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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals, beispielsweise eines Messsignals eines inkrementellen magnetischen Messsystems. Die Erfindung betrifft im Weiteren eine Messsignalverarbeitungseinheit zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals und ein Verfahren zum Triggern einer Aktoreinheit oder einer Sensoreinheit.
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Die
DE 10 2006 017 146 A1 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung der Drehzahl eines elektronisch kommutierten Motors. Der Motor umfasst ein Primärteil mit einer Wicklung und ein Sekundärteil mit mehreren in Umfangsrichtung abwechselnd magnetisierten Magnetsegmenten. Es wird die Lage der Magnetsegmente relativ zu den Primärteilen detektiert und eine Vielzahl von Lagemesswerten ermittelt. Wenigstens zwei dieser Werte werden zu einem gemeinsamen Wert zusammengefasst, wobei der gemeinsame Wert für die einzelnen Werte repräsentativ ist.
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Aus der
DE 10 2008 010 095 A1 ist eine Maßverkörperung für eine Positionsmesseinrichtung bekannt, welche eine Messspur mit Inkrementalmarkierungen und eine Messspur mit Absolutmarkierungen aufweist. Die Inkrementalmarkierungen sind durch magnetisch aktive Elemente gebildet, während die Absolutmarkierungen durch magnetisch passive Elemente gebildet sind. Nachteilig an dieser Lösung ist der für die erhöhte Messgenauigkeit erforderliche Aufwand.
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In der
DE 196 28 602 A1 ist eine Vorrichtung zur Filterung von ungeradzahligen Oberwellen-Signalanteilen aus einem periodischen Signal gezeigt. Das periodische Signal wird aus der Abtastung einer periodischen Maßstabteilung mit einer Abtastplatte gewonnen. Die Abtastplatte umfasst eine periodische Abfolge einzelner Filterelemente. In den Filterelementen ist eine symmetrische Anordnung von Strukturelementen vorgesehen, wobei innerhalb eines Filterelements jeweils zwei komplementär ausgebildete Hälften mit Strukturelementen vorgesehen sind.
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Die
DE 693 06 712 B2 zeigt einen Inkrementalgeber, der ein bewegliches Element mit Zähnen umfasst, die vor wenigstens einem Leseorgan vorbeilaufen. Das Leseorgan erzeugt ein für die Position und/oder die Geschwindigkeit des beweglichen Elements repräsentatives Lesesignal. Die Dauer zwischen zwei aufeinander folgenden Phasen des Lesesignals wird dadurch gemessen, dass die Takte eines Taktgebers mit einer deutlich höheren Frequenz als die des Lesesignals gezählt werden. Der Ausgang des Zählers wird an einen ersten Eingang eines Vergleichers übertragen, dessen zweiter Eingang ein Referenzsignal empfängt. Der Ausgang des Vergleichers geht in einen aktiven Zustand über, wenn der Zählwert den Referenzwert überschreitet. Der Referenzwert wird aus einer Mehrzahl von vorangegangenen Werten des Lesesignals mit einer Schaltung zur Berechnung eines gleitenden Durchschnitts bestimmt. Mithilfe dieser Lösung ist es möglich, eine etwaige Diskontinuität des Lesesignals zu erfassen, wobei jedoch eine Korrektur des Lesesignals nicht vorgesehen ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, die Genauigkeit eines periodischen Messsignals, beispielsweise eines Messsignals eines inkrementellen magnetischen Messsystems deutlich zu erhöhen, ohne hierfür den Maßstab verändern oder ergänzen zu müssen. Dadurch soll beispielsweise die Ausgabe von positionsgenauen Pulsen eines Pulsgebers oder auch ein genaueres Triggern einer Aktoreinheit oder einer Sensoreinheit ermöglicht werden.
