsignal eine symmetrische Verteilung auf, so dass es als symmetrisch verteilte, statistische Störgröße aus den aufgenommenen Werten ausgemittelt werden kann. Das Bilden des arithmetischen Mittels kann auf einer vorbestimmten Anzahl aufgenommener Werte ausgeführt werden, so dass das arithmetische Mittel mit einem bekannten Verfahren eines gleitenden Durchschnitts ökonomisch bestimmt werden kann.
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Die Näherungsfunktion kann als lineare, von einem Messzeitpunkt abhängige Gleichung bestimmt werden. Koeffizienten der Näherungsfunktion können durch Formeln bestimmt sein, die vorteilhafterweise derart in Bestandteile zerlegt werden, dass konstante Terme zur Bestimmung der Koeffizienten bereits vor dem Aufnehmen der Werte als Konstanten festgelegt werden können. Auf diese Weise lässt sich ein nachfolgender Verarbeitungsaufwand minimieren. Weiterhin sind die Formeln derart gestaltet, dass die Näherungsfunktion die aufgenommenen Werte nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate optimiert annähert.
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Ferner umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehrichtung und/oder einer Drehgeschwindigkeit eines um eine Drehachse drehbaren Körpers. Die Vorrichtung kann Teil eines automatischen Reifendruckkontrollsystems eines Kraftfahrzeugs sein. Dabei können zusätzlich zu den Winkelsignalverläufen auch Reifendruckwerte von mehreren Reifen des Kraftfahrzeugs erfasst werden. Auf der Basis der Beschleunigungswerte kann eine Drehrichtung eines Reifens bestimmt werden, so dass ein Reifendruckwert einer Einbaulage eines Reifens (z. B. rechts oder links am Kraftfahrzeug) zugeordnet werden kann.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren näher beschrieben, in denen:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einem Rad;
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2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verwendung im Kraftfahrzeug von 1;
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3 eine Darstellung zeitlicher Signale an der Vorrichtung aus 2;
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4 eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung aus 2; und
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5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens am Kraftfahrzeug von 1 darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt eine Darstellung 100 eines Rads 110 an einem Kraftfahrzeug 120. Das Kraftfahrzeug 120 ist nur ausschnittsweise dargestellt. Das Rad 120 kann an beliebiger Stelle – etwa vorne oder hinten, links oder rechts – an dem Kraftfahrzeug 110 angebracht sein. Ein Reifen und weitere Bestandteile des Rades 120 sind nicht im Einzelnen dargestellt. Am Rad 120 sind Beschleunigungssensoren S1 und S2 außerhalb einer Drehachse M des Rades 120 angebracht. Die Sensoren S1 und S2 bestimmen jeweils einen Betrag einer Beschleunigung, die von der Drehachse M nach außen gerichtet ist. Auf beide Sensoren S1, S2 wirkt eine von einer Drehgeschwindigkeit des Rades 120 abhängige, von der Drehachse M nach außen gerichtete Zentrifugalbeschleunigung Fz und eine nach unten gerichtete Erdbeschleunigung Fg.
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Der Sensor S1 befindet sich in einer Stellung, in der die Beschleunigungen Fz und Fg einen Winkel von 90° miteinander einschließen, so dass der vom Sensor S1 bestimmte Beschleunigungsbetrag ausschließlich von der Zentrifugalbeschleunigung Fz abhängig ist. Bezüglich der Drehachse M ist der Sensor S2 um einen Winkel α = 90° gegenüber dem Sensor S1 versetzt angeordnet. Andere Winkel α sind ebenfalls möglich. Für die gezeigte Position des Sensors S2 stimmen am Sensor S2 Richtungen der Zentrifugalbeschleunigung Fz und der Erdbeschleunigung Fg überein. Der vom Sensor S2 bestimmte Beschleunigungswert entspricht daher der Summe von Fg und Fz.
