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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils, eine Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils, ein Antriebssystem sowie ein entsprechendes Computer-Programmprodukt.
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Bewegungssensoren zum Erfassen einer Linearbewegung oder einer Drehbewegung werden in den verschiedensten industriellen Bereichen, insbesondere in der Antriebstechnik, eingesetzt. Für elektrische Antriebe, beispielsweise bei Flurförderfahrzeugen, wird am Antrieb ein Drehzahlsensor mit Drehrichtungserkennung eingesetzt. Standardmäßig wird die Drehrichtungserkennung aus zwei im Sensor gemessenen Drehimpulsfolgen ermittelt. Eilt der erste Kanal vor, wird eine erste Drehrichtung erkannt, eilt der zweite Kanal vor, so wird eine zweite Drehrichtung erkannt. Die Auswertung des Voreilens des ersten oder zweiten Kanals wird in einem Steuergerät durchgeführt. Eine zweite Möglichkeit ist, dass die Auswertung der Drehrichtung im Sensorchip erfolgt und über einen Drehrichtungsausgang mit beispielsweise logisch 0 für die erste Drehrichtung und logisch 1 für die zweite Drehrichtung dargestellt wird. Dieses Signal wird zusammen mit einer Drehimpulsfolge, aus der die Geschwindigkeit ableitbar ist, an das Steuergerät weitergegeben.
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Die Offenlegungsschrift
DE 19937 964 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erkennung einer Bewegungsrichtung eines bewegbaren Teiles, insbesondere eine Vorrichtung zur Drehrichtungserkennung mit einem Drehzahlsensor.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, ein verbessertes Verfahren zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils, eine verbesserte Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, eine verbesserte Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils, ein verbessertes Antriebssystem sowie ein verbessertes Computer-Programmprodukt gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine Bewegung eines bewegbaren Teils kann unter Verwendung einer Sensorik erfasst werden. Eine solche Sensorik kann zwei Signale bereitstellen, aus denen sich eine Richtung und eine Geschwindigkeit der Bewegung des bewegbaren Teils ermitteln lassen. Die Ermittlung der Richtung und der Geschwindigkeit kann vereinfacht werden, wenn die zwei Signale eine vorgegebene Signalcharakteristik aufweisen. Dies kann durch eine Aufbereitung der von der Sensorik bereitgestellten Signale erreicht werden.
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Ein Verfahren zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen umfasst die folgenden Schritte:
Einlesen eines eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals, wobei das eingangseitige Geschwindigkeitssignal eine Geschwindigkeit und das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal eine Bewegungsrichtung der Bewegung des bewegbaren Teils repräsentieren; und
Bestimmen eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals mit einer die Bewegungsrichtung repräsentierenden Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals.
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Bei dem bewegbaren Teil kann es sich beispielsweise um eine Welle, eine drehbare Scheibe, ein Zahnrad oder einen Rotor handeln. In diesem Fall kann es sich um ein drehendes beziehungsweise rotierendes Teil handeln. Alternativ kann es sich um ein linear bewegbares Teil handeln, beispielsweise im Zusammenhang mit einem Linearmotor. Das eingangseitige Geschwindigkeitssignal kann ausgebildet sein, um die Geschwindigkeit in Form eines zeitlichen Verlaufs einer Impulsfolge darzustellen. Das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal kann ausgebildet sein, um die Bewegungsrichtung über zwei unterschiedliche Signalpegel anzeigen. Die ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale können ausgebildet sein, um die Geschwindigkeit je in Form eines zeitlichen Verlaufs einer Impulsfolge darzustellen. Die Bewegungsrichtung kann von den ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen dadurch angezeigt werden, dass bei einer ersten Bewegungsrichtung das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal voreilt und bei einer zweiten Bewegungsrichtung das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal nacheilt.
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Somit können das eingangseitige Geschwindigkeitssignal und die ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale Wechselsignale sein. Unter einem Wechselsignal kann eine Impulsfolge, ein Impulsfolgensignal, ein sinusförmiges Signal oder ein Rechtecksignal verstanden werden. Durch die steilen Flanken von Rechtecksignalen kann sowohl die Phasenverschiebung zwischen den ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen als auch ein zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen eines Geschwindigkeitssignals sicher erkannt werden. Dies erleichtert die Weiterverarbeitung der Signale.
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Im Schritt des Bestimmens kann das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal dem eingangseitigen Geschwindigkeitssignal entsprechen. So kann das eingangseitige Geschwindigkeitssignal unverändert durchgeschleift werden. Das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal kann unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals bestimmt werden. Alternativ können beide ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale neu generiert werden. Dadurch können Signalverläufe der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale optimiert werden.
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Im Schritt des Bestimmens kann die Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines die Phasenverschiebung definierenden Phasenverschiebungsparameters eingestellt werden. So kann die Phasenverschiebung zwischen den beiden ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen an Spezifikationen einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung optimal angepasst werden. Vorteilhaft kann die Phasenverschiebung zwischen den beiden ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen unabhängig von einer Einbaulage oder Einbauposition einer Sensoreinrichtung oder einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Bewegung des bewegbaren Teils eingestellt werden.
