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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen
Servomotor und eine Servomotorbaueinheit.
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Beispielsweise
werden ein Luft-Gemisch-Dämpfer und ein Modus-Schalt-Dämpfer
in einer fahrzeuggestützen Klimaanlage von mehreren Servomotoren
gesteuert. Jeder Servomotor wird integral von einer elektronischen
Steuereinheit (ECU) in der Klimaanlage gesteuert. Genauer gesagt
wird eine Arbeitsstellung des Dämpfers von den mehreren Servomotoren
gesteuert. Um die Arbeitsstellungssteuerung auszuführen
ist es notwendig, eine augenblickliche Rotationsposition bzw. Drehstellung
des Motors zu erfassen.
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Hierzu
wird beispielsweise in der
US
Patentschrift US 5,803,355 , die der japanischen Schrift
JP-3601888 B2 entspricht,
ein Potentiometer verwendet, um die augenblickliche Drehstellung
zu erfassen. Das Potentiometer erfasst einen Absolutwert der augenblicklichen
Drehstellung unter Verwendung eines Widerstandes. Der Widerstand
des Widerstandes kann jedoch von einer linearen Beziehung einer Widerstandänderung
abweichen und/oder von der Temperatur abhängen. Daher kann
die Erfassungsgenauigkeit der Stellung gering sein. In jüngster
Zeit wird daher ein Impulsgeber (pulse encoder) zum digitalen Erfassen
eines Winkels als Rotationserfassungsvorrichtung mit vergleichsweise
hoher Erfassungsgenauigkeit verwendet. Die Herstellungskosten des
Impulsgebers sind vergleichsweise gering. Ein Absolut-Typ-Impulsgeber
erfasst einen Absolutwert der Drehwinkelstellung. In diesem Fall
sind alle Daten der absoluten Winkelposition durch eine Mehrzahl
von Bits definiert. Wenn der Enkoder bzw. Geber jedoch eine hohe
Auflösung hat, ist es notwendig, eine Kombination aus einer
Blenden-Reihen-Anordnung (slit series array) entsprechend der Zahl
der Bits der Winkelstellung und aus einem optischen Erfassungssystem
herzustellen. Daher sind die Herstellungskosten für diese
Vorrichtung hoch und es ist unerwünscht, den hochauflösenden
Impulsenkoder bzw. Impulsgeber bei einem Fahrzeug oder dergleichen
zu verwenden.
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Auf
einem derartigen technischen Gebiet wird dementsprechend eine Kombination
aus einem Inkrement-Typ-Impulsgeber und einer Zählvorrichtung
(counter) genutzt. Obgleich der Dreh- bzw. Rotationsimpuls nicht
die absolute Position bzw. Stellung darstellt, berechnet in diesem
Fall die Zählvorrichtung durch Addieren oder Subtrahieren
den Rotationsimpuls, so dass der Rotationsdetektor die augenblickliche
Winkelstellung basierend auf dem berechneten Rotationsimpuls erfassen
kann. Daher ist es notwendig, einen Ausgangspunkt zu erfassen, um einen
Bezugswert bzw. Referenzwert bereitzustellen. Beispielsweise umfasst,
bei einem Bidirektionalen Motor, der Rotationsdetektor eine Zwei-Reihen-Typ Impulserzeugungsblende
(pulse generation slit) mit Phasendifferenz. Der Rotationsdetektor
umfasst einen Zwei-Phasen-Differenz-Impulsgeber, der am Motor angebracht
ist. Der Geber bestimmt eine Voreilwinkel-Beziehung (advance angle
relationship) einer Phase in einer Impulswellenform zum Erfassen eines
zu jeder Blende bzw. Spalte korrespondierenden Winkels, so dass
der Geber die Dreh- bzw. Rotationsrichtung erfasst. Selbst wenn
der Zwei-Phasen-Differenz-Impulsgeber verwendet wird ist es jedoch
schwierig, den Ausgangspunkt nur unter Verwendung des Impulsgebers
zu erfassen. In der US Anmeldung US 2004/0124797, die der japanischen Anmeldung
JP 2004-215488 A entspricht,
erfasst eine Vorrichtung jedoch den Ausgangspunkt durch Festsetzen
eines bestimmten Musters des Ausgangspunktes.
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Im
Fall eines Klimaanlagensystems eines Fahrzeugs nimmt die Zahl der
Servomotoren gemäß der zunehmenden Komplexität
der Steuerung zu. Um die Mehrzahl an Servomotoren zu steuern wird
eine Steuervorrichtung in jeden Motor eingebaut, so dass eine Servomotorbaueinheit
ausgebildet wird. Zudem sind mehrere Servomotorbaueinheiten über
ein Kommunikationsnetzwerk mit einer integrierten Steuereinheit
verbunden, so dass jede Servomotorbaueinheit unabhängig
von der integrierten Steuereinheit gesteuert werden kann. In einem
derartigen System gibt, wenn das System zu arbeiten beginnt, nachdem das
System bestromt wurde, oder wenn das System aus irgend einem Grund
Informationen über die augenblickliche Drehstellung verliert,
die integrierte Steuereinheit eine Anweisung aus, um den Ausgangspunkt
zu erfassen, so dass die augenblickliche Drehstellung des Servomotors
bestimmt wird. Diese Anweisung ist als Initialisierungs-Steuerungs-Anweisung
definiert.
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Bei
dem Initialisierungs-Steuerungs-Prozess wird vorsichtig vorantastend
(tentatively) eine bestimmte Rotationsrichtung derart bestimmt,
dass der Ausgangspunkt in Richtung der bestimmten Rotationsrichtung
existiert. Die integrierte Steuereinheit gibt eine Kommunikationsanweisung
an jeden Servomotor aus. Die Kommunikationsanweisung sieht vor, dass
ein Initialisierungsbetrieb zum Erfassen des Ausgangspunktes und
einer Vorantast-Sollposition in Rotationsrichtung ausgeführt
wird. Die Servomotorbaueinheit beginnt, den Motor zu betreiben und stoppt
den Betrieb des Motors wenn ein Muster, das den Ausgangspunkt darstellt,
vom Impulsgeber empfangen wird. Wenn die integrierte Steuereinheit
ein Stop-Signal des Motors von der Servomotorbaueinheit empfängt,
sendet die integrierte Steuereinheit eine Information bezüglich
der korrekten augenblicklichen Drehstellung, die den Ausgangspunkt
anzeigt, an die Servomotorbaueinheit. Dann empfängt die Servomotorbaueinheit
diese Information und speichert sie in einer Speichervorrichtung.
Da die Servomotor-Steuerschaltung die korrekte augenblickliche Drehstellung
erkennt, kann die Steuerschaltung den Motor gemäß der
von der integrierten Steuereinheit übertragenen Information über
die Sollposition genau ansteuern, um sich zur Sollposition zu drehen.
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Jedoch
bestimmt bei einem herkömmlichen System die integrierte
Steuereinheit eine Steueranweisung mit einer Sollpositionsanweisung
absolut für jeden Servomotor. Daher ist es notwendig, dass
jede Servomotorbaueinheit die Information über die korrekte
augenblickliche Drehstellung bzw. Augenblickposition, die den Ausgangspunkt
anzeigt, zu jedem Zeitpunkt von der integrierten Steuereinheit empfängt,
selbst wenn der Initialisierungsprozess ausgeführt wird.
Somit hat kein Servomotor eine Einrichtung zum autonomen Erhalt
der Information über die korrekte augenblickliche Drehstellung.
Daher können die folgenden Schwierigkeiten auftreten: Wenn
der Ausgangspunkt erfasst wird und der Motor stoppt, sendet die
integrierte Steuereinheit die Daten mit der korrekten augenblicklichen
Drehstellung, die den Ausgangspunkt anzeigt, an die Servomotorbaueinheit,
und dann werden die Daten in der Servomotorbaueinheit gespeichert.