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Am sich fortlaufend drehenden Rad
120 nehmen die Sensoren S1 und S2 in bekannter Weise sinusförmige Beschleunigungssignale auf, die gegeneinander um den Winkel α phasenverschoben sind. Mit
= 90° kann vom Signalverlauf des Sensors S2 auch als cosinusförmig gesprochen werden. Die von den Sensoren S1 und S2 jeweils aufgenommene Größe entspricht einer Überlagerung der Erdbeschleunigung Fg mit der Zentrifugalbeschleunigung Fz. Die Zentrifugalbeschleunigung Fz ist abhängig von einem Abstand des jeweiligen Sensors S1, S2 von der Drehachse M und der Drehgeschwindigkeit des Rades
120 und kann auf Grund von unterschiedlichen Fehlerquellen wie Serienstreuung der Sensoren S1, S2 oder geometrische Ungenauigkeiten bei der Montage der Sensoren S1, S2 auch bei einer gleichförmigen Drehgeschwindigkeit des Rades
120 für die Sensoren S1 und S2 unterschiedlich sein.
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Die Drehgeschwindigkeit des Rades 120 kann Schwankungen unterworfen sein, etwa beim Beschleunigen oder Abbremsen des Kraftfahrzeugs 110. Auch Kurvenfahrten des Kraftfahrzeugs 110 können eine Änderung der Drehgeschwindigkeit des Rades 120 bewirken, etwa indem ein kurvenäußeres Rad 120 beim Einbiegen in eine Kurve beschleunigt und beim Ausfahren aus der Kurve abgebremst wird. Die Zentrifugalbeschleunigung Fz kann einen bis zu 1000-fachem Betrag der Erdbeschleunigung Fg aufweisen und sich innerhalb eines Bruchteils einer Umdrehung des Rades 120 um mehr als 100% der Erdbeschleunigung Fg ändern. Die Zentrifugalbeschleunigung Fz ändert sich allgemein quadratisch über eine Drehfrequenz bzw. Drehgeschwindigkeit des Rades 120.
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In alternativen Ausführungsformen ist es möglich, für α einen anderen Winkel als 90° zu wählen. In einer Ausführungsform können die Sensoren S1 und S2 einen Winkel von 0° einschließen und gegebenenfalls in einem Sensor integriert ausgeführt werden. Dabei können die Sensoren S1 und S2 in unterschiedliche Richtungen wirkende Beschleunigungen bestimmen, beispielsweise radial und tangential bezüglich des Rades 120. Die grundsätzlichen, oben ausgeführten Verhältnisse bleiben dabei erhalten, indem beide Sensoren S1 und S2 Verläufe von Winkelsignalen aufnehmen, die von einem relativ großen, zeitlich veränderlichen Störsignal überlagert sind.
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Die Sensoren S1 und S2 werden üblicherweise mit einer batteriegestützten Stromversorgung betrieben, so dass eine Messhäufigkeit der Sensoren S1, S2 aus Gründen des Stromverbrauchs klein zu halten ist. In einem Reifendruckkontrollsystem können beliebige Reifen des Kraftfahrzeugs 110 einzeln oder gemeinsam überwacht werden.
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2 zeigt ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung 200 zur Bestimmung einer Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 am Kraftfahrzeug 110 aus 1 mit Sensoren S1 und S2 sowie Verbindungen 210. Die Verbindungen 210, die wahlweise drahtlos oder drahtgebunden aufgebaut sein können, verbinden die Sensoren S1 bzw. S2 mit einem Analog-Digital-Wandler 220. Der Analog-Digital-Wandler 220 wandelt die von den Sensoren S1, S2 bereitgestellten analogen Werte in digitale Werte um und stellt die digitalen Werte einer verbundenen Verarbeitungseinrichtung 230 bereit. Die Verarbeitungseinrichtung 230 ist beispielsweise ein üblicher digitaler Mikrocomputer oder ein anwenderspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC).