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Ferner können im Schritt des Bestimmens das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines Frequenzparameters bestimmt werden. Der Frequenzparameter kann eine Impulsfolgefrequenz der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale definieren. Dabei können sich eine Impulsfolgefrequenz des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eine Impulsfolgefrequenz des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals in Abhängigkeit des Frequenzparameters von einer Impulsfolgefrequenz des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals unterscheiden.
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Ferner können im Schritt des Bestimmens das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines Tastparameters bestimmt werden. Der Tastparameter kann ein Tastverhältnis der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale definieren. Dabei können sich ein Tastverhältnis des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und ein Tastverhältnis des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals in Abhängigkeit des Tastparameters von einem Tastverhältnis des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals unterscheiden. Vorteilhaft kann das Tastverhältnis der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale unabhängig oder relativ zu dem Tastverhältnis des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals eingestellt werden.
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Ferner können im Schritt des Bestimmens das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines Amplitudenparameters bestimmt werden. Der Amplitudenparameter kann eine Amplitude der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale definieren. Dabei können sich eine Amplitude des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eine Amplitude des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals in Abhängigkeit des Amplitudenparameters von einer Amplitude des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals unterscheiden. Dadurch kann die Amplitude der Geschwindigkeitssignale an eine Spezifikation einer nachgeschalteten Auswerteeinrichtung angepasst werden.
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Allgemein können im Schritt des Bestimmens das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines vorabdefinierten oder eingelesenen Parameters bestimmt werden. Unter dem Parameter kann ein Proportionalwert oder Proportionalbeiwert verstanden werden. Dabei können sich ein Signalparameter des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und ein Signalparameter des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals in Abhängigkeit des vorabdefinierten oder eingelesenen Parameters von einem Signalparameter des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals unterscheiden. Bei dem Signalparameter kann es sich um eine Frequenz, eine Amplitude, ein Tastverhältnis, eine Flankensteigung, ein Überschwingen oder einen anderen Parameter des eingangseitigen oder der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale handeln. Vorteilhaft können die ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale an eine nachgeschaltete Auswerteelektronik oder ein nachgeschaltetes Steuergerät beziehungsweise an eine Eingangsschnittstelle des nachgeschalteten Steuergeräts, angepasst werden. Dabei kann der vorabdefinierte oder eingelesene Parameter im Schritt des Einlesens eingelesen werden. Vorteilhaft können Signalparameter der ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale proportional zu Signalparametern des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals eingestellt werden.
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Beispielsweise können das eingangseitige Geschwindigkeitssignal und das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal durch ein PWM(Pulsweitenmodulation)-Signal repräsentiert werden. Die Frequenz des PWM-Signals kann dabei zu dem eingangsseitigen Geschwindigkeitssignal korrespondieren, wohingegen das Tastverhältnis des PWM-Signals dem eingangseitigen Bewegungsrichtungssignal entsprechen kann.
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Das Verfahren kann einen Schritt des Bereitstellens umfassen, in dem das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal bereitgestellt werden, beispielsweise an eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung.
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Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem bewegbaren Teil um ein drehbares Teil. In diesem Fall kann das eingangseitige Geschwindigkeitssignal eine Drehgeschwindigkeit des bewegbaren Teils repräsentieren. Das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal kann eine Drehrichtung des bewegbaren Teils repräsentieren. Weiterhin können das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal eine Drehgeschwindigkeit des bewegbaren Teils repräsentieren. So kann es sich bei dem Verfahren um ein Verfahren zur Aufbereitung von eine Rotation eines drehenden Teils repräsentierenden Drehsignalen handeln. Ein Phasenversatz zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal kann die Drehrichtung des bewegbaren Teils repräsentieren.
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Ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils weist die folgenden Schritte auf:
Bereitstellen eines eine Geschwindigkeit des bewegbaren Teils repräsentierenden eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines eine Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils repräsentierenden eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals unter Verwendung eines ersten Sensorelements und eines zweiten Sensorelements; und
Aufbereiten des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals unter Verwendung einer Variante eines vorstehend beschriebenen Verfahrens, um das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal mit einer die Bewegungsrichtung repräsentierenden Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal zu bestimmen.
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Vorteilhaft kann die die Bewegungsrichtung repräsentierende Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal optimal auf eine nachschaltbare Auswerteeinrichtung angepasst sein. So kann die Phasenverschiebung zur Anzeige von zwei möglichen Drehrichtungen zwischen zwei Werten wechseln, die je einen geringen Toleranzbereich von beispielsweise weniger als 5% aufweisen können. Die zwei Werte der Phasenverschiebung können dabei betragsmäßig gleich sein.
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Im Schritt des Bereitstellens kann in einem Schritt des Erfassens die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils und die Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils unter Verwendung des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements erfasst und als das eingangseitige Geschwindigkeitssignal und als das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal bereitgestellt werden. Vorteilhaft kann das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal unabhängig von einer Einbaulage oder Einbaugeometrie eines die Sensorelemente umfassenden Sensors bereitgestellt werden.
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Unter einem Sensorelement kann beispielsweise ein optischer Sensor, ein Hallsensor, ein Reed-Relais, ein integriertes magnetempfindliches Halbleiterbauelement oder ein Induktionsgeber verstanden werden. Unter einem Sensorelement kann eine Sensoreinrichtung verstanden werden. Das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement können beabstandet zueinander angeordnet sein.