In diesem Fall tritt jedoch unvermeidlich eine Zeitverzögerung
für die Kommunikation auf. Falls die Motorstellung durch
eine externe Kraft oder dergleichen während der Totzeit
als Wartezeit verschoben wird, kann eine falsche Information über
die augenblickliche Drehstellung in der Servomotorbaueinheit gespeichert
werden. Da die augenblickliche Drehstellung zudem während
des Normalbetriebs nicht korrigiert wird, kann die Drehstellung von
der korrekten Stellung abweichen falls sich die Zählvorrichtung
zum Zählen der Zahl der Impulse vom Geber aufgrund einer
Störung oder dergleichen verzählt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ausgehend
von den vorstehend geschilderten Problemen ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Steuersystem für einen Servomotor sowie
eine Servomotorbaueinheit vorzuschlagen. Bei dem Steuersystem für
einen Servomotor zum Steuern eines Servomotors gemäß einer
Kommunikationsanweisung von einer integrierten Steuereinheit wird,
wenn eine Ausgangsstellung des Motors korrigiert wird, der Einfluss
einer Drehstellungsänderung des Motors während
einer Kommunikationstotzeit verbessert.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Steuersystem
für einen Servomotor auf: eine integrierte Steuereinheit
zum integrierten Steuern einer Mehrzahl von Servomotoren; und eine
Mehrzahl von Servomotorbaueinheiten, von denen eine jede über
ein Kommunikationsnetzwerk mit der integrierten Steuereinheit, sowie
mit einem korrespondierenden Servomotor verbunden ist. Jede Servomotorbaueinheit
umfasst: einen Motorantrieb, zum Antrieben des Servomotors; einen
Rotationsdetektor, zum Erfassen einer Rotation des Servomotors;
einen Ausgangspunkt-Detektor, zum Erfassen eines Ausgangspunkts
des Servomotors; ein Kommunikationselement, zum Erhalten von Steuerinformationen
einschließlich einer Drehstellungs-Anweisungsinformation
von der integrierten Steuereinheit; eine Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung,
zum Erhalten eines Rotationserfassungssignals vom Rotationsdetektor
und zum Berechnen einer augenblicklichen Drehstellung des Servomotors
basierend auf dem Rotationserfassungssignal; ein Motorantriebs-Anweisungselement,
zum Erhalten der Steuerinformation vom Kommunikationselement und
zum Ausgeben einer Antriebsanweisungsinformation an den Motorantrieb
gemäß der Steuerinformation mit der Drehstellungs-Anweisungsinformation
und der augenblicklichen Drehstellung; sowie ein Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung, zum Zurücksetzen
der durch die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung berechneten augenblicklichen Drehstellung
auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt wenn der Ausgangspunkt-Detektor
den Ausgangspunkt erfasst.
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Bei
dem vorstehend angeführten Steuersystem für einen
Servomotor führt die Servomotorbaueinheit alle Korrekturprozesse
von einem Ausgangspunkt-Erfassungsschritt hin zu einem Zurücksetzschritt
für die augenblickliche Drehstellung aus. Daher wird, selbst
wenn die Motorposition durch eine externe Kraft oder dergleichen
während der Totzeit als Wartezeit verschoben bzw. verändert
wird, die augenblickliche Drehstellung korrekt zurückgesetzt,
da das System keine Totzeit hat. Da es überdies nicht notwendig
ist, eine Information über die korrekte augenblickliche
Drehstellung von der integrierten Steuereinheit zu erhalten, wird
eine Kommunikationssequenz zur Motorsteuerung vereinfacht.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Servomotorbaueinheit,
die mit einem Kommunikationsnetzwerk verbindbar ist, auf: einen
Motorantrieb, zum Antrieben des Servomotors, einen Rotationsdetektor,
zum Erfassen einer Rotation des Servomotors; einen Ausgangspunkt-Detektor,
zum Erfassen eines Ausgangspunkts des Servomotors; ein Kommunikationselement,
zum Erhalten von Steuerinformationen einschließlich einer
Drehstellungs-Anweisungsinformation von einer externen integrierten
Steuereinheit über das Kommunikationsnetzwerk; eine Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung,
zum Erhalten eines Rotationserfassungssignals vom Rotationsdetektor
und zum Berechnen einer augenblicklichen Drehstellung des Servomotors
basierend auf dem Rotationserfassungssignal; ein Motorantriebs-Anweisungselement, zum
Erhalten der Steuerinformation vom Kommunikationselement und zum
Ausgeben einer Antriebsanweisungsinformation an den Motorantrieb
gemäß der Steuerinformation mit der Drehstellungs-Anweisungsinformation
und der augenblicklichen Drehstellung; sowie ein Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung, zum Zurücksetzen
der durch die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung berechneten augenblicklichen
Drehstellung auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt wenn der Ausgangspunkt-Detektor
den Ausgangspunkt erfasst.
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Bei
der vorstehend angeführten Servomotorbaueinheit führt
die Servomotorbaueinheit alle Korrekturprozesse von einem Ausgangspunkt-Erfassungsschritt
hin zu einem Zurücksetzschritt für die augenblickliche
Drehstellung aus. Daher wird, selbst wenn die Motorposition durch
eine externe Kraft oder dergleichen während der Totzeit
als Wartezeit verschoben bzw. verändert wird, die augenblickliche Drehstellung
korrekt zurückgesetzt, da das System keine Totzeit hat.
Da es überdies nicht notwendig ist, eine Information über
die korrekte augenblickliche Drehstellung von der integrierten Steuereinheit
zu erhalten, wird eine Kommunikationssequenz zur Motorsteuerung
vereinfacht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Vorstehende sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher
ersichtlich. Hierbei zeigt:
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1 ein
Blockschaubild eines Steuersystems für einen Servomotor;
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2 ein
Blockschaubild einer Servomotorbaueinheit gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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3A ein
Schaltbild einer Impulszählschaltung und einer Zurücksetzschaltung
in einem Logikschaltkreis der Servomotorbaueinheit, und 3B ein
Schaltbild einer Zählvorrichtungseingangsschaltung aus 3A;
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4 eine
Darstellung einer Betriebslogik-Tabelle einer Up-Down-Zählvorrichtung
in der Impulszählschaltung;
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5 ein
Flussdiagramm zur Darstellung des Betriebs des Steuersystems für
einen Servomotor;
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6 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit
bei einer Normalrotation zeigt;
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7 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit
bei einer Rückwärtsrotation zeigt;
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8 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, ohne den Ausgangspunkt bei Normalrotation zu durchlaufen;
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9 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, ohne den Ausgangspunkt bei Rückwärtsrotation
zu durchlaufen;
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10 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Normalrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und eine Drehstellungsveränderung auftritt;
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11 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Rückwärtsrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und eine Drehstellungsveränderung auftritt;
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12 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Normalrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und keine Drehstellungsveränderung auftritt;
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13 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Rückwärtsrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und keine Drehstellungsveränderung auftritt;
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14 ein
Blockschaubild einer Servomotorbaueinheit gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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15 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit
bei einer Normalrotation zeigt;
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16 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit
bei einer Rückwärtsrotation zeigt;
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17 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Normalrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und eine Drehstellungsveränderung auftritt;
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18 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Rückwärtsrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und eine Drehstellungsveränderung auftritt;
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19 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Normalrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und keine Drehstellungsveränderung auftritt; und
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20 ein
Zeitschaubild, das den Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit
zeigt, wobei, bei Rückwärtsrotation, der Ausgangspunkt durchlaufen
wird und keine Drehstellungsveränderung auftritt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt
ein Steuersystem 1 für einen Servomotor gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform. In dem System 1 stellt
eine Klimaanlagen ECU (A/C-ECU) 2 eine integrierte Steuereinheit
dar. Die A/C-ECU 2 steuert den Betrieb eines fahrzeuggestützen
Klimaanlagensystems. Eine Mehrzahl von Servomotorbaueinheiten 4 ist über
ein Kommunikationsnetzwerk 3 mit der A/C-ECU 2 verbunden.
Dads Kommunikationsnetzwerk 3 wird von einem LIN-(Local
Interconnect Network)-Kommunikationsbus, einer Stromquellenleitung
+B und einer Masse- bzw. Erdleitung GND gebildet. Ein Motor 5 ist
mit der Servomotorbaueinheit 4 verbunden. Der Motor 5 wird über die
Stromquellenleitung +B und die Servomotorbaueinheit 4 bestromt.
Die Stromquellenleitung +B ist mit einem Pluspol einer Fahrzeugbatterie
verbunden. Die Erdleitung GND ist mit einem Minuspol der Batterie
verbunden. Alternativ kann die Erdleitung GND mit einem anderen
Masse- bzw. Erdungspunkt verbunden sein. Die integrierte Steuereinheit 2 stellt
einen LIN-Haupt- bzw. Masterknoten dar, und die Servomotorbaueinheit 4 stellt
einen LIN-Neben- bzw. Slaveknoten dar.