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Die genannte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Messsignalverarbeitungseinheit zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals gemäß den beigefügten nebengeordneten Anspruch 12 gelöst. Eine Teilaufgabe wird durch ein Verfahren zum Triggern einer Aktoreinheit oder einer Sensoreinheit gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 11 gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Aufbereitung eines periodischen Messsignals, welches insbesondere von einer Inkrementalspur eines Messsystems mit einem magnetischen oder optischen Maßstab oder auch bei einem induktiven oder kapazitiven Messverfahren ausgegeben wird. Derartige Messsysteme werden vor allem zur Messung von Wegstrecken, Drehwinkeln, Geschwindigkeiten und Winkelgeschwindigkeiten verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann anwendbar, wenn eine Bewegung gemessen wird, die eine zeitweise nahezu gleichförmige Geschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit aufweist. Dies ist beispielsweise bei rotierenden Rotoren mit einem hohen Trägheitsmoment der Fall. Selbstverständlich kann sich die Periodendauer des periodischen Messsignals ständig ändern. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig vom physikalischen Messprinzip des Messsystems anwendbar. Es können auch unterschiedliche Messprinzipien in Kombination als Ausgangspunkt dienen, beispielsweise im Falle einer CT-Anlage mit einem magnetischen Messsystem und mit einem induktiven Messsystem. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine interpolierte Impulsfolge aus dem periodischen Messsignal abgeleitet. Hierfür wird innerhalb einzelner Perioden oder innerhalb einer vordefinierten Anzahl mehrerer aufeinander folgender Perioden des periodischen Messsignals jeweils eine vordefinierte Anzahl an Impulsen generiert, die bevorzugt bezogen auf eine durch das Messsignal repräsentierte Messgröße äquidistant sind. Beispielsweise können 40 in Bezug auf die Messgröße äquidistante Impulse in jeder der Perioden des periodischen Messsignals generiert werden, wodurch die Auflösung der Messung um die Größenordnung 40 erhöht ist. Beispielsweise können jeweils 15 Impulse in zwei aufeinander folgenden Perioden des periodischen Messsignals generiert werden, wodurch die Auflösung der Messung um die Größenordnung 7,5 erhöht ist. Das Generieren der interpolierten Impulsfolge wird auch als Interpolation bezeichnet. Hierfür sind dem Fachmann verschiedene Verfahren bekannt. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fortlaufend ein zeitlicher Abstand zwischen zweien der Impulse der interpolierten Impulsfolge gemessen. Im ein fachsten Fall wird jeweils der zeitliche Abstand zwischen zwei aufeinander folgenden Impulsen fortlaufend gemessen. Bei besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann aber auch der zeitliche Abstand beispielsweise zwischen zweien der Impulse erfolgen, zwischen denen weitere Impulse vorhanden sind. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fortlaufend ein Mittelwert einer vordefinierten Anzahl der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände gebildet. Beispielsweise kann der Mittelwert einer Anzahl von vorzugsweise 2x, z. B. 16 der zuletzt gemessenen der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände gebildet werden. Folglich handelt es sich bei dem Mittelwert um einen mittleren zeitlichen Abstand zwischen den Impulsen der interpolierten Impulsfolge. Nachdem ein weiterer Impuls der interpolierten Impulsfolge generiert wurde und der zeitliche Abstand zwischen dem zuletzt generierten Impuls und einem früheren, beispielsweise dem unmittelbar vorangegangenen Impuls ermittelt wurde, ist dieser zeitliche Abstand aufzuzeichnen und der Mittelwert erneut zu bestimmen. Eine derartige Mittelwertbildung wird auch als gleitender Mittelwert bezeichnet. In einem weiteren Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird fortlaufend der Zeitpunkt für einen aufbereiteten Impuls in Abhängigkeit vom Mittelwert berechnet. Im einfachsten Fall wird der Zeitpunkt dadurch berechnet, dass der einen mittleren zeitlichen Abstand repräsentierende Mittelwert seitdem zuletzt ausgegebenen interpolierten Impuls zeitlich abläuft, wodurch der Zeitpunkt für den nächsten aufbereiteten Impuls ermittelt ist. In die Berechnung können aber auch weitere der zuletzt gesendeten Impulse einfließen. Bevorzugt sind die aufbereiteten Impulse als aufbereitete Impulsfolge auszugeben. Die aufbereitete Impulsfolge ist beispielsweise als digitaler Datenstrom an einen Rechner weiterzuleiten.