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Eine Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen weist die folgenden Merkmale auf:
eine Schnittstelle zum Einlesen eines eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals, wobei das eingangseitige Geschwindigkeitssignal eine Geschwindigkeit und das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal eine Bewegungsrichtung der Bewegung des bewegbaren Teils repräsentieren; und
eine Signalbestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals mit einer die Bewegungsrichtung repräsentierenden Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals.
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Eine Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils umfasst ein erstes Sensorelement sowie ein zweites Sensorelement, zum Erfassen einer Geschwindigkeit des bewegbaren Teils und einer Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils und zum Bereitstellen eines die Geschwindigkeit repräsentierenden eingangseitigen Geschwindigkeitssignals sowie eines die Bewegungsrichtung repräsentierenden eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals und eine Variante einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, wobei die Schnittstelle der Vorrichtung ausgebildet ist, um das eingangseitige Geschwindigkeitssignal und das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal einzulesen. Unter einer Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise ein Bewegungssensor verstanden werden.
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Die Erfassungsvorrichtung kann als ein 2-Kanal-Drehzahlsensor oder als ein Drehzahlsensor mit einer Busschnittstelle ausgeführt sein. Dabei können das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement Sensorelemente des Drehzahlsensors sein. Die Vorrichtung kann in einer Logikschaltung des Drehzahlsensors integriert sein. Die Busschnittstelle kann beispielsweise als PSI5, Sent, CAN, Open-CAN, Profibus, LIN oder FlexRay ausgestaltet sein.
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Ein Antriebssystem umfasst ein bewegbares Teil, insbesondere ein Geberrad, eine Auswerteeinrichtung zum Auswerten einer Bewegung des bewegbaren Teils sowie eine genannte Erfassungsvorrichtung. Dabei sind das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement zum Erfassen der Bewegungsrichtung und der Geschwindigkeit des bewegbaren Teils mit dem bewegbaren Teil gekoppelt. Eine Kopplung zwischen dem bewegbaren Teil und den Sensorelementen kann beispielsweise über einen Luftspalt erfolgen. Die Auswerteeinrichtung ist ausgebildet, um die Bewegung des bewegbaren Teils unter Verwendung des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals der genannten Vorrichtung zum Aufbereiten der Erfassungsvorrichtung auszuwerten.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine vereinfachte Darstellung eines Signalverlaufs eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine vereinfachte Darstellung eines Signalverlaufs eines eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine eine schematische Darstellung eines Systems zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils;
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5 eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung sowie einer Auswerteeinrichtung;
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6 ein Blockschaltbild eines Antriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8 eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung 100 zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Erfassungsvorrichtung 100 umfasst eine Sensoreinrichtung 104 und eine mit der Sensoreinrichtung 104 verbundene Vorrichtung 106 zur Aufbereitung von eine Bewegung des bewegbaren Teils 102 repräsentierenden Signalen 108, 110.
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Die Sensoreinrichtung 104 ist ausgebildet, eine Geschwindigkeit 112 des bewegbaren Teils 102 zu erfassen und ein die Geschwindigkeit 112 repräsentierendes eingangseitiges Geschwindigkeitssignal 108 bereitzustellen. Ferner ist die Sensoreinrichtung 104 ausgebildet, um eine Bewegungsrichtung 114 des bewegbaren Teils 102 zu erfassen und ein die Bewegungsrichtung 114 repräsentierendes eingangseitiges Bewegungsrichtungssignal 110 bereitzustellen.
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Die Vorrichtung 106 ist ausgebildet, das Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 einzulesen und ein erstes ausgangseitiges Geschwindigkeitssignal 116 und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals 110 zu bestimmen und diese bereitzustellen. Dabei ist Vorrichtung 106 ausgebildet, um eine Information über die Bewegungsrichtung 114 durch eine Phasenverschiebung zwischen den ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen 116, 118 darzustellen.
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Die Vorrichtung 106 ist von Vorteil, wenn eine Auswerteeinrichtung oder ein Steuergerät einen zweikanaligen Eingang besitzt und dort zwei phasenversetzte Wechselsignale erwartet. Eine solche Auswerteeinrichtung kann nicht direkt der Sensoreinrichtung 104 nachgeschaltet werden, sonder ist auf die durch die Vorrichtung 106 vorgenommene Signalanpassung angewiesen.
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Die Sensoreinrichtung 104 umfasst ein erstes Sensorelement 120, ein zweites Sensorelement 122 sowie einen Sensorchip 124. Das erste Sensorelement 120 ist ausgebildet, ein erstes Geschwindigkeitssignal 126 bereitzustellen. Das zweite Sensorelement 122 ist ausgebildet, ein zweites Geschwindigkeitssignal 128 bereitzustellen. Bei den beiden Geschwindigkeitssignalen 126, 128 handelt es sich um Wechselsignale. Eine Phasenverschiebung zwischen den Geschwindigkeitssignalen 126, 128 repräsentiert die Bewegungsrichtung 114 einer Bewegung des bewegbaren Teils 102, welche von der Sensoreinrichtung 104 erfasst wird. Der Sensorchip 124 ist ausgebildet, unter Verwendung der Geschwindigkeitssignale 126, 128 das eingangseitige Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 zu bestimmen und bereitzustellen. Das eingangseitige Geschwindigkeitssignal 108 kann einem der Geschwindigkeitssignale 126, 128 entsprechen oder aus beiden oder einem der Geschwindigkeitssignale 126, 128 bestimmt sein. Dabei ist der Sensorchip 124 ausgebildet, die Phasenverschiebung zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen 126, 128 auszuwerten, um die von der Phasenverschiebung repräsentierte Bewegungsrichtung 114 zu bestimmen und das die Bewegungsrichtung 114 repräsentierende Bewegungsrichtungssignal 110 bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinrichtung 104 eine Schnittstelle 130 zum Bereitstellen des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und des Bewegungsrichtungssignals 110 auf.