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2 zeigt
eine einzelne Servomotorbaueinheit 4. Die Einheit 4 umfasst
einen Motorantrieb 6, einen LIN-Tansceiver 7 als
Kommunikationselement, eine Logikschaltung 9 als Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung,
ein Motorantriebsanweisungs-Ausgabeelement und ein Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung sowie eine Stromquellenschaltung 10.
Ein Impulsgeber 8 ist mit der Logikschaltung 9 verbunden.
der Impulsgeber 8 dreht synchron mit dem Motor 5.
Die Stromquellenschaltung 10 liefert eine Signalspannung
an die Logikschaltung 9 und eine Motorantriebsspannung
an den Motorantrieb 6.
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Der
Impulsgeber
8 ist ein Inkrement-Typ Impulsgeber zum Erfassen
der Rotation des Motors
5 in beide Richtungen. Der Geber
enthält ein Drehimpuls-Wellenform-Erzeugungselement bzw.
ein Drehimpuls-Frequenzgeberelement mit zwei Kanälen, welches
eine Voreilwinkel-Beziehung einer Phase in einer Ausgangswellenform
hat. Die Voreinwinkelbeziehung ist umgekehrt zu einer Rotations-
bzw. Drehrichtung des Motors
5. Das Drehimpuls-Frequenzgeberelement
gibt ein normales Wellenformmuster und ein bestimmtes Ausgangspunktwellenformmuster aus.
Das bestimmte Ausgangspunktwellenformmuster unterscheidet sich von
dem normalen Wellenformmuster wenn der Motor den Ausgangspunkt erreicht.
Der Betrieb und der Aufbau des Drehimpuls-Frequenzgeberelements
werden in der US-Anmeldung US 2004/0124797, die der japanischen
Anmeldung
JP 2004-215488
A entspricht, beschrieben. Der Impulsgeber
8 umfasst
eine (nicht dargestellte) Drehscheibe, die mit einer Drehwelle des
Motors
5 verbunden ist. Zwei Blendenreihen (slit rows)
zum Erzeugen eines Drehimpulses sind konzentrisch in der Drehscheibe
ausgebildet. Ferner sind zwei Paar Licht emittierender Elemente,
beispielsweise LEDs, sowie ein Licht empfangendes Element, beispielsweise ein
Fototransistor derart angeordnet, dass das Licht emittierende Element
und das Licht empfangende Element die Scheibe zwischen sich in einer
Dickenrichtung der Scheibe aufnehmen. Genauer gesagt sind das Licht
emittierende Element und das Licht empfangende Element entlang jeder
der Blendenreihen angeordnet. Wenn das Licht emittierende Element
und das Licht empfangende Element nicht an jeder Blende angeordnet
sind, wird verhindert, dass das Licht vom Licht emittierenden Element
das Licht empfangende Element erreicht. Wenn das Licht emittierende
Element und das Licht empfangende Element an jeder Blende angeordnet
sind, erreicht das Licht vom Licht emittierenden Element das Licht empfangende
Element. Das Licht empfangende Element gibt einen Drehimpuls gemäß einem
Status des empfangenen Lichts aus. Genauer gesagt bilden die Blende
der Drehscheibe, das Licht emittierende Element und das Licht empfangende
Element das Drehimpuls-Frequenzgeberelement.
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Wenn
das Licht empfangende Element Licht empfängt, ist der Ausgabewert
des Drehimpulses vom Licht empfangenden Element als hoher Wert definiert,
d. h. „H”, was „1” darstellt.
Wenn das Licht empfangende Element kein Licht empfängt,
ist der Ausgabewert des Drehimpulses vom Licht empfangenden Element
als niedriger Wert definiert, d. h. „L”, was „0” darstellt.
Ein Ausdruck mit hohem Wert (high level term) und ein angrenzender
Ausdruck mit niedrigem Wert (low level term) bilden einen Wellenlängenausdruck.
Wie in 6 dargestellt, sind zwei Blendenreihen auf der
Scheibe derart ausgebildet, dass Drehimpuls-Wellenformen, die den
Blendenreihen entsprechen und durch Rotation des Motors 5 erzeugt
werden, um eine viertel Wellenlänge zueinander versetzt
angeordnet sind. Genauer gesagt ist die Phase eines Drehimpulses,
der einer Blendenreihe entspricht, um eine viertel Wellenlänge
von der Phase des anderen Drehimpulses versetzt, der der anderen
Blendenreihe entspricht. Hierbei stellen P1 und P2 in der 6 Drehimpulse
entsprechend der beiden Blendenreihen dar. Eine Voreilwinkel-Beziehung einer
Phase der ausgegebenen Wellenform ist umgekehrt zur Rotationsrichtung
des Motors 5. Genauer gesagt wird die Rotationsrichtung
des Motors 5, d. h. die Rotationsrichtung der Drehscheibe,
basierend auf Informationen, ob eine steigende Flanke im Ausdruck
mit hohem Wert des der einen Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses
P1 vor oder nach einer steigenden Flanke im Ausdruck mit hohem Wert des
der anderen Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses P2 auftritt,
bestimmt. Diese Wellenformen sind normale Wellenformmuster. Die
Drehscheibe umfasst ferner eine dem Ausgangspunkt entsprechende
Ausgangspunkt-Erfassungsblende, so dass nur eine Erfassungsblende
auf der Scheibe ausgebildet ist. Jede Blendenreihe umfasst nur eine
Ausgangspunkt-Erfassungsblende auf der Scheibe. Die Phase des Ausdrucks
mit hohem Wert und die Phase des Ausdrucks mit niedrigem Wert einer
Blendenreihe fallen jeweils mit der Phase des Ausdrucks mit hohem
Wert und der Phase des Ausdrucks mit niedrigem Wert der anderen
Blendenreihe zusammen. Die Dauer des Impulses, der der Ausgangspunkt-Erfassungsblende
entspricht ist halb so lang wie die Dauer des normalen Wellenformmusters.
Wenn die Ausgangspunkt-Erfassungsblende erfasst wird, fallen die steigende
und die fallende Flanke im Ausdruck mit hohem Wert der einer Blendenreihe
entsprechenden Drehimpulswellenform mit der steigenden und der fallenden
Flanke im Ausdruck mit hohem Wert der der anderen Blendenreihe entsprechenden
Drehimpulswellenform zusammen. Genauer gesagt werden die steigende
Flanke und die fallende Flanke in dem der einen Blendenreihe entsprechenden
Impuls gleichzeitig zur der steigenden Flanke und der fallenden
Flanke in dem der anderen Blendenreihe entsprechenden Impuls erzeugt.
Hierbei werden, beim normalen Wellenformmuster, die steigende Flanke und/oder
die fallende Flanke im Ausdruck mit hohem Wert des Impulses, der
einer Blendenreihe entspricht, zeitversetzt von der steigenden Flanke und/oder
der fallenden Flanke im Ausdruck mit hohem Wert des Impulses, der
der anderen Blendenreihe entspricht, erzeugt. Daher ist das der
Ausgangspunkt-Erfassungsblende entsprechende Wellenformmuster verschieden
von dem normalen Wellenformmuster. Daher wird das er Ausgangspunkt-Erfassungsblende
entsprechende Wellenformmuster als Ausgangspunkt-Wellenformmuster
definiert. Somit ist das Ausgangspunkt-Erfassungselement zum Erfassen
des Ausgangspunkts bezüglich der Rotation des Motors 5 wie
vorstehend diskutiert ausgebildet. Eine unabhängige Blende
zum Anzeigen des Ausgangspunktes kann an einer Stelle auf der Scheibe angeordnet
sein, die in radiale Richtung der Scheibe verschieden zu den beiden
Blendenreihen ist, und das Licht emittierende Element sowie das
Licht empfangende Element können über und unter
der Scheibe angeordnet sein.
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Die
Logikschaltung 9 umfasst einen Mikrocomputer zum Senden
eines Antriebsanweisungssignals an den Motorantrieb 6.
Wie in 3 dargestellt, umfasst die
Logikschaltung 9 zudem eine Zähllogikschaltung.
Die Zähllogikschaltung enthält eine 9-Bit Up-Down-Zählvorrichtung 23.
