DE1548629A1 - Zaehlfehlerfreie Steuerschaltung fuer Stellungsmesswandler - Google Patents

Description

DR..IN«. D.PL.-IN· , D.PL.-PHYS.

HÖGER - STELLRECHT - QRltaowoH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Ex-Oell-0 Corporation Detroit, Micnigaa, U.S.A.

Zählfehlerfreie Steuerschaltung für StellungsmeBEwandler

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung flir mindeotens einen über einen Steuereingang sperrbaren Schalter, dessen Schalfcungszuatand von einem Stellungemesswandler gesteuert ■wird₉. welcher-mindestens ein der Stellung des überwachten Bauelements entsprechendes binäres Signal abgibt*

der
Bs sind Stellungsmeeswandler verschiedensten Art bekannt,

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die beispielsweiae magnetische oder optißche Messwandler sew können· Diese Stellungsmesswandler geban üblicherweise zwei Signale ab, die entsprechend einer digital darzusteilenden Stellungsänderung eine Phasenverschiebung aufweisen? beispielsweise kann auf diese Weise mittels eine3 Stellungsmesawandlers die Drehung einer Welle überwacht werdenα Die Zeitdauer der von dem Stellungsmesswandler abgegebenen Signale sollte der anzuzeigenden vorgewählten Stellungsänderung entsprechen,, Ein derartiger magnetischer Stellungsmesswandler ist in der USA-Patent schrift 5 189 890 beschrieben*.

Die von einem Stellungsmesswandler abgegebenen Signale werden Üblicherweise einem Impulszähler zugeführt, um eine Zähleinrichtung den verschlüsselten Signalen entsprechend zu steuern, Um eine genaue digitale Anzeige tier Stellung zu gewährleisten, müssen die verschlüsselten Signa?ü hinsichtlich ihrer Form und ihrer Abstände genau den Stellungsänderungen entsprechen. Es wurde nun festgestellt, dass die Symmetrie und die Phasenverschiebung der Signale von üblichen Stellungsmesswandlern von Netzspannangssohwankurjgen, den Frequenagängen der verwendeten Detektoren und Schaltungen sowie der mechanischen Justierung der Detektoren und der Skalenelemente abhängig sind. Bei optischen Stellungsmesswandlern verändern sich die verschlüsselten Signale insbesondere*

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infolge von Lichtintensitätsschwankungen und sie hängen auch davon'ab, wie gut die optischen Detektoren mit Lochscheiben oder dergleichen und der Lichtquelle fluchten, da Abweichungen in dleaem System sofort zu Phasenverschiebungen führen· Derartige Phasenverschiebungen verändern die Abstände zwischen den Flanken aufeinanderfolgender Signale„ was wiederum besonders bei hohen Wandlungsgeschwindigkeiten oder schnellen Stellungswechseln zu Anzeigefehlern führt? dies ist besonders kritisch, wenn eine sich schnell drehende Welle überwacht werden soll* Die Abnahme des Zeitintervalles zwischen zwei aufeinanderfolgenden verschlüsselten Signalen führt zu Zählfehlern, wenn die Impulsfolgefrequens dieser verschobenen verschlüsselten Signale die maximale Zählgeschwindlgkeit des verwendeten Impulszählers übersteigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde_s eine Steuer-, Schaltung zu schaffen, die ein fehlerfreies Zählen der Signale eines Stellungsmesswandlers gestattete Diese Aufgabe wird durch eine Überwachung der Signale in der Y/eise gelöst, dass sichergestellt wird, dass die Impulsfolgefrequenz der verschlüsselten Signale die maximale Zählgeßohwindigkeit der verwenden Zählvorrichtung nicht übersteigt» Zu diesem Zweck wird bei einer Steuerschaltung der eingangs erwähnten Art gemäßs der Erfindung eine bei jedem Zustand&wechsel des

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Sohalters ein Sperreignal von vorbestimmter Zeitdauer abgebende Aueblendeohaltung vorgesehen, deren Eingang mit dem Auegang dee Schalters und deren Auegang mit dem Steuereingang dee Sohaltere verbunden ist. Auf diese Weiee wird eine bestimmte minimale Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden verschlüsselten Signalen aufrechterhalten, eo dass Zählfehler infolge Überschreitung der maximalen Zählgeschwindigkeit der verwendeten Zählvorrichtung verhindert werden.

Bevorzugt wird ein Stellungsmesswandler, der zwei verschlüsse!· te Signale mit 90° Phasenverschiebung und einer zeitlichen Hindeetdauer abgibt.