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Die Vorrichtung 106 umfasst in dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schnittstelle 132 zum Einlesen des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals 110 sowie eine Signalbestimmungseinrichtung 134 zum Bestimmen des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 116 und des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 118 mit einer die Bewegungsrichtung 114 repräsentierenden Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 116 und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 118. Die Signalbestimmungseinrichtung 134 ist ausgebildet, das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 116 und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals 110 zu bestimmen. Bei den zwei Geschwindigkeitssignalen 116, 118 handelt es sich in einem Ausführungsbeispiel je um ein periodisches Phasensignal beziehungsweise ein Wechselsignal, das abhängig von der konkreten Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 104, ein sinusförmiges Signal oder ein Rechtecksignal sein kann. Diesen Geschwindigkeitssignalen 116, 118 kann durch Ermitteln der Nulldurchgänge – entweder der steigenden Flanken oder der fallenden Flanken – unmittelbar eine Information über die Geschwindigkeit 112 des bewegbaren Teils 102 entnommen werden.
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In 1 ist eine lineare Bewegung des bewegbaren Teils 102 dargestellt. Wenn es sich in einem in 1 nicht gezeigten Ausführungsbeispiel bei dem bewegbaren Teil 102 beispielsweise um einen Rotor, ein Geberrad oder einen Rotationskörper handelt, kann den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 unmittelbar unter Berücksichtigung der Zähne des Rotors oder der Impulse pro Umdrehung die Drehzahl des Rotors entnommen werden. In diesem Fall repräsentiert das eingangseitige Geschwindigkeitssignal 108 eine Rotation oder eine Drehgeschwindigkeit des bewegbaren Teils 102. Das Bewegungsrichtungssignal 110 repräsentiert in diesem Fall die Rotationsrichtung.
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Durch die Verwendung der Vorrichtung 106 kann der Phasenversatz zwischen den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 unabhängig von der Einbaulage der Sensoreinrichtung 104 und des bewegbaren Teils 102 sowie unabhängig von einer Geberradgeometrie eingestellt werden. So kann unter Verwendung von zwei phasenverschobenen Kanälen in Form der Geschwindigkeitssignale 116, 118 eine stabile Bewegungsrichtungsermittlung oder Drehrichtungsermittlung unabhängig von geometrischen Rahmenbedingungen erfüllt werden. Beispielsweise sind für mehrere Einbaubedingungen nicht mehrere unterschiedliche Sensorvarianten erforderlich. Eine Sensorvariante kann stattdessen für eine Mehrzahl von Einbaubedingungen verwendet werden. Dies ist logistisch, im Servicefall und kostenseitig von Vorteil.
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In einem besonderen Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle 132 der Vorrichtung 106 ausgebildet, zumindest einen Parameter 136 einzulesen. Bei dem Parameter 136 handelt es sich je nach Ausführungsbeispiel beispielsweise um einen Frequenzparameter, einen Amplitudenparameter, einen Tastparameter oder einen anderen Parameter beispielsweise zur Beeinflussung einer Flankensteigung oder beispielsweise einem Überschwingen der ausgangseitigen Signale 116, 118. Vorteilhaft werden dabei die ausgangseitigen Signale 116, 118 derart von der Signalbestimmungseinrichtung 134 modifiziert beziehungsweise bestimmt, dass sie von einer Auswerteelektronik leicht verarbeitet werden können. Dabei können auch eine Mehrzahl von Signalparametern eingestellt und beeinflusst werden. In einem Ausführungsbeispiel liegt der Parameter 136 in der Signalbestimmungseinrichtung 134 der Vorrichtung 106 gespeichert vor.
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In einem besonders günstigen Ausführungsbeispiel ist die Phasenverschiebung oder der Phasenversatz zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 116 und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 118 einstellbar, beispielsweise unter Verwendung des Parameters 136. Beispielsweise kann der Parameter einen Wert für die Phasenverschiebung umfassen, die zwischen den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 eingestellt wird, um die Bewegungsrichtung 114 anzuzeigen. Dadurch kann von der Erfassungsvorrichtung 100 ein stabiler beziehungsweise gleichbleibender Phasenversatz zwischen den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 gewährleistet werden, auch bei hochdynamischen Systemen oder bei Signalen, die schnelle Bewegungsrichtungsänderungen des bewegbaren Teils 102 repräsentieren.
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In einem Ausführungsbeispiel entspricht das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 116 dem eingangseitigen Geschwindigkeitssignal 108. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 sowie des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals 110 bestimmt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale 116, 118 beide von dem eingangseitigen Geschwindigkeitssignal 108.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 106 eine Schnittstelle 138 zum Bereitstellen auf. Dabei ist die Schnittstelle 138 zum Bereitstellen ausgebildet, das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 116 und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 beispielsweise an eine nachgeschaltete Auswerteeinrichtung bereitzustellen, wie es in 6 gezeigt ist.