Die vom Impulsgeber 8 entsprechend den beiden Blendenreihen ausgegebenen
Drehimpuls-Wellenformen werden in eine Zählvorrichtungseingangsschaltung 24 eingegeben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein bestimmtes
Ausgangspunkt-Wellenformmuster erfasst. Eine Wellenformbildungsschaltung
(waveform shaping circuit) 22 formt eine vom Impulsgeber 8 eingegebene
Wellenform. Die geformten Gebersignale P1 und P2 als geformte Impulssignale
in der Wellenformbildungsschaltung 22 werden jeweils in
zwei D-Flip-Flop-Anschlüsse eingegeben. Genauer gesagt
werden die geformten Signale abgetastet. Ein Abtast-Taktsignal SCLK
hat eine Frequenz, die ausreichend über einer Frequenz
der geformten Gebersignale P1 und P2 liegt. Bei dieser Ausführungsform ist
die Frequenz des Abtast-Taktsignals SCLK 4 kHz. Ein geformtes Gebersignal
P1 wird zu einem Zeitpunkt abgetastet, wenn das Abtast-Taktsignal
SCLK ansteigt, wodurch ein Q11-Signal, ein Q12-Signal, ein Bar-Q11-Signal
und ein Bar-Q12-Signal erhalten werden. Hierbei entspricht das Bar-Q11-Signal
beispielsweise einem logisch invertierten Datensatz des Q11-Signals.
Auf ähnliche Weise wird das andere geformte Gebersignal
P2 zu dem Zeitpunkt abgetastet, wenn das Abtast-Taktsignal SCLK
ansteigt, wodurch ein Q21-Signal, ein Q22-Signal, ein Bar-Q21-Signal und
ein Bar-Q22-Signal erhalten werden.
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Basierend
auf den vorgenannten acht Signalen erzeugt eine Gate- bzw. Gatter-Matrix
der Zählvorrichtungseingangsschaltung 24 ein 9-Bit Up-und-Down-Signal
für die 9-Bit Up-Down-Zählvorrichtung 23. 4 zeigt
eine 9-Bit-Zähloperation. Wie in 4 dargestellt,
wird, wenn das Q11-Signal „H” ist, das Q12-Signal „H” ist,
das Q21-Signal „L” ist und das Q22-Signal „H” ist
ein Up-Ausgangs-Signal „H”. Somit zählt
die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach oben. Wenn
das Q11-Signal „H” ist, das Q12-Signal „L” ist,
das Q21-Signal „H” ist und das Q22-Signal „H” ist,
wird das Up-Ausgangs-Signal „H”, so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach
oben zählt. Wenn das Q11-Signal „L” ist,
das Q12-Signal „L” ist, das Q21-Signal „H” ist
und das Q22-Signal „L” ist, wird das Up-Ausgangs-Signal „H”,
so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach oben
zählt. Wenn das Q11-Signal „H” ist, das
Q12-Signal „H” ist, das Q21-Signal „H” ist
und das Q22-Signal „L” ist, wird das Down-Ausgangs-Signal „H”,
so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach unten
zählt. Wenn das Q11-Signal „H” ist, das
Q12-Signal „L” ist, das Q21-Signal „L” ist
und das Q22-Signal „L” ist, wird das Down-Ausgangs-Signal „H”,
so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach unten
zählt. Wenn das Q11-Signal „L” ist, das
Q12-Signal „H” ist, das Q21-Signal „H” ist
und das Q22-Signal „H” ist, wird das Dwon-Ausgangs-Signal „H”,
so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach unten
zählt. Wenn das Q11-Signal „L” ist, das
Q12-Signal „L” ist, das Q21-Signal „L” ist
und das Q22-Signal „H” ist, wird das Dwon-Ausgangs-Signal „H”,
so dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nach unten
zählt.
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Wenn
das Q11-Signal „H” ist, das Q12-Signal „L” ist,
das Q21-Signal „H” ist und das Q22-Signal „L” ist,
wird ein Reset- bzw. Rücksetz-Signal „H”,
so dass ein Zählwert der die Up-Down-Zählvorrichtung 23 auf „100H” zurückgesetzt
wird.
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Wenn
das Q11-Signal, das Q12-Signal, das Q21-Signal und das Q22-Signal
andere Werte als die vorstehend angeführten Fälle
haben, d. h. wenn das Q11-Signal, das Q12-Signal, das Q21-Signal
und das Q22-Signal andere Fälle zeigen, werden das Up-Ausgangs-Signal,
das Down-Ausgangs-Signal und das Rücksetz-Signal nicht
geändert, wodurch der Zählwert der Up-Down-Zählvorrichtung 23 beibehalten
wird. Das „NC” in 4 bedeutet,
dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 nicht nach
oben oder unten zählt.
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Ein Übergangsausdruck
(transition term), bei dem die Flanke nicht in die Anschlüsse 23P1 und 23P2 eingegeben
wird, ist unmittelbar nach und unmittelbar vor dem Ausgangspunkt-Wellenformmuster angeordnet.
Eine Logikschaltung ist derart ausgebildet, dass, bei dem Übergangsausdruck,
die in den Eingangsanschluss 23P2 eingegebene Flanke zum Hochzählen
verwendet wird, und die in den Eingangsanschluss 23P1 eingegebene
Flanke zum Runterzählen verwendet wird. Somit wird ein
Winkelausdruck, bei dem die Zählvorrichtung 23 nicht
nach Oben und Unten zählen kann, verringert. Die Up-Down-Zählvorrichtung 23 als
Impulszählvorrichtung erhält das Rotationserfassungssignal
von einem Rotationssensor. Ferner fungiert die Zählvorrichtung 23 als
Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer augenblicklichen
Drehstellung des Motors 5 basierend auf der Rotationserfassungsinformation.
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In 3 ist das Licht empfangende Element des
Impulsgebers 8 ein Fototransistor. Eine Signalstromquelle
ist über einen Pull-Up-Widerstand 21 mit einer
Eingangssignalleitung verbunden, so dass die Eingangssignalleitung
geerdet wird, wenn der Fototransistor einschaltet, wobei die Eingangssignalleitung
die Stromquellenspannung liefert, wenn der Fototransistor ausschaltet.
Der Erdungswert ist als „L” definiert und die
Stromquellenspannung ist als „H” definiert. Der
Geber bzw. Enkoder 8 ist mit der Wellenformbildungsschaltung 22 über
die Eingangssignalleitung verbunden.
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Zwei
Drehimpuls-Wellenformen P1 und P2 als geformte Gebersignale werden
auf die Zählvorrichtungseingangsschaltung 24 verteilt,
die an der Außenseite der Up-Down-Zählvorrichtung 23 angebracht
ist. Zwei Drehimpuls-Wellenformen P1 und P2 werden in die Zählvorrichtungseingangsschaltung 24 eingegeben.
Die Zählvorrichtungseingangsschaltung 24 gibt
das Up-Ausgangssignal, das Down-Ausgangssignal und das Rücksetz-Ausgangssignal
aus, die in die Up-Down-Zählvorrichtung 23 eingegeben werden.
Wie in 6 dargestellt gibt die logische Multiplikationsschaltung 27 das
Rücksetzsignal nur aus, wenn das Ausgangspunkt-Wellenformmuster auftritt.
Dann wird der Zählwert der Up-Down-Zählvorrichtung 23 auf
einen Ausgangspunktwert, der in 4 als „100H” definiert
ist, zurückgesetzt. Genauer gesagt korrigiert, wenn der
Ausgangspunktdetektor den Ausgangspunkt erfasst, das Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung den Berechnungswert
der augenblicklichen Drehstellung (Ausgenblickposition), der durch
die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung berechnet wurde, auf den
Ausgangspunktwert, der vorab in der Servomotorbaueinheit 4 gespeichert
wurde, d. h. setzt den Berechnungswert der augenblicklichen Drehstellung (Augenblickposition)
zurück.