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Die Verarbeitungseinrichtung 230 umfasst eine Filtereinrichtung 240, eine Näherungseinrichtung 250 und eine Subtrahiereinrichtung 260 und eine Kombinationseinrichtung 270. Die Filtereinrichtung 240 ist mit dem Analog-Digital-Wandler 220 und der Näherungseinrichtung 250 verbunden. Die Näherungseinrichtung 250 ist ferner mit der Subtrahiereinrichtung 260 verbunden und diese mit der Kombinationseinrichtung 270. Die Kombinationseinrichtung 270 ist mit einem Ausgang 290 verbunden, an dem eine Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 ausgegeben wird. Ein Speicher 280 ist mit dem Analog-Digital-Wandler 220, der Filtereinrichtung 240, der Näherungseinrichtung 250 und der Subtrahiereinrichtung 260 verbunden. Der Speicher 280 umfasst Speicherplätze für eine vorbestimmte Anzahl von n Werten des Analog-Digital-Wandlers 220. Nicht in 2 dargestellt ist eine Ablaufsteuerung, die eine zeitliche Steuerung der einzelnen Einrichtungen 220 bis 280 vorgibt.
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Eine Verarbeitung von Signalverläufen, die mittels der Sensoren S1 und S2 aufgenommen werden, erfolgt in den Einrichtungen 220 bis 260 jeweils auf entsprechende Weisen, jedoch getrennt voneinander. Aus diesem Grund sind die Einrichtungen 220 bis 260 jeweils mit einer gestrichelten Linie zweigeteilt und Verbindungen dieser Einrichtungen untereinander und mit der Kombinationseinrichtung 270 für jeden Teil separat dargestellt. Im Folgenden wird lediglich auf eine Verarbeitung eines vom Sensor S1 bereitgestellten Winkelsignalverlaufs eingegangen; eine Verarbeitung eines vom Sensor S2 bereitgestellten Winkelsignalverlaufs erfolgt entsprechend.
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Der Analog-Digital-Wandler 220 nimmt Werte des vom Sensor S1 bereitgestellten Winkelsignalverlaufs auf und legt die Werte im Speicher 280 ab. Dabei überschreibt nach Art eines Ringspeichers jeweils ein neu eintreffender Wert den ältesten im Speicher 280 enthaltenen Wert. Die Filtereinrichtung 240 filtert aus den n im Speicher 280 enthaltenen Werten den Winkelsignalverlauf des Sensors S1 als statistische, symmetrisch verteilte Werte aus, um ein dem Winkelsignalverlauf überlagertes Störsignal zu bestimmen. Dieses Störsignal entspricht einem Verlauf der Zentrifugalbeschleunigung am Sensor S1. Die Näherungseinrichtung 250 bestimmt Parameter einer linearen Gleichung, die einen zeitlichen Verlauf des Störsignals annähert. In anderen Ausführungsformen können auch andere Näherungen, beispielsweise polynomiale Näherungen mit einem Grad größer als Eins, verwendet werden. Die Subtrahiereinrichtung bildet eine Differenz aus aufgenommenen Werten und dazu korrespondierenden Werten der linearen Gleichung, die das Störsignal annähert. Das Resultat entspricht dem Winkelsignal ohne das Störsignal. Die Kombinationseinrichtung 270 kombiniert dieses Resultat mit einem entsprechenden Resultat einer Verarbeitung des Winkelsignalverlaufs des Sensors S2 und bestimmt auf der Basis eines Noniusverfahrens eine Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 aus 1.
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3 zeigt ein Diagramm 300, das verschiedene Signale an der Vorrichtung aus 2 darstellt. In einer horizontalen Richtung ist eine Zeit t angetragen, wobei der Zeitpunkt t0 der in 1 gezeigten Stellung der Sensoren S1 und S2 entspricht. In einer vertikalen Richtung ist, getrennt für die dargestellten Signale, jeweils eine Signalamplitude angetragen.