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Die mit den erfindungsgemäßen Verfahren erzielbare Erhöhung der Genauigkeit wird zunächst durch die Interpolation, d. h. durch das Ableiten der interpolierten Impulsfolge bestimmt. Ein solches Interpolieren ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Bei einer solchen Interpolation entstehen Interpolationsfehler, die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens weitgehend vermieden werden. Die fortlaufende Mittelwertbildung führt zu einem Tiefpassverhalten, dessen Grenzfrequenz permanent der Frequenz des periodischen Messsignals angepasst ist. Damit ist die Filterwirkung adaptiv, beispielsweise drehzahlabhängig, und daher nicht auf eine bestimmte Zeitdauer bezogen. Insbesondere kann die Mittelwertbildung derart gewählt werden, dass die zeitlichen Abstände der innerhalb genau einer der Perioden des periodischen Messsignals auftretenden Impulse gemittelt werden. Dadurch heben sich Interpolationsfehler, die innerhalb der Integrationslänge, d. h. innerhalb der in die Mittelwertbildung einbezogene Länge periodisch sind, bis auf eine Absolutverschiebung auf. Die Absolutverschiebung ist für das Auslesen einer Inkrementalspur nicht von Bedeutung. Bei dieser Wahl der Mittelwertbildung ist die vordefinierte Anzahl an Impulsen innerhalb der einzelnen Perioden bzw. innerhalb der vordefinierten Anzahl mehrerer aufeinander folgender Perioden des periodischen Messsignals gleich der für das fortlaufende Bilden des Mittelwerts verwendeten vordefinierten Anzahl der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände. Alternativ kann die Mittelwertbildung bevorzugt derart ausgeführt werden, dass ein Vielfaches der vordefinierten Anzahl an Impulsen innerhalb der einzelnen Perioden bzw. innerhalb der vordefinierten Anzahl mehrerer aufeinander folgender Perioden des periodischen Messsignals gleich der für das fortlaufende Bilden des Mittelwerts verwendeten vordefinierten Anzahl der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zum einen eine Mittelung über mehrere den sich verändernden Messwert repräsentierenden Impulse durchgeführt, wodurch das Rauschen des Messwertes verringert wird. Zum anderen werden Interpolationsfehler nahezu vollständig eliminiert, da die eine Geschwindigkeit repräsentierenden zeitlichen Abstände der Impulse über eine oder mehrere Perioden des Messsignals gemittelt werden. Somit bleibt die Summe aller Interpolationsfehler konstant, wenn die Fehlerverteilung innerhalb einer Periode des Messsignals wiederholbar bleibt oder sich zeitlich nicht oder nur langsam ändert. Konstante Fehler können durch einen Referenzierungssvorgang eliminiert werden. Die resultierende Genauigkeit des durch die aufbereitete Impulsfolge repräsentierten Messwertes ist nur noch abhängig von der Genauigkeit der Periodenanfänge der Maßverkörperung und der Veränderung des Messwertes oberhalb der Grenzfrequenz des Tiefpasses der fortlaufenden Mittelwertbildung und begrenzt durch die maximale Auflösung der verwendeten Zeitbasis von z. B. 20 MHz.
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Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die inkrementelle aufbereitete Impulsfolge bei geeigneter Ermittlung des gleitenden Mittelwertes auch bei einer Messung über eine lange Zeitdauer keinen stetig größer werdenden absoluten Fehler aufweist.
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Liegt das periodische Messsignal in Form eines analogen sinusförmigen Signals bzw. eines analogen kombiniert sinus-/kosinusförmigen Signals vor, so umfasst das Ableiten der interpolierten Impulsfolge aus dem periodischen Messsignal bevorzugt zunächst einen Teilschritt, bei welchem fortlaufend ein digitaler Messwert der durch das sinusförmige Signal repräsentierten Messgröße berechnet wird. Bei diesem Teilschritt erfolgt jedenfalls auch eine A/D-Wandlung des periodischen sinusförmigen Messsignals, wobei Quantisierungsstufen des Messwertes jeweils einem Bruchteil der durch eine Periode des sinusförmigen Signals repräsentierten Messgröße entsprechen. Bei Verwendung einer linearen Quantisierung sind die Quantisierungsstufen, welche auch als Quantisierungsintervalle bezeichnet werden, sämtlich gleich. Die Auflösung des digitalen Messwertes beträgt somit ein Mehrfaches der durch eine Periode des sinusförmigen Signals repräsentierten Auflösung des Messbereichs der Messgröße. In einem weiteren Teilschritt werden die Wechsel eines ausgewählten Bits, bevorzugt eines niedrigwertigen Bits, beispielsweise des niedrigstwertigen Bits des sich fortlaufend ändernden digitalen Messwertes gezählt. Somit wird das anfänglich in analoger Form inkrementell vorliegende Messsignal zunächst in einen Absolutwert und anschließend wiederum in ein inkrementelles Signal gewandelt, welches jedoch eine mehrfach so große zeitliche Auflösung wie das anfängliche inkrementelle Signal aufweist. In einem weiteren Teilschritt wird ein Impuls der interpolierten Impulsfolge ausgegeben, wenn eine vordefinierte Anzahl der Wechsel des ausgewählten Bits erreicht ist. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist den Vorteil auf, dass bestehende Algorithmen bzw. Schaltungen zur Interpolation periodischer Messsignale für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden können. Dabei können insbesondere derartige Algorithmen bzw. Schaltungen Anwendung finden, mit welchen ein kombiniert sinus-/kosinusförmiges Signal als Messsignal interpoliert und in einen digitalen Absolutwert umgewandelt wird. Der fortlaufend berechnete in digitaler Form vorliegende absolute Messwert wird jedoch nicht als absoluter Wert weiterverarbeitet, sondern es werden nur die durch das niedrigstwertige oder ein anderes niedrigwertiges Bit gebildeten Inkremente berücksichtigt.
