DE19501513A1

DE19501513A1 - Method for recognizing a direction of movement, in particular a direction of rotation

Info

Publication number: DE19501513A1
Application number: DE1995101513
Authority: DE
Inventors: Joachim Mathes
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 1996-07-25
Also published as: EP0779986A1; WO1996022538A1

Abstract

The invention concerns a method of determining direction of movement, in particular rotational movement of rotating parts such as a vehicle steering wheel. The object of the invention is to improve the accuracy of such a process using simple means. This is achieved by applying a method by which two directly measured signals and two other signals derived from the former of a first frequency are evaluated to derive at least two further signals (E, F; G, H) which are mutually phase shifted by 90 DEG and have a frequency which is double the first frequency. In a further embodiment of the invention, a further signal (K, L) with a frequency four times that of the initial two signals (A, B) is derived from the two derived signals (E, F; G, H).

Description

In der Technik werden vielfach Erkennungseinrichtungen benö tigt, welche den Drehwinkel und die Drehrichtung eines einer Drehbewegung durchführenden Elementes anzugeben vermögen. So ist es zum Beispiel wichtig, den durch die Drehbewegung eines Lenkrades erzwungenen Lenkwinkel zu erkennen, wenn dieser für die Arbeitsweise einer Servolenkung bzw. einer Fahrstabili tätsregelung benötigt wird.Recognition devices are often required in technology which determines the angle of rotation and the direction of rotation of one Rotational movement performing element can specify. So it is important, for example, that by rotating a Steering wheel to detect forced steering angle if this for the operation of a power steering or a driving stabilizer is needed.

Bei derartigen Erkennungseinrichtungen kann beispielsweise die Achse des Lenkrades mit einer Schlitzscheibe versehen sein, die von einem auf einen Empfänger gerichteten Sender angestrahlt wird. Bei der zu messenden Strahlung kann es sich beispielsweise um magnetische Strahlung, optische Strahlung oder um eine andere geeignete Strahlung handeln. Bevorzugt werden hierbei Magnete, die ihr Feld auf Hall-Sensoren rich ten oder aber auch Infrarot-Sendedioden, die mit entsprechen den Empfangdioden zusammenarbeiten. With such detection devices, for example provide the axle of the steering wheel with a slotted disc be from a transmitter aimed at a receiver is illuminated. The radiation to be measured can be for example magnetic radiation, optical radiation or another suitable radiation. Prefers Magnets that are rich in their field on Hall sensors or infrared transmit diodes, which correspond with the reception diodes work together.

Es wird angestrebt mit möglichst geringem Materialaufwand eine hohe Meßgenauigkeit zu erreichen. Dabei ist zum einen zu beachten, daß neben der ausgesandten Meßstrahlung auch eine Störstrahlung vorhanden sein kann, was insbesondere bei der Verwendung von Infrarot-Dioden hinsichtlich des in der Fahr zeugkabine herrschenden Lichtes von großer Bedeutung ist. Es besteht also gleichzeitig noch die Notwendigkeit, die festge stellten Änderungen des gemessenen Lichtstrahles von der Um gebungsbeleuchtung zu trennen.The aim is to use as little material as possible to achieve a high measuring accuracy. On the one hand, this is too note that in addition to the emitted measuring radiation also a Interference radiation can be present, which is particularly the case with Use of infrared diodes in terms of driving prevailing light is of great importance. It so there is still a need to fix the introduced changes in the measured light beam from the order to separate ambient lighting.

Um hinsichtlich der Beleuchtungsmessung eine größere Genauig keit zu erreichen, können zum einen eine größere Anzahl von Sendern und Empfängern eingesetzt werden oder aber die Meß einrichtung wird nach dem Zusammenbau im Fahrzeug oder zumin dest nach dem Zusammenbau der Meßeinrichtung speziell ju stiert.To be more accurate in terms of lighting measurement to reach a large number of Transmitters and receivers are used or the measuring Furnishing is after assembly in the vehicle or at least after assembling the measuring device especially ju bull.