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Ein Signalverlauf 310 zeigt einen zeitlichen Verlauf eines vom Sensor S1 in den 1 und 2 gelieferten Signals. Der Signalverlauf 310 umfasst eine sinusförmige Komponente, die von der Erdbeschleunigung Fg herrührt, und eine lineare Komponente, die von einer linear ansteigenden Zentrifugalbeschleunigung des Rades 120 aus 1 herrührt.
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Ein Signalverlauf 320 zeigt einen entsprechenden zeitlichen Verlauf eines vom Sensor S2 aus den 1 und 2 gelieferten Signals. Ein sinusförmiger Anteil des Signalverlaufs 320 ist gegenüber dem sinusförmigen Anteil des Signalverlaufs 310 um den Winkel α = 90° in 1 verschoben, so dass auch von einem cosinusförmigen Signalverlauf 320 gesprochen werden kann.
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Ein Signalverlauf 330 zeigt isoliert den linearen Anteil des Signalverlaufs 310. In entsprechender Weise zeigt ein Signalverlauf 340 den linearen Anteil des Signalverlaufs 320. Die unterschiedlichen Anfangswerte und Steigungen der Signalverläufe 330 und 340 sind deutlich zu erkennen. Der Signalverlauf 330 entspricht einem Verlauf der Zentrifugalbeschleunigung Fz des Sensors S1 in den 1 und 2, während der Signalverlauf 340 einem Verlauf der Zentrifugalbeschleunigung Fz des Sensors S2 in den 1 und 2 entspricht.
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Ein Signalverlauf 350 zeigt den sinusförmigen Anteil des Signalverlaufs 310 und ein Signalverlauf 360 den cosinusförmigen Signalanteil des Signalverlaufs 320. Es ist erkennbar, dass die Signalverläufe 350 und 360 im Wesentlichen die gleiche Frequenz und Amplitude aufweisen, jedoch um den Winkel α = 90° aus 1 phasenverschoben sind.
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Ein Signalverlauf 370 zeigt einen Arcustangens eines Quotienten der Signalverläufe 350 und 360, der einem Drehwinkel φ des Rades 120 aus 1 entspricht.
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Der Signalverlauf
310 entspricht einer Überlagerung der Signalverläufe
330 und
350. Der Signalverlauf
350 ist sinusförmig und somit symmetrisch zum Nullpunkt (t-Achse). Der Signalverlauf
330 ist linear mit einem Anfangswert e0 und einer Steigung e1. Ein Wert des Signalverlaufs
330 zu einem Zeitpunkt t ist bestimmt durch die lineare Gleichung e0 + e1·t. Um Werte für e0 und e1 zu bestimmen, wird nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate vorgegangen. Damit können die Parameter e0 und e1 wie folgt bestimmt werden:
wobei wa das arithmetische Mittel der aufgenommenen Werte wi und ta das arithmetische Mittel von Messzeitpunkten der aufgenommenen Werte ist:
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Das sinusförmige Signal des Signalverlaufs 350 wird also als symmetrische, statistische Störung des Signalverlaufs 330 im Signalverlauf 310 aufgefasst und durch Bildung eines arithmetischen Mittelwerts aus dem Signalverlauf 310 entfernt. Der verbleibende Signalverlauf 330 wird als lineare Gleichung mit den Koeffizienten e0 und e1 angenähert. Auf der Basis der linearen Gleichung kann für einen Zeitpunkt ti ein Wert des Signalverlaufs 330 angegeben werden. Durch Subtraktion dieses Wertes von dem korrespondierenden Wert des aufgenommenen Signalverlaufs 310 lässt sich der zu dem Messzeitpunkt ti gültige Wert des Signalverlaufs 350 ermitteln.