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Bevorzugt wird die aufbereitete Impulsfolge nur dann ausgegeben, wenn die Aufbereitung zu einer Erhöhung der Genauigkeit führt. Beispielsweise weist die aufbereitete Impulsfolge keine erhöhte Genauigkeit auf, wenn sich die Frequenz des Messsignals stark verändert, oder wenn die Frequenz des Messsignals einen Grenzwert unterschreitet. Daher wird bevorzugt die interpolierte Impulsfolge ausgegeben, wenn ein Parameter des periodischen Messsignals eine Parametergrenze erreicht hat.
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Das Messen des zeitlichen Abstandes zwischen zweien der Impulse der interpolierten Impulsfolge erfolgt bevorzugt dadurch, dass diejenigen Takte eines Taktgebers gezählt werden, die zwischen den beiden Impulsen der interpolierten Impulsfolge ausgegeben werden. Hierfür kann beispielsweise ein Quarztaktgeber mit einer hohen Frequenz von 20 MHz verwendet werden. Das Bilden des Mittelwerts der vordefinierten Anzahl der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände erfolgt dann dadurch, dass ein arithmetisches Mittel der vordefinierten Anzahl der gezählten Taktanzahlen berechnet wird. Beispielsweise sind hierfür die 16 zuletzt gemessenen Taktanzahlen zu addieren und die Summe durch 16 zu teilen. Dieses arithmetische Mittel stellt eine mittlere Taktanzahl dar und repräsentiert die mittlere Dauer zwischen zwei Impulsen der interpolierten Impulsfolge bezogen auf die vordefinierte Anzahl der zuletzt gesendeten interpolierten Impulse. Die mittlere Taktanzahl repräsentiert gleichzeitig eine Geschwindigkeit, wenn das Messsignal eine Wegstrecke oder einen Winkel repräsentiert.
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Wird ein Taktgeber mit einer sehr hohen Frequenz verwendet, so kann es vorkommen, dass die Taktanzahlen zwischen jeweils zweien der Impulse der interpolierten Impulsfolge sehr groß sind. In diesem Fall ist die gezählte Anzahl der Takte bevorzugt durch einen vordefinierten Divisor zu teilen, wodurch beispielsweise Speicherplatz zum Speichern der Taktanzahlen gespart wird, ohne einen relevanten Verlust der Genauigkeit in Kauf nehmen zu müssen.
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Das Berechnen des Zeitpunktes für den aufbereiteten Impuls der aufbereiteten Impulsfolge in Abhängigkeit vom Mittelwert erfolgt bevorzugt dadurch, dass beginnend mit dem Zeitpunkt eines bereits aufbereitenden Impulses das arithmetische Mittel, d. h. die mittlere Taktanzahl, synchron zum Takt des Taktgebers herunter oder herauf gezählt wird. Sobald die das arithmetische Mittel repräsentierende Taktzahl vollständig herunter gezählt ist, d. h. bis die Null bzw. die Eins beim Herunterzählen erreicht ist, ist der Zeitpunkt des nächsten aufbereiteten Impulses erreicht.
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Die aufbereitete Impulsfolge wird bevorzugt als differenziell symmetrisches Signal, beispielsweise gemäß RS-422 ausgegeben. Dabei werden phasenversetzte Signale, d. h. ein positives Signal und ein negatives Signal über ein verdrilltes Leitungspaar übertragen. Dadurch werden Gleichtaktstörungen minimiert und die Übertragung von hohen Datenraten ermöglicht. Um die Ausgabe des symmetrischen Signalimpulses zu ermöglichen, werden beim Herunterzählen des Mittelwertes bevorzugt vier zeitlich äquidistante Flanken erzeugt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Triggern einer Aktoreinheit oder einer Sensoreinheit erfolgt das Triggern ausgehend von aufbereiteten Impulsen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals aufbereitet wurden.