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2 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Signalverlaufs eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 116 und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 118 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 kann es sich um in 1 gezeigte Ausführungsbeispiele des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 116 und des zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 118 handeln. Die Signalverläufe sind rein schematisch in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt. Auf der Abszisse ist die Zeit dargestellt, auf der Ordinate ist der Signalpegel dargestellt.
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Bei den Geschwindigkeitssignalen 116, 118 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils um eine Impulsfolge bzw. jeweils um ein Impulsfolgensignal. Bei den Impulsfolgensignalen der Geschwindigkeitssignale 116, 118 handelt es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel insbesondere um Rechtecksignale 116, 118. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen 116, 118 um Sinussignale.
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Das in 2 dargestellte zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 stellt eine Impulsfolge mit einem vorbestimmten Tastverhältnis dar, wobei die Impulsfolge bei dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 116 bis zu einer Signalphase mit einem langen niedrigen Signalpegel in der Länge kontinuierlich zunehmende niedrige Signalpegel aufweist. Während dieser Impulsfolge findet ein Abbremsvorgang mit kontinuierlich abnehmender Geschwindigkeit statt. Während des langen niedrigen Signalpegels findet ein Richtungswechsel 240 statt. Danach folgt eine Impulsfolge mit in der Länge kontinuierlich abnehmenden niedrigen Signalpegeln, welche einen Beschleunigungsvorgang mit kontinuierlich zunehmender Geschwindigkeit repräsentieren. So zeigen die Signalverläufe der beiden Geschwindigkeitssignale 116, 118 eine erste Bewegungsrichtung 242 und eine zweite Bewegungsrichtung 244 an. Ein Wechsel der Bewegungsrichtung, das heißt ein Richtungswechsel 240, zwischen der ersten Bewegungsrichtung 242 und der zweiten Bewegungsrichtung 244 findet während des langen niedrigen Signalpegels des ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 116 statt. Zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 116 und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 118 ist ein Phasenversatz 246 von 90° während der ersten Bewegungsrichtung 242 erkennbar. Das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 116 läuft dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 118 nach. Während der zweiten Bewegungsrichtung 244 ist ein Phasenversatz 248 von 270° zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 116 und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal 118 erkennbar. Oder andersherum betrachtet läuft das zweite Geschwindigkeitssignal 118 dem ersten Geschwindigkeitssignal 116 um 90° nach.
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Die hier dargestellten Werte für den Phasenversatz 246, 248 sind beispielhaft gewählt. Je nach Ausführungsbeispiel bewegt sich der Phasenversatz 246, 248 in einem Bereich beispielsweise von 45° bis 135° und 225° bis 315°. Auch ein Phasenversatz 246 248 von lediglich 5° oder 10° ist technisch machbar und auswertbar. Auch durch eine ungünstige Einbaulage oder Positionierung der Sensorik kann der Phasenversatz bei den erfassten Signalen sehr klein werden. Dementsprechend kann der Wertebereich des Phasenversatzes 246, 248 angepasst werden.
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Auch bei den von den Sensorelementen der Sensoreinrichtung bereitgestellten Geschwindigkeitssignalen, in 1 mit den Bezugszeichen 126, 128 versehen, handelt es sich um Wechselsignale, deren Phasenversatz wie bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Bewegungsrichtung repräsentiert. Bei den in 2 dargestellten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignalen 116, 118 handelt es sich somit um aufbereitete und damit optimierte Geschwindigkeitssignale als die von den Sensorelementen bereitgestellten Signale. Wie bereits in 1 beschrieben, sind die von den Sensorelementen bereitgestellten Geschwindigkeitssignale beispielsweise von einer Einbaulage und Position abhängig, die beispielsweise direkt auf den Betrag der Phasenverschiebung zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen der beiden Sensorelemente wirkt.