Bei einem bevorzugten Aueführungsbeispiel der Erfindung weist die Ausblendschaltung einen Impulsgeber zur Abgabe von Impulsen vorbestimmter Dauer auf, dessen Eingang mit dem Auegang dee Schalters und dessen Ausgang mit einer das Sperrsignal abgebenden Sperrschaltung verbunden ist. Die Dauer des Sperreignais entspricht der maximalen Zählgeechwindigkeit dee verwendeten Impulszähler und hängt nicht von der Impulßfolgefrequenz des Stellungsmesswandlers ab. Dieses Sperrsignal dient dazu, die Schalter naoh einem Wechsel dee Sohaltzustandes in dem neuen Schaltzustand während einer vorbestimmten Zeitdauer zu halten, so dass Zählfehler vermieden werden*

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Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale sind in den Patentansprüchen und/oder in der nachfolgenden Beschreibung enthalten, die der Erläuterung eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung dient? es zeigen:

Fig.1 ein Blockschaltbild einer erfindungagemässen Steuerschaltung, und

3?ig_e2 eine graphische Darstellung der Impulsfolgen, wie sie an versphiedenen Stellen der erfindungsgemässen Steuerschaltung gemäss 3?ig.1 auftreten·

Ein in der erfindungsgemässen Steuerschaltung verwendeter Stellungsmesswandler 10 kann ein optischer, magnetischer oder beliebig anderer Stellungsmesswandler sein« Er gibt ewei binäre Signale mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung ab, vorzugsweise mit einer Phasenverschiebung von 90°, und der binäre Zustand der Signale wechselt jeweils nach einer vorbestimmten Stellungsänderung eines vom Stellungsmesswandler überwachten Bauelementes«, Das mittlere Zeitintervall zwischen den binären Signalen entspricht beispielsweise der maximalen Drehzahl einer Welle» Ein typischer Stellungsmesswandler, wie er in der erfindungagemässen Steuerschaltung verwendet werden kann, ist in der erwähnten

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USA-Patentsohrift 3 189 89D beschrieben, ao dasa aur näheren Charakterisierung dlet.es Stellungsmesswandlers auf die dortige Beschreibung verwiesen werden kann. Wie die Fig.1 zeigt, iet bei diesem Ausführungebeißpiel der Stellungsmeeewandler mit einer Welle 11 gekoppelt. Die Stellung dieser Welle BOlI digital dargestellt werden»

Die Impulsfolgen der beiden vom Stellungsmesawandler 10 abgegebenen Signale sind in Fig.2 mit D₁ und D₂ bezeichnetο Die Impulse sind vorzugsweise Rechteoksimpulee, so dass sie die zwei möglichen binären Zustände darstellen können„ Die Zeitdauer eines jeden binären Zustandes entspricht vor» zugsweise der gleiohmässigen Skalenteilung, die normalerweise an einem Stellungsmesswandler verwendet wird. Die beiden Impulsfolgen D₁ und D₂ sind im wesentlichen gleich, so dass die 90°-Phasenverschiebung an sich erhalten bleibt_o

Die Impulsfolgen D₁ und Dg worden jeweils einem Schalter 12 TSzWi 3 zugeführt, die bei dem dargestelltVn iCusfüh!>;ungsbeispiel bekani&e Schmitt-Irigger-Schaltungen sind. Diese haben einen üblichen Aufbau und.sprechen auf die Amplituden der Impulsfolgen D₁ und D₂ an, so dass sie aus einem ersten leitenden Zustand durch ein Signal mit einer vorbestimmten Amplitude in einen zweiten Zustand geschaltet werden, aus dem

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sie wieder in den ereten Zuetand zurückgeschaltet werden, wenn die Amplitude dee Bingangssignales unter die vorbestimmte Sohaltamplltude «abfällt« Haob Durchgang durch die Sohmitt-Trigger-Sehaltungen 12 und 13 werden die verschlüsselten Signale einem Impulszähler 14 zugeführt. Wie die 2ig.2 zeigt, entspricht Jedem Zustandswechsel der Impulsfolgen D- und D« ein au zählender Impuls? die Erzeugung dieser Impulse wird in einer Üblichen» zum Impulszähler gehörenden Schaltung vorgenommen, so dass diese Schaltung nicht dargestellt ist. Ferner werden die Auogangssignale der Schmitt-Irigger-Sohaltungen 12 und 13 einem Impulsgeber 15 zugeführt, der ein Ausgangsaigttal von vorbestimmter Zeitdauer abgibt, die der maximalen Zählrate des Impuls» Zählers 14 entspricht. Diese Zählrate des Irapulozählers ist in Pig.2 durch das Zeitintervall T angedeutet, das im Grenzfall dem Zeitintervall 0 entspricht. Infolgedessen führt das Ausgangssignal des Impulsgebers 15 dazu, dass die den verschiedenen Zuständen der Impulsfolgen D₁ und Dg entsprechenden Zeitintervalle der verschlüsselten Signale ein minimales Zeitintervall T nicht unterschreiten. Das Ausgangesignal des Impulsgeber 15 liegt an einer Sperrschaltung 16, die während der Dauer der Impulse des Impulegebers 15 sperrt. Ein von der Sperrschaltung 16 erzeugtes, den Impulsen des Ira^ulegebers 15 entspreohendes Sperrsignal