Aus der DE-OS 41 04 902 (internes Aktenzeichen A 13184) ist es bekannt, statt die Phasenlage der beiden Strahlungsempfän ger direkt miteinander zu vergleichen statt dessen das Diffe renzsignal dieser beiden Empfänger mit dem Summensignal die ser beiden Empfänger zu vergleichen. In dieser Anmeldung wur de weiterhin nachgewiesen, daß die beiden zuletzt genannten Signale unabhängig von der genauen geometrischen Lage der Empfänger eine Phasenlage von 90° zueinander haben, wobei al lerdings erhebliche Abweichungen hinsichtlich der Amplituden dieser beiden Signale auftreten können.From DE-OS 41 04 902 (internal file number A 13184) it is known instead of the phase relationship of the two radiation receivers to compare directly with each other instead the difference renzsignal these two receivers with the sum signal to compare these two receivers. In this application de further demonstrated that the latter two Signals regardless of the exact geometric location of the Receivers have a phase angle of 90 ° to each other, al however considerable deviations in the amplitudes of these two signals can occur.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einem Verfahren der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gat tung. Aufgabe der Erfindung ist es mit einfachen Mitteln eine Vervielfältigung der Frequenz der gemessenen Signale zu er reichen. The present invention is therefore based on a method the resulting from the preamble of claim 1 tung. The object of the invention is a simple means Reproduction of the frequency of the measured signals pass.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Durch die dort angegebenen Merkmale ist es zumindest möglich ein oder zwei einander phasenverschobene Signale zu erzeugen, welche eine gegenüber den beiden gemessenen Signalen (1. und 2. Signal) die doppelte Frequenz aufweisen und die zueinander regelmäßig eine Phasenverschiebung von 90° besitzen. Dagegen beträgt die Phasenverschiebung von dem ersten gegenüber dem dritten und dem zweiten gegenüber dem vierten Signal jeweils 45°. Bedenkt man weiterhin, daß das fünfte und sechste Signal (E, F bzw. G, H) jeweils phasenverkehrt gebildet werden kann, was auch nach dem in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen da durch geschehen kann, daß das abgeleitete Signal bei Un gleichheit statt bei Gleichheit einen positiven Wert besitzt, so lassen sich insgesamt vier Signale (E, F bzw. G, H) ablei ten, welche gegenüber den beiden Meßsignalen die doppelte Frequenz besitzen. Will man die Frequenz erneut verdoppeln, so empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfindung die Merk malskombination nach Anspruch 2. Danach wird aus dem fünften und sechsten Signal (E, F bzw. G, H; oder deren Umkehrung) ein siebtes Singal K, L mit vierfacher Frequenz gegenüber den gemessenen Signalen A, B gebildet. Auch hier ist wieder eine Umkehrung der Phase möglich, indem der positive Wert des siebten Signals statt der Gleichheit des fünften und sechsten Signals deren Ungleichheit zugeordnet wird.The object is achieved by the combination of features resulting from the characterizing part of claim 1. Due to the features specified there, it is at least possible to generate one or two phase-shifted signals which are twice the frequency of the two measured signals ( 1st and 2nd signal) and which regularly have a phase shift of 90 ° with respect to one another. In contrast, the phase shift from the first to the third and the second to the fourth signal is 45 ° in each case. Considering further that the fifth and sixth signal (E, F and G, H) can be formed in phase reversal, which can also happen because of the features listed in claim 1 by the fact that the derived signal in case of inequality instead of inequality has a positive value, a total of four signals (E, F or G, H) can be derived, which have twice the frequency compared to the two measurement signals. If you want to double the frequency again, it is recommended in a further development of the invention the feature combination according to claim 2. Thereafter, the fifth and sixth signal (E, F or G, H; or their inversion) is a seventh signal K, L with four times the frequency compared to the measured signals A, B. Here, too, the phase can be reversed by assigning the positive value of the seventh signal to its inequality instead of the equality of the fifth and sixth signals.