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Der
Systemablauf während eines Initialisierungsmodus wird unter
Bezugnahme auf 5 erklärt. Wenn der
Zündschalter eines Fahrzeugs eingeschalten wird, identifiziert
das System in Schritt S1 einen Erfassungsbetrieb für den
Ausgangspunkt im Initialisierungsmodus. In Schritt S2 nimmt die
integrierte Steuereinheit 2 (d. h. die Klimaanlagensystem-ECU)
an, dass der Ausgangspunkt in einer bestimmten Drehrichtung existiert
und bestimmt dann vorsichtig bzw. vorantastend die bestimmte Drehrichtung
als die Vorantast-Drehrichtung. Beispielsweise wird vorab eine Vorwärtsrichtung
als Vorantast-Drehrichtung bestimmt. Da die Servomotorbaueinheit
den Ausgangspunkt und die augenblickliche Drehstellung (Augenblickposition)
nicht spezifiziert, stellt die Servomotorbaueinheit vorsichtig vorantastend
eine Vorantast-Sollposition und eine Vorantast-Augenblickposition
ein. Hierbei erreicht, wenn sich der Motor dreht und in Richtung
auf die Vorantast-Sollposition bewegt, der Motor sicher den Ausgangspunkt.
Beispielsweise kann die Einheit 2 die Vorantast-Sollposition
derart einstellen, dass die Vorantast-Sollposition bis auf eine
Blende nahezu einer Umdrehung der Drehscheibe des Gebers 8 entspricht,
wobei die Scheibe sich nicht um eine vollständige Umdrehung dreht.
Die Einheit 2 sendet Informationen über die Vorantast-Sollposition
und die Vorantast-Augenblickposition zusammen mit Informationen über
einen Anweisungsbefehl für den Initialisierungsbetrieb
in Schritt S3 an die Servomotorbaueinheit 4. Der Initialisierungsbetrieb
ist der Ausgangspunkt-Erfassungsbetrieb und der Anweisungsbefehl
definiert, dass der Wert von „INT” gleich eins
ist (d. h. INT = 1).
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Die
Logikschaltung 9 der Servomotorbaueinheit 4 beginnt
den Motor 5 unter Verwendung des Motorantriebs 6 anzutreiben.
Ferner beginnt die Logikschaltung 9 die Impulse unter Verwendung
der von der Einheit 2 gemäß dem in 4 gezeigten 9-Bit-Zählbetrieb
empfangenen Vorantast-Augenblickposition als Ursprung zu zählen.
Die Information über die gezählten (Im-)Pulse
wird in Schritt S4 an die integrierte Steuereinheit 2 übertragen.
Wenn die gezählten Impulse das normale Wellenformmuster zeigen,
fährt die Einheit 4 fort, den Motor 5 anzutreiben.
Ferner überträgt die Einheit 4 nacheinander
die Information über die gezählten Impulse an
die ECU 2. Wenn die gezählten Impulse das Ausgangspunkt-Wellenformmuster
zeigen, so dass die Einheit 4 den Ausgangspunkt erkennt,
stoppt die Logikschaltung 9 den Betrieb des Motors 5.
In Schritt S5 stellt die Einheit 2 fest, ob der Motor 5 stoppt.
Wenn der Motor 5 stoppt, geht es mit Schritt S6 weiter.
Wenn der Motor 5 nicht stoppt, geht es mit Schritt S4 weiter. In
Schritt S6 setzt die Up-Down-Zählvorrichtung 23 die
gezählten Impulse auf den Ausgangspunktwert zurück
und die Einheit 4 sendet zudem Informationen über
den Abschluss des Zurücksetzbetriebs an die integrierte
Steuereinheit 2. Wenn die Einheit 2 die Information
empfängt, gibt die Einheit 2 in Schritt S7 einen
Befehl an die Einheit 4 aus, wobei der Befehl das Beenden
des Initialisierungsmodus und das Umschalten vom Initialisierungsmodus
zum Normalmodus vorsieht. In dieser Ausführungsform ist
der Befehl als „INT = 0” definiert.
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Wie
in 5 dargestellt, werden der Ausgangspunkt-Bestimmungsprozess
und der Korrekturprozess zum Zurücksetzen der augenblicklichen Drehstellung
auf den Ausgangspunkt nur in der Servomotorbaueinheit 4 ausgeführt.
Insbesondere führt die Einheit 4 beide Prozesse
aus. Da die Einheit 4 den Ausgangspunkt erfasst ist es,
als ein Ergebnis, nicht nötig, dass die Einheit 4 die
Information über die korrekte Augenblickposition von der
integrierten Steuereinheit 2 empfängt. Bei herkömmlichen
Techniken kann eine Zeitverzögerung in der Kommunikation
zwischen der Einheit 2 und der Einheit 4 eine
falsche Augenblickpositions-Information. verursachen wenn die Motorstellung
während der Totzeit als Wartezeit durch eine externe Kraft
oder dergleichen verändert wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform jedoch
wird die Information über die augenblickliche Drehstellung
(Augenblickpositions-Information) korrekt in der Servomotorbaueinheit 4 gespeichert.
Daher wird das Problem, dass die Ausgangspunkt vom exakten Punkt
abweicht wenn der Motor verschoben wird verringert. Ferner ist es
nicht nötig einen Schritt zum Erhalten der korrekten augenblicklichen
Drehstellung von der Einheit 2 auszuführen. Eine
Kommunikationssequenz der Motorsteuerung wird dadurch vereinfacht.
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6 zeigt
das Abtast-Taktsignal SCLK, den geformten Drehimpuls P1 als Impulseingangs-Wellenform
des der ersten Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses, den anderen
geformten (shaped) Drehimpuls P2 als Impulseingangs-Wellenform des der
zweiten Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses, die Q11- bis Q22-Signale,
den Zählbetrieb der Up-Down-Zählvorrichtung 23 und
die Variation im Zählstatus wenn der Motor 5 im
Initialisierungsmodus normal dreht. Insbesondere zeigt 6 den
Ausgangspunkt-Erfassungsbetrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit 4 im
Falle der Motor-Normaldrehung und INT = 1. Hierbei zeigt der Zählwert „+1” den
Anstieg, der Zählwert „–1” den
Abfall, und der Zählwert „NC” zeigt,
dass die Up-Down-Zählvorrichtung 23 weder nach
Oben noch nach Unten zählt. 7 zeigt
das Abtast-Taktsignal SCLK, den geformten Drehimpuls P1 als Impulseingangs-Wellenform
des der ersten Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses, den anderen
geformten (shaped) Drehimpuls P2 als Impulseingangs-Wellenform des
der zweiten Blendenreihe entsprechenden Drehimpulses, die Q11- bis
Q22-Signale, den Zählbetrieb der Up-Down-Zählvorrichtung 23 und
die Variation im Zählstatus wenn der Motor 5 im
Initialisierungsmodus rückwärts dreht. Insbesondere
zeigt 7 den Ausgangspunkt-Erfassungsbetrieb im Initialisierungsmodus
der Servomotorbaueinheit 4 im Falle der Motor-Rückwärtsdrehung
und INT = 1. Wie in den 6 und 7 dargestellt
stoppt, egal ob der Motor 5 vorwärts oder rückwärts
dreht, der Motor die Drehung wenn das Ausgangspunkt-Wellenformmuster
erfasst wird. Zudem wird der Zählerstatus auf den Ausgangspunkt
(d. h. 100H) zurückgesetzt. 8 zeigt
den Normal-Stop-Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit 4 ohne
den Ausgangspunkt bei Normalrotation zu durchlaufen und INT = 0. 9 zeigt
den Normal-Stop-Betrieb im Normalmodus der Servomotorbaueinheit 4 ohne
den Ausgangspunkt bei Rückwärtsrotation zu durchlaufen
und INT = 0. In den 8 und 9 ist die
Sollposition als „n” definiert. Wie in den 8 und 9 dargestellt
stoppt die Servomotorbaueinheit 4 im Normalmodus den Antrieb
des Motors 5 wenn die Drehstellung des Motors 5 die
Sollposition „n” erreicht, die von der integrierten
Steuereinheit 2 erhalten wird. Dies ist ein normaler Steuervorgang.
In den 8 und 9 erreicht die Scheibe den Ausgangspunkt
auch dann nicht, wenn der Motor die Sollposition erreicht. Daher
wird das Ausgangspunkt-Wellenformmuster nicht erfasst.
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10 zeigt
den Rücksetzbetrieb für die augenblickliche Drehstellung
im Normalmodus der Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes
und mit einer Drehstellungsveränderung bei Motornormalrotation
und INT = 0. 11 zeigt den Rücksetzbetrieb
für die augenblickliche Drehstellung im Normalmodus der
Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes und mit
einer Drehstellungsveränderung bei Motorrückwärtsrotation
und INT = 0. Insbesondere erreicht in den 10 und 11 die
Scheibe den Ausgangspunkt wenn der Motor die Sollposition erreicht.