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wird dann an beide Schmitt-Trigger-Schaltungen 12 und 13. geführt und verhindert während seiner Dauer jede Änderung dee Schaltsustandes der beiden Schmitt-Trigger-Schaltungen ohne Rücksicht auf eine Phasenverschiebung oder eine sonstige Änderung der verschlüsselten Signale der Impulsfolgen D^ und Do· Bei einer Zeitdauer Ϊ der Impulse des Sripulsgebero 15 stellt das entsprechende Sperrsignal der Sperrsehaltung sieher, dass die Schaltfrequenz der Schniitt-'irigger-Schal ■ tungen 12 und 13 die maximale Zählrate des Impulazählers 14 nicht übersteigt_β

Bei einer Veränderung der Zeitintervalle beispielsweise in der Impulsfolge 3)^ würde normalerweise als folge der auftretenden geänderten Phasenverschiebung ein fehlerhafter Impuls E erzeugt, der, wie In Fig.2 dargestellt, infolge der Phasenverschiebung früher als normal auftreten würde. Infolge dieser Phasenverschiebuag würden dem Impulszähler Impulse mit einer Impulsrate zugeführt, die einen Zählfehler zur Folge hätte, so dass die tatsächliche Stellung der Welle 11 falsch angezeigt würde. Die Ausgangssignale der beiden Schnitt-Trigger-Schaltungen 12 und 13 sind in Pig.2 mit ST-12 und ST-13 bezeichnet. Bei Impulsfolgen D₁ und D₂ mit 90°~Pbasenverechiebung zählt der. Impulszähler 14 die Impul₃e₀ die vor dem impuls E

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(#ig_o2) durch die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger-Schaltungen 12 und 13 erzeugt werden, exakt₉ wohingegen

normalerweise
der Impuls E/eine fehlerhafte Zählung zur Folge h Um dies zu verhindern, erreicht die erfindungsgemässe Steuerschaltung₉ dass bei einem Wechsel des Schaltzustandes der _ Schmitt-Trigger-Schaltung 12 als Antwort der Impulsgeber 15 einen Impuls der Impulslänge T abgibt _t der die Sparschaltung 16 zur Abgabe eines Sperrsignales von der Zeitdauer T veranlasst j das die Schmitt-Trigger-Schaltungen 12 und 13 in dem neuen binären Zustand für dae Zeitintervall T hält und sperrte Infolgedessen vermögen die Schmitt-Trigger-Schaltungen 32.und 13 während der Dauer des Sperrsignales ihren Schalt-> zustand nicht zu ändern,, so dass innerhalb dieses Zeitintervalle ein weiterer Impuls nicht an den Impulszähler 14 weitergegeben wird, !fach Beendigung des Sperrsignales kann die Schmitt-Trigger-Schaltung 12 entsprechend einer Stellungsänderung der Welle 11 ihren Schaltzustand ändern, so dass dem Impulszähler H wieder ein Impuls zugeführt wird; die maximale Impulsrate des Impulszählers 14 kann also nie überschritten werden, so dass stets eine genaue Anzeige der Stellung der Welle 11 gewährleistet ist«, In gleicher Weise werden sämtlichen anderen Phasenverschiebungen oder dergl, zwischen den verschlüsselten Signalen durch die erfindungsgemässe Steuerschaltung korrigiert»

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Claims (3)

A 35 162 b b - ta 14„6,66 - 10 ■» Patentansprüche t.

1. Steuerschaltung für mindestens einen über einen Steuereingang sperrbaren Schalter, dessen Schaltzustand von einem Stellungsmesswandler gesteuert wird_{ welcher mindestens ein der Stellung des überwachten Bauelements entsprechendes binäres Signal abgibt, gekennzeichnet durch eine bei federn Zustandswechsel de3 Schalters ein Sperreignal von vorbestimmter Zeitdauer abgebende Ausblendschaltung (iSplö), deren Eingang mit dem Ausgang des Schalters (I2_f13) und deren Ausgang mit dem Steuereingang des Schalters verbunden ist,

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diö Ausblendschaltung einen Impulsgeber (15) z\xv Abgabe von Impulsen vorbestimmter Dauer aufweist, dessen Eingang mit dem Ausgang des Schalters (12,13) und dessen Ausgang mit einer das Sperrsignal abgebenden Sperrschaltung (16) verbunden ist»

3. Schaltung'nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Schmitt-IErigger-Schaltungen (12_P13) als Schalte.?,

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