Es zeigt sich also, daß mit geringfügigem Aufwand beispiels weise mit einer entsprechenden Anordnung von Gattern aus den beiden gemessenen Signalen abgeleitete Signale mit zweifacher bzw. vierfacher Frequenz gebildet werden können, durch die sich eine erhöhte Meßgenauigkeit bei der Messung des Drehwin kels oder der Drehwinkelgeschwindigkeit erreichen läßt.It turns out that with little effort, for example as with a corresponding arrangement of gates from the two measured signals derived signals with two or four times the frequency through which there is an increased accuracy of measurement when measuring the rotation kels or the angular velocity can be reached.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:An embodiment of the invention is described below the drawing explained. It shows:

Fig. 1 Die Bildung der dem Ausführungsbeispiel zugrunde ge legten Rechteckkurven. Fig. 1 The formation of the rectangular ge underlying the embodiment.

Fig. 2 Die Formung der gemessenen und der von den gemessenen Signalen abgeleiteten Signale. Fig. 2 The formation of the measured and the signals derived from the measured signals.

Fig. 1 zeigt ein gemessenes Sinus-Signal S, welches aufgrund der Umgebungsbeleuchtung mit einem Off-Set (OS) versehen ist. Selbstverständlich muß das gemessene Signal nicht unbedingt sinusförmig sein und kann auch eine sinusähnliche oder auch einen trapezförmigen Verlauf haben. Der über der Zeit T ge messene Wert MW setzt sich somit aus einer Schwelle SW und einer darauf auf setzenden Kurvenform S zusammen. Der Mittel wert ME bildet den mittleren Wert des Meßwertes MW. Durch geeignete Triggerschaltungen läßt sich eine Rechteckkurve RK bilden, deren Flanken seitlich dort liegen, wo die Sinuskurve S den Mittelwert MI schneidet. Nachfolgend werden anstatt der tatsächlich gemessenen und gegenüber ihrem Mittelwert ver schobenen Kurven S der Einfachheit halber die abgeleiteten Rechteckkurven RK beschrieben. Das Verfahren ist aber auch direkt auf die gemessenen Kurven S anwendbar, soweit sie auf ihren Mittelwert MW bezogen werden. Fig. 1 shows a measured sine signal S, which is provided with an off-set (OS) due to the ambient lighting. Of course, the measured signal does not necessarily have to be sinusoidal and can also have a sinusoidal or trapezoidal shape. The value MW measured over time T is thus composed of a threshold SW and a curve shape S placed thereon. The mean value ME forms the mean value of the measured value MW. By means of suitable trigger circuits, a rectangular curve RK can be formed, the edges of which lie laterally where the sine curve S intersects the mean value MI. In the following, the derived rectangular curves RK will be described instead of the curves S actually measured and shifted relative to their mean value for the sake of simplicity. However, the method can also be applied directly to the measured curves S, insofar as they are related to their mean value MW.

Fig. 2 zeigt zwei Rechteck-Kurven A und B, die um etwa 90° gegeneinander versetzt sind, die nachfolgend als erstes Sig nal A und so das Signal B bezeichnet werden. Von dem ersten Signal und dem zweiten Signal werden ein drittes Signal C und ein viertes Signal D durch Summenbildung von Signal A und B sowie durch Differenzbildung von Signal A und B erreicht. Die Bildung dieser so geschaffenen dritten und vierten Signale wird in der DE-OS 41 04 902 beschrieben. Fig. 2 shows two rectangular curves A and B, which are offset from one another by approximately 90 °, which are referred to below as the first signal A and thus the signal B. From the first signal and the second signal, a third signal C and a fourth signal D are achieved by summing signals A and B and by forming signals A and B. The formation of these third and fourth signals thus created is described in DE-OS 41 04 902.