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3 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Signalverlaufs eines eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und eines eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem eingangseitigen Geschwindigkeitssignal 108 und dem eingangseitigen Bewegungsrichtung Signal 110 kann es sich um Ausführungsbeispiele von in 1 gezeigten Signalen 108, 110 handeln. Die Signalverläufe sind rein schematisch in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt, wobei auf der Abszisse eine Zeit und auf der Ordinate ein Signalpegel dargestellt ist. Das Bewegungsrichtungssignal 110 weist zwei Signalpegel auf. Ein hoher Signalpegel repräsentiert eine erste Bewegungsrichtung 242. Ein niedriger Signalpegel des Bewegungsrichtungssignals 110 repräsentiert eine zweite Bewegungsrichtung 244. Zu einem Zeitpunkt findet ein Bewegungsrichtungswechsel 240 statt. Der Bewegungsrichtungswechsel 240 wird von dem Bewegungsrichtungssignal 110 mit einer kurzen zeitlichen Verzögerung dargestellt. Bei dem eingangseitigen Geschwindigkeitssignal 108 handelt es sich um ein Rechtecksignal mit einem niedrigen Signalpegel und einem hohen Signalpegel, wobei das Tastverhältnis bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einem Tastverhältnis von eins zu eins entspricht. Zum Zeitpunkt des Bewegungsrichtungswechsels 240 ist das eingangseitige Geschwindigkeitssignal 108 auf einem hohen Signalpegel und verbleibt auf diesem nach dem Richtungswechsel für eine volle Periodendauer.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems 450 zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils 102. Das System 450 umfasst zumindest eine Sensoreinrichtung 404 sowie eine Auswerteeinrichtung 452. Die Sensoreinrichtung 404 ist ausgebildet, eine Geschwindigkeit 112 und eine Bewegungsrichtung 114 eines bewegbaren Teils 102 zu erfassen, und als ein erstes Geschwindigkeitssignal 126 und ein zweites Geschwindigkeitssignal 128 bereitzustellen. Aus einem Phasenversatz zwischen den Geschwindigkeitssignalen 126, 128 kann auf die Bewegungsrichtung 114 geschlossen werden. Die Auswerteeinrichtung 452 ist ausgebildet, um das erste Geschwindigkeitssignal 126 und das zweite Geschwindigkeitssignal 128 auszuwerten. Bei dem bewegbaren Teil 102 handelt es sich bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Geberrad 454.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung 104 zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils 102 sowie einer Auswerteeinrichtung 552. Die Sensoreinrichtung 104 ist ausgebildet, eine Geschwindigkeit 112 und eine Bewegungsrichtung 114 eines bewegbaren Teils 102 zu erfassen, und als ein Geschwindigkeitssignal 108 sowie als ein Bewegungsrichtungssignal 110 bereitzustellen. Die Auswerteeinrichtung 552 ist ausgebildet, um das Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 auszuwerten. Bei dem bewegbaren Teil 102 handelt es sich bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Geberrad 454. Die Sensoreinrichtung 104 kann im Zusammenhang mit der in 1 beschriebenen Erfassungseinrichtung eingesetzt werden.
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6 zeigt ein Blockschaltbild eines Antriebssystems 650 zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das bewegbare Teil 102 als ein Geberrad 454 ausgebildet.
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Das Antriebssystem 650 umfasst eine Erfassungsvorrichtung 100 sowie eine Auswerteeinrichtung 452 zum Auswerten eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 116 und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals 118 der Erfassungsvorrichtung 100. Bei der Erfassungsvorrichtung 100 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel der in 1 gezeigten Erfassungsvorrichtung 100 handeln.
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Die Erfassungsvorrichtung 100 umfasst eine Sensoreinrichtung 104 sowie eine Vorrichtung 106. Die Sensoreinrichtung 104 ist ausgebildet, um ein Geschwindigkeitssignal 108 und ein Bewegungsrichtungssignal 110 bereitzustellen, die eine Geschwindigkeit 112 und eine Bewegungsrichtung 114 des bewegbaren Teils 102 abbilden. Die Vorrichtung 106 ist ausgebildet, das Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 einzulesen, und das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 116 und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal 118 bereitzustellen. Die Auswerteeinrichtung 452 ist ausgebildet, die zwei ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale 116, 118 einzulesen und auszuwerten. Bei der Auswerteeinrichtung 452 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel einer in 4 gezeigten Auswerteeinrichtung 452 handeln.
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Durch den Einsatz der Vorrichtung 106, die ausgebildet ist, um das Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 aufzubereiten, kann die Sensoreinrichtung 104 auch bei einer fehlenden Kompatibilität zwischen den Signalausgängen der Sensoreinrichtung 104 und den Signaleingängen der Auswerteeinrichtung 452 eingesetzt werden. Wie anhand von 1 beschrieben, kann dabei eine Sensoreinrichtung 104 eingesetzt werden, die einen Sensorchip mit integrierter Drehrichtungsermittlung umfasst. Die in dem Ausführungsbeispiel verwendete Sensoreinrichtung 104 weist zusätzlich den Vorteil auf, dass die Gesamtperformance der Erfassungsvorrichtung 100, die als ein Sensor aufgefasst werden kann, bezüglich Luftspalt und Genauigkeit sehr gut ist. Um die Kompatibilität zwischen Sensoreinrichtung 104 und Auswerteeinrichtung 452 dennoch zu erreichen, wird die Vorrichtung 106 als eine elektronische Zusatzeinheit 106 in die Erfassungsvorrichtung 100 eingebaut. Die Vorrichtung 106 ist ausgebildet, um das Bewegungsrichtungssignal 110 oder Drehrichtungssignal 110 (logisch 0 oder 1) in ein phasenversetztes zweites Geschwindigkeitssignal 118 oder Drehzahlsignal 118 umzuwandeln. Der Phasenversatz zwischen den Signalen 116, 118 wird entsprechend der Logik des Drehrichtungssignals 110 generiert, damit das Voreilen oder Nacheilen des Kanals die Drehrichtung im Steuergerät 452 richtig darstellt.
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Somit kann eine Sensoreinrichtung 104 in Form eines Standardsensors mit integrierter Drehrichtungsermittlung mit seiner besseren Performance auch an vorgegebenen Auswerteeinrichtungen 452 in Form von Steuergeräten 452 betrieben werden, die einen zweikanaligen Eingang benötigen oder eine Busschnittstelle aufweisen. Gleichzeitig entfallen starke negative Einflüsse durch die Einbaulage der Erfassungsvorrichtung 100 und die Geberradgeometrie.