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Die erfindungsgemäße Messsignalverarbeitungseinheit dient zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals und umfasst zunächst einen Messsignaleingang zum Anschluss an ein Messsystem, beispielsweise an ein inkrementelles magnetisches Messsystem. Die erfindungsgemäße Messsignalverarbeitungseinheit umfasst weiterhin eine Signalverarbeitungsschaltung, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist. Hierfür umfasst die Signalverarbeitungsschaltung bevorzugt anwendungsspezifische integrierte Schaltungen und/oder programmierbare Logikschaltkreise, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen zu können. Die Messsignalverarbeitungseinheit umfasst weiterhin einen Datenausgang zur Ausgabe der aufbereiteten Impulsfolge.
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Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst bevorzugt eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, auch ASIC genannt, zur Interpolation des Messsignals, nämlich zum fortlaufenden Berechnen des digitalen Messwertes der durch das sinusförmige Signal repräsentierten Messgröße. Derartige anwendungsspezifische integrierte Schaltungen sind für verschiedene Messanwendungen verfügbar.
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Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst bevorzugt weiterhin einen programmierbaren Logikschaltkreis, welcher für weitere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens konfiguriert ist, nämlich zum Zählen der Wechsel des ausgewählten Bits des sich fortlaufend ändernden digitalen Messwertes, zum fortlaufenden Messen des zeitlichen Abstandes zwischen zweien der Impulse der interpolierten Impulsfolge, zum fortlaufenden Bilden des Mittelwertes der vordefinierten Anzahl der nacheinander gemessenen zeitlichen Abstände, zum fortlaufenden Berechnen der Zeitpunkte der aufbereiteten Impulse und zum Generieren der aufbereiteten Impulse als aufbereitete Impulsfolge. Ferner ist der programmierbare Logikschaltkreis bevorzugt für ein Umschalten zwischen der Ausgabe der aufbereiteten Impulsfolge und der interpolierten Impulsfolge konfiguriert, sodass die interpolierte Impulsfolge ausgegeben wird, wenn ein Parameter des periodischen Messsignals die Parametergrenze erreicht hat.
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Die Signalverarbeitungsschaltung umfasst bevorzugt weiterhin einen Leitungstreiber zur Modulation und Verstärkung der aufbereiteten Impulsfolge als differenziell symmetrisches Signal, beispielsweise als ein Datensignal, welches gemäß RS-422 kodiert ist. Der Leitungstreiber ist mit dem Datenausgang verbunden, um die Daten über diesen ausgeben zu können.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1: ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messsignalverarbeitungseinheit; und
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2: ein Blockschaltbild eines in 1 gezeigten programmierbaren Logikschaltkreises.
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1 zeigt ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messsignalverarbeitungseinheit. Die Messsignalverarbeitungseinheit dient beispielsweise zur Aufbereitung eines Messsignals eines magnetischen Messsystems, mit welchem die Winkelposition eines Drehtisches gemessen wird. Das magnetische Messsystem (nicht gezeigt) umfasst ein Maßband und einen Messkopf. Der Messkopf gibt ein kombiniert sinus-/kosinusförmiges Signal mit einer Spannung von 1 VSS aus. Dieses Signal liegt an einem Messsignaleingang, welcher mit sin/cos-Eingang bezeichnet ist, an. In einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung, welche als Interpolator bezeichnet ist, wird das Messsignal interpoliert, wodurch fortlaufend ein digitaler absoluter Messwert für den zu messenden Drehwinkel bestimmt wird. In einem programmierbaren Logikschaltkreis, welcher als CPLD bezeichnet ist, werden Impulsfolgen erzeugt, welche an Leitungstreiber gesendet werden. In den Leitungstreibern, welche als Line-Treiber RS422 bezeichnet sind, werden die Impulsfolgen derart moduliert, dass sie als Datenausgangsstrom gemäß RS-422 ausgegeben werden können. Abhängig von Parametern des Messsignals werden entweder solche Impulsfolgen ausgegeben, die gemäß dem Stand der Technik interpoliert sind, oder solche Impulsfolgen, die erfindungsgemäß aufbereitet wurden. Die erfindungsgemäß aufbereiteten Impulsfolgen sind in 1 als zeitvariabel interpoliert charakterisiert.
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Die Messsignalverarbeitungseinheit umfasst weiterhin einen Programmier-Port, um den programmierbaren Logikschaltkreis programmieren zu können. Hierbei können auch Parameter zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingestellt werden.