Daher wird das Ausgangspunkt-Wellenformmuster erfasst. Der Augenblickposition-Zählerstatus
wird auf den Ausgangspunktwert (d. h. 100H) zurückgesetzt.
Die Einheit 4 empfängt eine den Normalmodus anzeigende Anweisung „INT
= 0” von der integrierten Steuereinheit 2. Der
Motor stellt den Betrieb nicht ein.
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In 10 ist
der Augenblickposition-Zählerstatus unmittelbar vor dem
Rücksetzbetrieb „97H”. Daher kann der
Augenblickposition-Zählerstatus nicht den Ausgangspunktwert
100H erreichen, selbst wenn die Erhöhung einmal ausgeführt
wird. Ferner ist in 11 der Augenblickposition-Zählerstatus
unmittelbar vor dem Rücksetzbetrieb „103H”.
Daher kann der Augenblickposition-Zählerstatus nicht den
Ausgangspunktwert 100H erreichen, selbst wenn der Abfall einmal
ausgeführt wird. Somit ist in den 10 und 11 die
Differenz zwischen dem Ausgangspunktwert und dem Augenblickposition-Zählerstatus unmittelbar
vor dem Rücksetzbetrieb größer als eine Grenzwertimpulszahl.
In diesem Fall ist die Grenzwertimpulszahl „1”.
Die Drehstellungsveränderung tritt auf. Die Servomotorbaueinheit 4 setzt
ein Diagnoseflag FGDG auf „1”. Wenn das Diagnoseflag FGDG
eins ist, tritt die Drehstellungsveränderung auf. Wenn
die integrierte Steuereinheit 2 das Diagnoseflag FGDG empfängt,
erkennt die Einheit 2, dass die Drehstellungsveränderung
aufgetreten ist. Diese Funktion stellt somit ein Benachrichtigungselement für
das Auftreten einer Drehstellungsveränderung dar.
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12 zeigt
den Rücksetzbetrieb für die augenblickliche Drehstellung
im Normalmodus der Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes
aber ohne Auftreten einer Drehstellungsveränderung bei
Motornormalrotation und INT = 0. 13 zeigt
den Rücksetzbetrieb für die augenblickliche Drehstellung
im Normalmodus der Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes aber
ohne Auftreten einer Drehstellungsveränderung bei Motorrückwärtsrotation
und INT = 0. In den 12 und 13 ist
der Zählerstatus unmittelbar vor dem Rücksetzbetrieb „99H” oder „101H”.
Daher kann der Augenblickposition-Zählerstatus den Ausgangspunktwert „100H” erreichen,
wenn der Anstieg oder der Abfall einmal aisgeführt werden.
Somit ist in den 12 und 13 die
Differenz zwischen dem Ausgangspunktwert und dem Augenblickposition-Zählerstatus
unmittelbar vor dem Rücksetzbetrieb gleich oder geringer
als die Grenzwertimpulszahl. In diesem Fall ist die Grenzwertimpulszahl „1”.
Die Drehstellungsveränderung tritt nicht auf. Die Servomotorbaueinheit 4 setzt
das Diagnoseflag FGDG auf „0”. Wenn das Diagnoseflag
FGDG null ist, tritt die Drehstellungsveränderung nicht
auf. Wenn die integrierte Steuereinheit 2 das Diagnoseflag
FGDG empfängt, erkennt die Einheit 2, dass die
Drehstellungsveränderung nicht aufgetreten ist.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform stellt der Impulsgeber
das Ausgangspunkt-Erfassungselement dar. Alternativ kann das Ausgangspunkt-Erfassungselement
ein Ausgangspunktsensor sein, der vom Impulsgeber unabhängig
ist. 14 zeigt eine Servomotorbaueinheit 4 mit
einem Ausgangspunkt-Erfassungsschalter 11, der den Ausgangspunktsensor
darstellt. Insbesondere ist die Logikschaltung 9 mit dem
Schalter 11 verbunden. 15 zeigt
eine Impulseingangs-Wellenform P1 des der ersten Blendenreihe entsprechenden
Drehimpulses, die Impulseingangs-Wellenform P2 des der zweiten Blendenreihe
entsprechenden Drehimpulses und ein Signal IP, das das Ausgangspunkt-Erfassungssignal vom
Schalter 11 darstellt. Insbesondere zeigt 15 den
Ausgangspunkt-Erfassungsbetrieb im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit 4 im
Falle der Motor-Normaldrehung und INT = 1. 16 zeigt
eine Impulseingangs-Wellenform P1 des der ersten Blendenreihe entsprechenden
Drehimpulses, die Impulseingangs-Wellenform P2 des der zweiten Blendenreihe
entsprechenden Drehimpulses und ein Signal IP, das das Ausgangspunkt-Erfassungssignal
vom Schalter 11 darstellt. Insbesondere zeigt 16 den Ausgangspunkt-Erfassungsbetrieb
im Initialisierungsmodus der Servomotorbaueinheit 4 im
Falle der Motor-Rückwärtsdrehung und INT = 1.
In den 15 und 16 umfasst
der Impulsgeber 8 kein Erzeugungselement zum Erzeugen des
Ausgangspunkt-Wellenformmusters, so dass nur das normale Wellenformmuster
ausgegeben wird. Statt dessen wird der Schaltstatus des Ausgangspunkt-Erfassungsschalters 11 erfasst,
so dass das Signal IP ausgegeben wird. Wenn der Schalter 11 den
Ausgangspunkt erfasst, wird der Zählerstatus auf den Ausgangspunktwert
100H zurück gesetzt. Ferner beendet die Einheit 4 den
Betrieb des Motors 5. 17 zeigt
den Rücksetzbetrieb für die augenblickliche Drehstellung
im Normalmodus der Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes
und mit einer Drehstellungsveränderung bei Motornormalrotation
und INT = 0. 18 zeigt den Rücksetzbetrieb
für die augenblickliche Drehstellung im Normalmodus der
Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes und mit
einer Drehstellungsveränderung bei Motorrückwärtsrotation
und INT = 0. 19 zeigt den Rücksetzbetrieb
für die augenblickliche Drehstellung im Normalmodus der
Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes aber ohne
Auftreten einer Drehstellungsveränderung bei Motornormalrotation
und INT = 0. 20 zeigt den Rücksetzbetrieb
für die augenblickliche Drehstellung im Normalmodus der
Servomotorbaueinheit mit Durchlaufen des Ausgangspunktes aber ohne
Auftreten einer Drehstellungsveränderung bei Motorrückwärtsrotation
und INT = 0. In den 17 bis 20 erfasst
die Einheit 4 das Signal IP, das das Ausgangspunkt-Erfassungssignal
vom Schalter 11 darstellt. Daher wird der Augenblickposition-Zählerstatus
auf den Ausgangspunktwert (d. h. 100H) zurückgesetzt. Die
Einheit 4 empfängt eine den Normalmodus anzeigende
Anweisung „INT = 0” von der integrierten Steuereinheit 2,
so dass der Motor den Betrieb nicht einstellt.
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Die
vorliegende Erfindung hat folgende Aspekte:
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Steuersystem
für einen Servomotor auf: eine integrierte Steuereinheit
zum integrierten Steuern einer Mehrzahl von Servomotoren; und eine Mehrzahl
von Servomotorbaueinheiten, von denen eine jede über ein
Kommunikationsnetzwerk mit der integrierten Steuereinheit, sowie
mit einem korrespondierenden Servomotor verbunden ist. Jede Servomotorbaueinheit
umfasst: einen Motorantrieb, zum Antrieben des Servomotors; einen
Rotationsdetektor, zum Erfassen einer Rotation des Servomotors;
einen Ausgangspunkt-Detektor, zum Erfassen eines Ausgangspunkts
des Servomotors; ein Kommunikationselement, zum Erhalten von Steuerinformationen
einschließlich einer Drehstellungs-Anweisungsinformation
von der integrierten Steuereinheit; eine Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung,
zum Erhalten eines Rotationserfassungssignals vom Rotationsdetektor und
zum Berechnen einer augenblicklichen Drehstellung des Servomotors
basierend auf dem Rotationserfassungssignal; ein Motorantriebs-Anweisungselement,
zum Erhalten der Steuerinformation vom Kommunikationselement und
zum Ausgeben einer Antriebsanweisungsinformation an den Motorantrieb gemäß der
Steuerinformation mit der Drehstellungs-Anweisungsinformation und
der augenblicklichen Drehstellung; sowie ein Korrekturelement für die
augenblickliche Drehstellung, zum Zurücksetzen der durch
die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung berechneten augenblicklichen
Drehstellung auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt wenn der Ausgangspunkt-Detektor
den Ausgangspunkt erfasst.