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Die Verwendung der Vorrichtung 106 oder Varianten davon ermöglicht außerdem, dass eine Vielzahl nicht kompatibler Sensorelemente, die günstige Eigenschaften, einen niedrigen Preis oder weltweite gesicherte Verfügbarkeit aufweisen, als Sensoreinrichtungen 104 für Applikationen mit zweikanaliger Drehzahlerkennung eingesetzt werden können. Die Vorrichtung 106 kann alternativ durch eine Integration einer Logik der Vorrichtung 106 in den Sensorchip der Sensoreinrichtungen 104 ersetzt werden.
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Je nach Ausführungsbeispiel sind das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement der Sensoreinrichtung 104 als ein optischer Sensor, ein Hallsensor, ein Reed-Relais, ein integriertes magnetempfindliches Halbleiterbauelement oder ein Induktionsgeber ausgebildet.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung weist eine strukturelle Ähnlichkeit zu der in 1 dargestellten Erfassungseinrichtung 100 auf. Die Erfassungseinrichtung 100 umfasst eine Sensoreinrichtung 104 sowie eine Vorrichtung 106 zur Aufbereitung der des Geschwindigkeitssignals 108 und des Bewegungsrichtungssignals 110 auf. Die Sensoreinrichtung 104 weist, wie anhand von 1 beschrieben, ein erstes Sensorelement 120, ein zweites Sensorelement 122 sowie einen Sensorchip 124 auf. Das erste Sensorelement 120, das zweite Sensorelement 122 sowie der Sensorchip 124 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Die Vorrichtung 106 weist ein separates weiteres Gehäuse auf. Somit sind die Sensoreinrichtung 104 und die Vorrichtung 106 als zwei separat voneinander anordenbare Elemente ausgeführt.
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Das erste Sensorelement 120 ist ausgebildet, ein erstes Geschwindigkeitssignal 126 bereitzustellen. Das zweite Sensorelement 122 ist ausgebildet, ein zweites Geschwindigkeitssignal 128 bereitzustellen. Bei den beiden Geschwindigkeitssignalen 126, 128 handelt es sich um Wechselsignale. Eine Phasenverschiebung zwischen den Geschwindigkeitssignalen 126, 128 repräsentiert eine Bewegungsrichtung einer Bewegung, welche von der Erfassungsvorrichtung 100 erfasst wird. Der Sensorchip 124 ist ausgebildet, unter Verwendung der Geschwindigkeitssignale 126, 128 das Geschwindigkeitssignal 108 und das Bewegungsrichtungssignal 110 zu bestimmen und bereitzustellen. Das Geschwindigkeitssignal 108 kann einem der Geschwindigkeitssignale 126, 128 entsprechen oder aus beiden oder einem der Geschwindigkeitssignale 126, 128 bestimmt sein. Dabei ist der Sensorchip 124 ausgebildet, die Phasenverschiebung zwischen den beiden Geschwindigkeitssignalen 126, 128 auszuwerten, um die von der Phasenverschiebung repräsentierte Bewegungsrichtung zu bestimmen und das die Bewegungsrichtung repräsentierende Bewegungsrichtungssignal 110 bereitzustellen. In einem Ausführungsbeispiel weist die Sensoreinrichtung 104 eine Schnittstelle zum Bereitstellen des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals 108 und des Bewegungsrichtungssignals 110 auf.
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In einem Ausführungsbeispiel der in 7 gezeigten Erfassungsvorrichtung 100 wird das Geschwindigkeitssignal 126 direkt an den Ausgang der Sensoreinrichtung 104 geleitet und dort bereitgestellt. Dieser Signalweg ist gestrichelt dargestellt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird das Geschwindigkeitssignal 126 durch den Sensorchip 124 geschleift und von dem Sensorchip 124 am Ausgang der Sensoreinrichtung 104 als eingangseitiges Geschwindigkeitssignal 108 bereitgestellt oder von dem Sensorchip 124 als ein von dem Geschwindigkeitssignal 126 abweichendes Signal unter Verwendung des ersten Geschwindigkeitssignals 126 und des zweiten Geschwindigkeitssignals 128 bestimmt.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungseinrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung weist eine strukturelle Ähnlichkeit zu der in 7 dargestellten Erfassungseinrichtung 100 auf. Im Unterschied zu dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Sensorchip 124 und die Vorrichtung 106 in einem einzigen Gehäuse untergebracht. So sind in einem besonderen Ausführungsbeispiel die Eigenschaften des Sensorchips 124 und der Vorrichtung 106 in einer Sensordatenverarbeitungseinrichtung 856 zusammengefasst. Vorteilhaft kann so eine zusätzliche Funktionalität ohne zusätzliche Bauteile realisiert werden. Am Ausgang der Erfassungsvorrichtung 100 können standardisierte Geschwindigkeitssignale 116, 118 bereitgestellt werden, die einen einstellbaren Phasenversatz aufweisen, wobei der Phasenversatz vorteilhafterweise von einer Einbaulage oder Einbauposition der Erfassungsvorrichtung 100 beziehungsweise der Sensorelemente 120, 122 unabhängig ist.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 960 zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei den eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen kann es sich um ein eingangseitiges Geschwindigkeitssignal und ein Bewegungsrichtungssignal handeln, wie sie anhand der 1, 3 oder 5 beschrieben sind.