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Die Messsignalverarbeitungseinheit umfasst weiterhin eine Diagnoseeinheit, über welche Fehlermeldungen des programmierbaren Logikschaltkreises ausgegeben werden können.
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2 zeigt den in 1 gezeigten programmierbaren Logikschaltkreis in einem Blockschaltbild. Die vom Interpolator berechneten digitalen Messwerte werden zum programmierbaren Logikschaltkreis übertragen. Im programmierbaren Logikschaltkreis erfolgt zunächst eine Flankenerkennung. Hierbei werden vier Flanken der beiden phasenversetzten Signalanteile ausgewertet und in einen Zählerwert umgewandelt. Der sich fortwährend ändernde Zählwert wird mithilfe eines Vergleichers verglichen. Sobald der Zählwert einen vordefinierten Wert erreicht hat, wird eine Flanke für einen interpolierten Impuls erzeugt. Der Wert, mit welchem der Zählwert im Vergleicher verglichen wird, ist so gewählt, dass eine gewünschte Anzahl an interpolierten Impulsen der interpolierten Impulsfolge je Periode des Messsignals erzeugt wird. Die erzeugten Flanken für die interpolierten Impulse werden zum einen zu einer Spursignalerzeugung geführt, um aus diesen eine vollständige interpolierte Impulsfolge zu erzeugen. Die erzeugten Flanken der interpolierten Impulse werden zum anderen zu einer Zeitmessung geführt. Die Zeitmessung basiert auf dem Takt eines Quarztaktgebers mit einer Frequenz von z. B. 20 MHz. Es wird jeweils die Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden der interpolierten Impulse gemessen, indem die Takte des Quarztaktgebers zwischen zwei aufeinander folgenden Flanken der interpolierten Impulse gezählt werden. Die gemessenen Taktanzahlen werden in einem First-In-First-Out-Speicher abgelegt. In dem First-In-First-Out-Speicher lässt sich eine vordefinierte Anzahl von Taktanzahlen speichern, welche der vordefinierten Anzahl an interpolierten Impulsen in jeder der Perioden des Messsignals gleicht. Diese vordefinierte Anzahl beträgt bevorzugt 16 und kann aber auch höher oder niedriger gewählt werden. Immer dann, wenn eine gemessene Taktanzahl im First-In-First-Out-Speicher gespeichert wurde, wird in einem Mittelwertfilter das arithmetische Mittel aller im First-In-First-Out-Speicher gespeicherten Taktanzahlen berechnet. Dieses arithmetische Mittel repräsentiert eine Durchschnittsgeschwindigkeit des gemessenen Drehwinkels innerhalb der zuletzt aufgenommenen Periode des Messsignals. Das arithmetische Mittel ist durch eine mittlere Taktanzahl gebildet, die in einem Down-Counter heruntergezählt wird. Dieses Herunterzählen dauert eine Zeit, welche der durchschnittlichen Zeit zwischen zweien der interpolierten Impulsen bezogen auf die zuletzt aufgetretene Periode des Messsignals gleicht. Sobald das arithmetische Mittel, d. h. die mittlere Taktanzahl heruntergezählt ist, wird eine Flanke für einen aufbereiteten Impuls erzeugt. Im selben Moment beginnt der Down-Counter erneut, ein arithmetisches Mittel herunter zu zählen, wobei es sich bei dem nun herunter zu zählenden arithmetischen Mittel um das nächste vom Mittelwertfilter ermittelte arithmetische Mittel handelt, für welches der bereits nachfolgende interpolierte Impuls berücksichtigt wurde. Die für die aufbereiteten Impulse erzeugten Flanken werden zu einer Spursignalerzeugung geführt, um aus diesen vollständige aufbereitete Impulsfolgen zu erzeugen. Die aufbereitete Impulsfolge und die interpolierte Impulsfolge werden zu einem Umschalter geführt. Dieser Umschalter ist in einem Regelbetrieb auf die aufbereitete Impulsfolge geschaltet. Wenn ein Parameter des periodischen Messsignals eine Parametergrenze erreicht hat, beispielsweise wenn sich das Messsignal um mehr als ein vordefiniertes Maß ändert oder wenn die Frequenz des Messsignals eine untere Grenzfrequenz unterschreitet, wird der Umschalter auf die gemäß dem Stand der Technik interpolierte Impulsfolge geschaltet. Der Ausgang des Umschalters wird zum Leitungstreiber geführt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006017146 A1 [0002]
- DE 102008010095 A1 [0003]
- DE 19628602 A1 [0004]
- DE 69306712 B2 [0005]