Für die Erfindung ist es nun wichtig zu erkennen, daß aus den beiden gemessenen Signalen A und B aber auch aus den beiden abgeleiteten Signalen C und D jeweils ein fünftes Signal E bzw. ein sechstes Signal F abgeleitet werden kann. Dabei geht man so vor, daß man der Gleichheit bzw. der Ungleichheit die ser beiden Signale einen positiven oder negativen Amplituden wert fest zuordnet. Das fünfte Signal E wird beispielsweise dadurch gebildet, daß es immer dann einen negativen Wert hat, wenn das erste und das zweite Signal gegenüber ihrem Mittel wert das gleiche (positive oder negative) Vorzeichen be sitzen. Bei Ungleichheit der Vorzeichen wird dem Signal E ein positiver und bei Gleichheit der beiden Signale A und B wird dem Signal E ein negativer Wert zugeordnet.For the invention it is now important to recognize that from the two measured signals A and B but also from the two derived signals C and D each have a fifth signal E or a sixth signal F can be derived. It goes one pretends to be equality or inequality Both signals have a positive or negative amplitude value assigned. The fifth signal E is, for example formed by always having a negative value when the first and the second signal against their mean worth the same (positive or negative) sign to sit. If the signs are not equal, the signal E is on becomes more positive and if the two signals A and B are identical assigned a negative value to the signal E.

Selbstverständlich kann auch das Vorzeichen des von beiden Signalen A und B abgeleiteten Signals umgekehrt werden indem den gleichen Vorzeichen der beiden abgeleiteten Signale A und B ein positiver und dem umgekehrten Vorzeichen ein negativer Wert zugeordnet wird. Man kommt dann zu dem Signal G. Das Signal F ist entsprechend den für E geltenden Regeln aus den beiden abgeleiteten Signalen C und D gebildet. Das Signal H bildet eine Entsprechung zu dem Signal G.Of course, the sign of either of them can also be used Signals A and B derived signal are reversed by the same sign of the two derived signals A and B a positive and the opposite sign a negative Value is assigned. The signal G is then reached Signal F is in accordance with the rules from E two derived signals C and D formed. The signal H forms a correspondence to signal G.

Wie sich aus Fig. 2 entnehmen läßt, kann aber auch ein sieb tes Signal K gebildet werden, welches die doppelte Frequenz gegenüber den Signalen E bzw. F besitzt bzw. die vierfache Frequenz gegenüber den Signalen A bis D. Die Schaltung hier für wird beispielsweise derart angeordnet, daß bei Gleichheit der Vorzeichen der Signale E und F das Vorzeichen von Signal von K negativ und bei Ungleichheit das Vorzeichen von Signal von K positiv ist. Selbstverständlich kann man aber auch hin sichtlich dieses weiteren abgeleiteten siebten Signals auch jeweils das entgegensetzte Vorzeichen wählen und kommt somit zu dem Signal L.As can be seen from Fig. 2, a seventh signal K can also be formed, which has twice the frequency compared to the signals E or F or four times the frequency compared to the signals A to D. The circuit here for example arranged such that if the signs of the signals E and F are equal, the sign of the signal of K is negative and if the signs of the signals of K are inequal, the sign is positive. Of course you can also choose the opposite sign for this further derived seventh signal and thus come to signal L.

Claims

1. Method for detecting a direction of movement, in particular a particular direction of rotation using two signals phase-shifted by 90 ° ( 1st signal A, 2nd signal B), which are derived from two receivers arranged offset in the direction of movement of a signal source, where two more are phase-shifted Signals (third signal C, fourth signal D) from the two phase-shifted signals (1st signal A, 2nd signal B) of the receiver are formed by adding or subtracting the first two signals from one another, as characterized by that a fifth and / or one sixteenth Stes signal (e or F or G or H) which are mutually approximately phase-shifted by 90 ° and the double Fre quency compared to the first through fourth signal are formed by said first signal (A) with the second signal (B) or preferably the third signal (C) with the 4th signal (D) for inequality (or equality) compared to an average d, the derived fifth or sixth signal (E, G or F, H) in the event of inequality (or Equality) has a positive value compared to its mean value and, in the case of equality (or inequality), has a negative value compared to its mean value.

2. The method according to claim 1, characterized in that a seventh signal (K, L) with four times the frequency against above the measured first and second signals (A, B) there by from the fifth and sixth signals (E, F and G, H) is deduced that there is a positive value against above an average for equality (or inequality) of the fifth and sixth signals (E, F and G, H) takes.