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Bei
dem vorstehend genannten Steuersystem für einen Servomotor
setzt, wenn der Ausgangspunkt-Detektor den Ausgangspunkt erfasst,
das Korrekturelement für die augenblickliche Drehstellung die
augenblickliche Drehstellung (Augenblickposition) zurück
auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt, der vorab in der Servomotorbaueinheit
gespeichert wird, ohne dass eine die korrigierte Augenblickposition
anzeigende Information von der integrierten Steuereinheit empfangen
wird. Daher führt die Servomotorbaueinheit alle Korrekturschritte
vom Ausgangspunkterfassungsschritt bis hin zu einem Rücksetzschritt
für die Augenblickposition aus. Daher tritt keine Kommunikationstotzeit
zum Erhalt der korrekten Augenblickposition von der integrierten
Steuereinheit auf. Demgemäß wird, selbst wenn
die Motorstellung durch eine externe Kraft oder dergleichen während der
Totzeit als Wartezeit verändert wird, die augenblickliche
Drehstellung korrekt zurückgesetzt, da das System keine
Totzeit hat. Da es überdies nicht notwendig ist, die korrigierte
Augenblickposition anzeigende Information von der integrierten Steuereinheit zu
empfangen, wird eine Kommunikationssequenz für die Motorsteuerung
vereinfacht.
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Alternativ
kann der Rotationsdetektor ein Inkrement-Typ-Impulsgeber sein, der
synchron mit einer Rotationsachse des Servomotors dreht. Die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung
umfasst eine Impulszählvorrichtung, zum Zählen
eines Rotationsimpulses, der vom Impulsgeber ausgegeben wird. Das
Korrekturelement für die augenblickliche Drehstellung setzt
einen Zählerstatus der Impulszählvorrichtung auf
einen Ausgangspunkt-Status zurück, wenn der Ausgangspunkt-Detektor
den Ausgangspunkt erfasst, wobei der Zählerstatus der augenblicklichen
Drehstellung entspricht und der Ausgangspunkt-Status dem vorbestimmten
Ausgangspunkt entspricht. In diesem Fall kann das Korrekturelement für
die augenblickliche Drehstellung ein Zählvorrichtungs-Rückstell-Element
sein, zum Zurücksetzen des Impulszählerstatus
auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt-Zählwert wenn das
Ausgangspunkt-Erfassungselement den Ausgangspunkt erfasst. Die Impulszählvorrichtung
kann eine Logikschaltung mit einer Zähl-IC sein. Alternativ
kann die Impulszählvorrichtung als Software-Zählvorrichtung ausgebildet
sein, die von einem Mikrocomputer ausgeführt wird. Wenn
die Impulszählvorrichtung eine Logikschaltung mit einer
Zähl-IC ist, kann ein Ausgangspunkt-Erfassungssignal von
dem Ausgangspunkt-Erfassungselement in einen Rücksetzanschluss
der Zähl-IC eingegeben werden. Die Zähl-IC ist
allgemein ein Bit-Zähler aus einer Kombination von Flip-Flop-Schaltungen.
ein Rücksetzeingangssignal wird in einen Rücksetzanschluss
einer jeden Flip-Flop-Schaltung eingegeben, die einen Zählvorrichtungsspeicher
darstellt. Ein Ausgangswert der Flip-Flop-Schaltung im Falle eines
Rücksetzschrittes wird logisch und vorab bestimmt. Daher
wird ein Ausgangswert der Zähl-IC nach dem Rückstellschritt,
der ein dem Ausgangspunkt entsprechender Zählerstatus ist,
vorab in der Servomotorbaueinheit gespeichert, genauer gesagt in
der Zähl-IC. Alternativ kann die Servomotorbaueinheit eine
Vorgabeschaltung aufweisen, die in oder um die Zähl-IC
angeordnet ist. Die Vorgabeschaltung stellt den vorbestimmten Ausgangszählerstatus
in einem Zählvorrichtungsspeicher ein, wenn die Vorgabeschaltung
das Ausgangspunkt-Erfassungssignal empfängt. Wenn der Impulsgeber
mit einem Mikrocomputer versehen ist, kann ein Zählerstatus
einer Software-Zählvorrichtung zurückgesetzt werden,
oder ein dem Ausgangspunkt entsprechender, vorbestimmter Speicherwert
kann gesetzt werden. Diese Software-Schritte werden in einer Routine
eines Zählprogramms ausgeführt.
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Der
Impulsgeber kann erste und zweite Rotationsimpuls-Frequenzgeber
umfassen, die zwei Kanäle bereitstellen. Jeder der ersten
und zweiten Rotationsimpuls-Frequenzgeber hat eine Voreilwinkel-Beziehung
(advance angle relationship) einer Phase eines Rotationserfassungssignals
hat. Die Voreilwinkel-Beziehung ist umgekehrt zu einer Rotationsrichtung
des Servomotors. Jeder der ersten und zweiten Rotationsimpuls-Frequenzgeber
gibt ein normales Wellenformmuster und ein bestimmtes Ausgangspunkt-Wellenform-Muster
aus. Jeder der ersten und zweiten Rotationsimpuls-Frequenzgeber
gibt das bestimmte Ausgangspunkt-Wellenform-Muster aus, wenn der
Servomotor den Ausgangspunkt erreicht. Das bestimmte Ausgangspunkt-Wellenform-Muster
unterscheidet sich vom normalen Wellenformmuster. Der Ausgangspunkt-Detektor überwacht
erste und zweite Rotationserfassungssignale, die von den ersten
und zweiten Rotationsimpuls-Frequenzgebern ausgegeben werden. Der
Ausgangspunkt-Detektor erfasst den Ausgangspunkt wenn der Ausgangspunktdetektor
das Ausgangspunkt-Wellenform-Muster in den ersten und zweiten Rotationserfassungssignalen
erfasst. In diesem Fall ist das Ausgangspunkt-Erfassungselement
im Impulsgeber enthalten. Demgemäß wird die Zahl
der Teile der Servomotorbaueinheit verringert, wodurch die Herstellungskosten
für das System gesenkt werden können.
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Alternativ
kann der Ausgangspunkt-Detektor ein Ausgangspunkt-Sensor zum Erfassen
des Ausgangspunkts des Servomotors und zum Ausgeben eines Ausgangspunkt-Erfassungssignals
sein wobei der Ausgangspunkt-Sensor unabhängig vom Impulsgeber
ist. In diesem Fall ist es, obgleich es notwendig ist, den Ausgangspunkt-Sensor
bereitzustellen, nicht notwendig, eine Logikschaltung zum Erfassen
des Ausgangspunktes im Impulsgeber auszubilden. Daher werden die
Herstellungskosten für den Impulsgeber verringert. In jedem
der Fälle, in denen das Ausgangspunkt-Erfassungselement
als der Impulsgeber bereitgestellt ist, und dem Fall, bei dem das
Ausgangspunkt-Erfassungselement als der Ausgangspunkt-Sensor bereitgestellt
ist, ist es wünschenswert, dass eine Hardware-Struktur
wie der Impulsgeber oder der Ausgangspunktsensor direkt mit der
Servomotorbaueinheit (insbesondere dem Korrekturelement für
die Augenblickposition) verbunden ist. Somit wird das Ausgangspunkt-Erfassungssignal
direkt in die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung eingegeben. Dies
geschieht, weil der Rücksetzvorgang der Augenblickposition
auf den Ausgangswert in der Servomotorbaueinheit ausgeführt
wird.