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Für eine gegebene Implementierung sind die Abstände der Zeitpunkte ti in der Regel fest vorgegeben und stets gleich. Werte der Gleichungen 2 und 5 können dann bereits in einer Entwurfsphase bestimmt und als Konstanten realisiert werden. Dadurch kann ein Rechenaufwand bei einer Bestimmung der Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 während eines Betriebs des Kraftfahrzeugs 110 signifikant verringert werden.
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Eine entsprechende Verarbeitung einschließlich Bestimmung von Parametern e0, e1 einer weiteren linearen Gleichung wird auf dem Signalverlauf 320 durchgeführt, der eine Überlagerung der Signalverläufe 340 und 360 darstellt. Aus den bestimmten Werten der Signalverläufe 350 und 360 kann dann der auf den Drehwinkel φ des Rades 120 hinweisende Signalverlauf 370 bestimmt werden. Im dargestellten Fall entsprechen die Signalverläufe 350 und 360 Sinus- bzw. Cosinussignalen des Drehwinkels des Rades 120, so dass durch den bekannten Zusammenhang tan(φ) = sin(φ) / cos(φ) der Signalverlauf 370 dem Drehwinkel φ entspricht. Ein einzelner Winkel φ des Signalverlaufs 370 kann mittels einer inversen Tangens-Operation (Arcustangens) aus einem Quotienten aus Werten der Signalverläufe 350 und 360 bestimmt werden. Dieser Winkel reflektiert jedoch keine vollständigen Umdrehungen des Rades 120, sondern lediglich einen Bruchteil einer Umdrehung.
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Aus dem Signalverlauf
370 wird auf der Basis eines Noniusverfahrens, wie es beispielsweise in der
DE 10 2007 046 308 A1 beschrieben ist, die Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades
120 bestimmt. Es ist eine Reihe von unterschiedlichen Noniusverfahren bekannt, die sich für die Bestimmung der Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit eignen. In einem klassischen Noniusverfahren wird aus jeweils zwei Drehwinkeln eine Differenz gebildet und, falls diese kleiner 0 ist, 2
hinzu addiert. In einem modifizierten Noniusverfahren wird aus je zwei Drehwinkeln durch gewichtete Addition und zusätzliche Addition einer winkelbereichsabhängigen Konstanten der Wert der zu messenden Größe bestimmt.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verarbeitungssystems 400 zur Bestimmung der Koeffizienten e0 und e1, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist. Die dargestellte Verarbeitung betrifft lediglich den Signalverlauf 310 aus 3 des Sensors S1 aus den 1 und 2; eine Verarbeitung des Signalverlaufs 320 des Sensors S2 erfolgt entsprechend. Das Verarbeitungssystem 400 kann beispielsweise diskret oder als anwenderspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) implementiert sein.
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Vom Sensor S1 gelieferte Werte w werden von links in eine Sequenz von n Zustandsspeichern Z eingeschrieben. Sobald ein neuer Wert w eintrifft, werden alle in den Zustandsspeichern Z befindlichen Werte an den jeweils zur Rechten benachbarten Zustandsspeicher Z weitergeschoben. Der am weitesten rechts dargestellte Zustandsspeicher Z hat keinen rechten Nachbarn und überschreibt einfach den in ihm abgelegten Wert durch den empfangenen Wert. Für n aufeinander folgende Messzeitpunkte sind in den n Zustandsspeichern Z n Werte w1 bis wn abgelegt. Die Werte w1 bis wn werden in einem Summenelement 410 addiert und das Ergebnis in einem Multiplikationselement g1 durch n geteilt. Im darauffolgenden Dezimierungsglied 420 wird eine Messhäufigkeit bzw. Taktrate des bestimmten Signals reduziert Diese Reduktion dient der Einsparung aufwändiger Rechenschritte und kann in alternativen Ausführungsformen des Verarbeitungssystems 400 auch entfallen. Am Ausgang des Dezimierungsglieds 420 liegt ein Wert wa an, der einem arithmetischen Durchschnitt der in den Zustandsspeichern Z aufgenommenen Werte w1 bis wn entspricht.