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Das Verfahren 960 umfasst einen Schritt 962 des Einlesens des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals sowie einen Schritt 964 des Bestimmens eines ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignals. Das eingangseitige Geschwindigkeitssignal repräsentiert eine Geschwindigkeit einer Bewegung eines bewegbaren Teils. Das eingangseitige Bewegungsrichtungssignal repräsentiert eine Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils. Eine Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal repräsentiert die Bewegungsrichtung. Die ausgangseitigen Geschwindigkeitssignale werden unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals bestimmt.
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In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Geschwindigkeitssignalen jeweils um Wechselsignale, wie beispielsweise eine Impulsfolge, ein Impulsfolgensignal, ein sinusförmiges Signal oder ein Rechtecksignal.
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In einem besonderen Ausführungsbeispiel entspricht im Schritt 964 das eingangseitige Geschwindigkeitssignal dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal. Weiterhin wird das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des Bewegungsrichtungssignals bestimmt.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 960 einen optionalen Schritt 966 des Bereitstellens. In dem optionalen Schritt 966 des Bereitstellens werden das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal bereitgestellt.
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In einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 964 des Bestimmens das erste ausgangseitige Geschwindigkeitssignal und das zweite ausgangseitige Geschwindigkeitssignal unter Verwendung eines Parameters wie beispielsweise einem Amplitudenparameter, einem Tastparameter oder einem Frequenzparameter bestimmt.
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Wie in den Figuren 4 bis 8 dargestellt, kann das eingangseitige Geschwindigkeitssignal eine Drehgeschwindigkeit einer Rotation des bewegbaren Teils darstellen. In diesem Fall repräsentiert das Bewegungsrichtungssignal eine Drehrichtung der Rotation.
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10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1070 zum Erfassen einer Bewegung eines bewegbaren Teils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 1070 umfasst einen Schritt 1072 des Bereitstellens eines eine Geschwindigkeit des bewegbaren Teils repräsentierenden eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und eines eine Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils repräsentierenden eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals unter Verwendung eines ersten Sensorelements und eines zweiten Sensorelements. Ferner umfasst das Verfahren 1070 einen Schritt 1074 des Aufbereitens des eingangseitigen Geschwindigkeitssignals und des eingangseitigen Bewegungsrichtungssignals unter Verwendung eines Verfahrens 960 zur Aufbereitung von eine Bewegung eines bewegbaren Teils repräsentierenden Signalen, wie dieses anhand eines Ausführungsbeispiels in 9 beschrieben ist. Dadurch werden ein erstes ausgangseitiges Geschwindigkeitssignal und ein zweites ausgangseitiges Geschwindigkeitssignal mit einer die Bewegungsrichtung repräsentierenden Phasenverschiebung zwischen dem ersten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal und dem zweiten ausgangseitigen Geschwindigkeitssignal bestimmt.
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Wie anhand von 9 beschrieben, umfasst das Verfahren 960 einen Schritt 962 des Einlesens, einen Schritt 964 des Bestimmens und optional einen Schritt 966 des Bereitstellens.
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In einem optionalen Ausführungsbeispiel umfasst der Schritt 1072 des Bereitstellens einen Schritt 1076 des Erfassens. Im Schritt 1076 des Erfassens wird die Geschwindigkeit des bewegbaren Teils unter Verwendung des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements erfasst. In einem optionalen Schritt 1078 des Bestimmens wird die Bewegungsrichtung des bewegbaren Teils unter Verwendung der Signale des ersten Sensorelements und des zweiten Sensorelements Bewegungsrichtungssignal bestimmt.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Erfassungsvorrichtung
- 102
- bewegbares Teil
- 104
- Sensoreinrichtung
- 106
- Vorrichtung
- 108
- eingangseitiges Geschwindigkeitssignal
- 110
- Bewegungsrichtungssignal
- 112
- Geschwindigkeit
- 114
- Bewegungsrichtung
- 116
- erstes ausgangseitiges Geschwindigkeitssignal
- 118
- zweites ausgangseitiges Geschwindigkeitssignal
- 120
- erstes Sensorelement
- 122
- zweites Sensorelement
- 124
- Sensorchip
- 126
- erstes Geschwindigkeitssignal
- 128
- zweites Geschwindigkeitssignal
- 130
- Schnittstelle
- 132
- Schnittstelle zum Einlesen
- 134
- Signalbestimmungseinrichtung
- 136
- Parameter
- 138
- Schnittstelle zum Bereitstellen
- 240
- Richtungswechsel
- 242
- erste Bewegungsrichtung
- 244
- zweite Bewegungsrichtung
- 246
- Phasenversatz
- 248
- Phasenversatz
- 404
- Sensoreinrichtung
- 450
- System
- 452
- Auswerteeinrichtung
- 454
- Geberrad
- 552
- Auswerteeinrichtung
- 650
- Antriebssystem
- 856
- Sensordatenverarbeitungseinrichtung
- 960
- Verfahren
- 962
- Schritt des Einlesens
- 964
- Schritt des Bestimmens
- 966
- Schritt des Bereitstellens
- 1070
- Verfahren
- 1072
- Schritt des Bereitstellens
- 1074
- Schritt des Aufbereitens
- 1076
- Schritt des Erfassens
- 1078
- Schritt des Bestimmens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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