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Alternativ
kann die integrierte Steuereinheit einen Normalmodus oder einen
Initialisierungsmodus als Betriebsmodus des Servomotors auswählen. Das
Motorantriebs-Anweisungselement gibt eine Antrieb-Stop-Anweisung
an den Motorantrieb aus, wenn das Korrekturelement für
die augenblickliche Drehstellung die augenblickliche Drehstellung
in einem Fall zurücksetzt, bei dem die integrierte Steuereinheit
den Initialisierungsmodus auswählt, wobei das Motorantriebs-Anweisungselement
die Antrieb-Stop-Anweisung nicht an den Motorantrieb ausgibt, wenn
das Korrekturelement für die augenblickliche Drehstellung
die augenblickliche Drehstellung in einem Fall zurücksetzt,
bei dem die integrierte Steuereinheit den Normalmodus auswählt.
Der Rückstellvorgang der Augenblickposition auf den Ausgangspunkt
kann der Initialisierungsprozess sein, wenn das System zu arbeiten
beginnt, beispielsweise wenn das Fahrzeug im Falle eines fahrzeugbasierten Servomotor-Steuersystems
zu fahren beginnt. Die integrierte Steuereinheit erfasst ein System-Start-Signal,
beispielsweise ein Zündsignal des Fahrzeugs. Dann übermittelt
die integrierte Steuerung die Servomotorbaueinheit-Initialisierungs-Information
an jede Servomotorbaueinheit. Dann führt die Servomotorbaueinheit
den Initialisierungsbetrieb zum Erfassen des Ausgangspunktes aus.
Wenn der Ausgangspunkt erfasst wird, wird die augenblickliche Drehstellung
auf den Ausgangspunktstatus zurück gesetzt. Hierbei kann
der Initialisierungsbetrieb zum Erfassen des Ausgangspunktes derart
ausgeführt werden, dass die integrierte Steuereinheit die
Information über den Initialisierungsbetriebsequenz an
die Servomotorbaueinheit überträgt. Beispielsweise
wird vorab eine bestimmte Drehrichtung, in der der Ausgangspunkt
liegt, vorsichtig herantastend bestimmt. Ferner sendet die integrierte
Steuereinheit eine Kommunikationsanweisung an die Servomotorbaueinheit, wobei
die Anweisung den Initialisierungsbetrieb anzeigt, um den Ausgangspunkt
zu erfassen, sowie eine Vorantast-Sollposition in die Vorantast-Drehrichtung.
Die Servomotorbaueinheit weist eine Logikschaltung oder eine Software
auf, um die Initialisierungsbetriebssequenz auszuführen,
und die integrierte Steuereinheit sendet lediglich eine Trigger- bzw.
Auslöseanweisung an die Servomotorbaueinheit. Alternativ
kann das Motorantriebs-Anweisungselement die Antrieb-Stop-Anweisung
an den Motorantrieb ausgeben, wenn das Korrekturelement für
die augenblickliche Drehstellung die Augenblickposition im Falle
des Initialisierungsbetriebes zurücksetzt. Daher stellt
der Motor, wenn die Augenblickposition auf den Ausgangspunkt zurückgesetzt
wird, den Betrieb ein. Hierbei kann eine Motorstellung, bei der
das System früher angehalten wurde, in einem Speicher gespeichert
werden. Wenn das System zu arbeiten beginnt wird die Motorposition
aus dem Speicher als anfängliche Motorposition voreingestellt.
In diesem Fall kann der Motor fahren, um an eine anfängliche, voreingestellte
Motorposition zu drehen, und dann stellt der Motor den Betrieb an
der anfänglichen Motorposition ein, wenn der Ausgangspunkt-Rücksetzbetrieb
ausgeführt wird. Bei dem vorstehend diskutierten System
kann die integrierte Steuereinheit den Normalmodus und den Initialisierungsmodus
auswählen. In diesem Fall gibt, wenn der Initialisierungsmodus
ausgewählt ist, das Motorantriebs-Anweisungselement eine
Antrieb-Stop-Anweisung an den Motorantrieb aus, wenn das Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung die augenblickliche Drehstellung
zurücksetzt. Wenn der Normalmodus ausgewählt ist
wird die Antrieb-Stop-Anweisung selbst dann nicht ausgegeben, wenn
das Korrekturelement für die augenblickliche Drehstellung
die augenblickliche Drehstellung zurücksetzt. Die Drehstellungsveränderung
wird nach Bedarf korrigiert.
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Alternativ
kann jede Sensormotorbaueinheit ferner ein Drehstellungs-Änderungsereignis-Benachrichtigungselement
aufweisen. Das Drehstellungs-Änderungsereignis-Benachrichtigungselement
vergleicht den Zählerstatus der Impulszählvorrichtung
vor dem Zurücksetzen der augenblicklichen Drehstellung
mit dem Zählerstatus der Impulszählvorrichtung
nach dem Zurücksetzen der augenblicklichen Drehstellung,
wobei das Drehstellungs-Änderungsereignis-Benachrichtigungselement
eine Drehstellungs-Änderungsereignis-Information an die
integrierte Steuereinheit meldet, wenn eine Vergleichsergebnis des
Zählerstatus eine Drehstellungsänderung anzeigt.
Für eine geschmeidige bzw. ruhige Integration der Steuerung
ist es wünschenswert, die Drehstellungs-Änderungsereignis-Information
an die integrierte Steuereinheit zu melden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Servomotorbaueinheit,
die mit einem Kommunikationsnetzwerk verbindbar ist, auf: einen
Motorantrieb, zum Antrieben des Servomotors, einen Rotationsdetektor,
zum Erfassen einer Rotation des Servomotors; einen Ausgangspunkt-Detektor,
zum Erfassen eines Ausgangspunkts des Servomotors; ein Kommunikationselement,
zum Erhalten von Steuerinformationen einschließlich einer
Drehstellungs-Anweisungsinformation von einer externen integrierten
Steuereinheit über das Kommunikationsnetzwerk; eine Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung,
zum Erhalten eines Rotationserfassungssignals vom Rotationsdetektor
und zum Berechnen einer augenblicklichen Drehstellung des Servomotors
basierend auf dem Rotationserfassungssignal; ein Motorantriebs-Anweisungselement, zum
Erhalten der Steuerinformation vom Kommunikationselement und zum
Ausgeben einer Antriebsanweisungsinformation an den Motorantrieb
gemäß der Steuerinformation mit der Drehstellungs-Anweisungsinformation
und der augenblicklichen Drehstellung; sowie ein Korrekturelement
für die augenblickliche Drehstellung, zum Zurücksetzen
der durch die Drehstellungs-Berechnungsvorrichtung berechneten augenblicklichen
Drehstellung auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt wenn der Ausgangspunkt-Detektor
den Ausgangspunkt erfasst.
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Bei
der vorstehend genannten Servomotorbaueinheit setzt, wenn der Ausgangspunkt-Detektor den
Ausgangspunkt erfasst, das Korrekturelement für die augenblickliche
Drehstellung die augenblickliche Drehstellung (Augenblickposition)
zurück auf einen vorbestimmten Ausgangspunkt, der vorab
in der Servomotorbaueinheit gespeichert wird, ohne dass eine die
korrigierte Augenblickposition anzeigende Information von der integrierten
Steuereinheit empfangen wird. Daher führt die Servomotorbaueinheit alle
Korrekturschritte vom Ausgangspunkterfassungsschritt bis hin zu
einem Rücksetzschritt für die Augenblickposition
aus. Daher tritt keine Kommunikationstotzeit zum Erhalt der korrekten
Augenblickposition von der integrierten Steuereinheit auf. Demgemäß wird,
selbst wenn die Motorstellung durch eine externe Kraft oder dergleichen
während der Totzeit als Wartezeit verändert wird,
die augenblickliche Drehstellung korrekt zurückgesetzt,
da das System keine Totzeit hat. Da es überdies nicht notwendig
ist, die korrigierte Augenblickposition anzeigende Information von
der integrierten Steuereinheit zu empfangen, wird eine Kommunikationssequenz
für die Motorsteuerung vereinfacht.
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Obgleich
die Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde ist ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf
diese bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen
beschränkt ist. Vielmehr soll die Erfindung zahlreiche
Modifikationen und Konfigurationen äquivalente Anordnungen
umfassen. Zudem gehören, zusätzlich zu den bevorzugten
Kombination und Konfigurationen, andere Kombination und Konfigurationen mit
mehr, weniger oder einem einzelnen Element zum Umfang der Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 5803355 [0003]
- - JP 3601888 B2 [0003]
- - JP 2004-215488 A [0004, 0036]