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Jeder einzelne der in den Zustandsspeichern Z abgelegten Werte w1 bis wn wird in den Subtraktionsgliedern 430 um den bestimmten Durchschnittswert wa verringert. Die Ergebnisse werden jeweils in den Multiplikationsgliedern g3 mit einem Faktor (ti – ta) multipliziert. Dabei bezeichnet ti jeweils den Messzeitpunkt des entsprechenden Wertes und ta einen Durchschnittswert der n Messzeitpunkte. Da die Messzeitpunkte ti äquidistant sind, kann ta ebenfalls bereits während einer Entwurfsphase als Konstante bestimmt sein. Die individuellen Ergebnisse der Multiplikationen werden in einem Summenglied 440 miteinander addiert und einem Multiplikationsglied g4 bereitgestellt.
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Das Multiplikationsglied g4 multipliziert den aus dem Summenglied 440 bereitgestellten Wert mit einem vorbestimmten Faktor (1/N), wobei N entsprechend Gleichung 2 bestimmt ist. Auch N kann, nachdem die Messzeitpunkte ti äquidistant sind, als Konstante bestimmt sein. Das Ergebnis des Multiplikationsglieds g4 wird einem Dezimierungsglied 450 bereitgestellt, welches entsprechend dem oben beschriebenen Dezimierungsglied 420 arbeitet und ebenfalls für die dargestellte Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich ist. Die Ausgabe des Dezimierglieds 450 entspricht dem Koeffizienten e1. Der für e1 bestimmte Wert wird im Multiplikationsglied g2 mit dem Durchschnittswert ta der Messzeitpunkte multipliziert und anschließend in einem Subtraktionsglied 460 von wa subtrahiert, so dass sich der Koeffizient e0 ergibt.
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Auf die dargestellte Weise ist es möglich, die Koeffizienten e0 und e1 einer linearen Gleichung zur Modellierung des Signalverlaufs 330 auf der Basis von Werten w des Signalverlaufs 310 zu bestimmen. Eine weitere Verarbeitung der bestimmten Koeffizienten e0 und e1 kann wie oben beschrieben erfolgen.
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5 zeigt einen schematischen Ablauf 500 eines Verfahrens zur Bestimmung der Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 in 1 auf der Basis von Messwerten der Sensoren S1 und S2 der 1 und 2. In einem Schritt 505 befindet sich das Verfahren 500 im Startzustand. Hier werden Vorbereitungen für die bevorstehenden Schritte getroffen, insbesondere können hier Terme, die sich während des Verfahrens 500 nicht ändern, vorbestimmt werden, wie beispielsweise die Werte der Gleichungen 3 und 5, wie oben mit Bezug auf 3 beschrieben ist.
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Anschließend wird in Verfahrensschritten 510, 520, 530 und 540 eine Verarbeitung von Signalen des Sensors S1 durchgeführt. Im Schritt 510 werden Werte des Signalverlaufs 310 abgetastet. Im Schritt 520 wird das Winkelsignal 350 ausgefiltert und im Schritt 530 werden die Koeffizienten e0 und e1 zur Näherung des Signalverlaufs 330 bestimmt. Anschließend werden im Schritt 540 Werte des Winkelsignals 350 als Differenzen der aufgenommenen Werte des Signalverlaufs 310 und korrespondierenden Werten der Näherungsfunktion bereitgestellt.
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Parallel zu der Verarbeitung in den Schritten 510, 520, 530 und 540 erfolgt eine entsprechende Verarbeitung von Werten des Sensors S2 in Verfahrensschritten 515, 525, 535 und 545.
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Schließlich wird in einem Schritt 550 eine Drehrichtung und/oder Drehgeschwindigkeit des Rades 120 auf der Basis der von den Schritten 540 und 545 bereitgestellten Werten der Winkelsignale für die Sensoren S1 und S2 auf der Basis eines Noniusverfahrens bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007046308 A1 [0004, 0039]
