DE19503484C1 - Object position detection and/or setting circuit - Google Patents

Object position detection and/or setting circuit

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Abstract

The circuit has a measuring resistor (6) connected to the semiconductor switching stage (2) for a DC setting motor (1). The voltage across the measuring resistor exhibits sharp voltage jumps at defined spacings during the setting motor rotation, counted by the control microcomputer (3) for the switching stage, to indicate the number of rotations and hence the obtained position. Pref. the measuring resistor is connected to earth at one side and connected to the microcomputer at the other side via a filter stage (8) and an amplifier stage (7).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung, die zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines verstellbaren Gegenstandes vorgesehen ist.The present invention relates to a Circuit arrangement used for detection and / or adjustment the position of an adjustable object is provided.

Im Zusammenhang mit verstellbaren Gegenständen ist es bekannt (DE 29 31 329 A1), einem eingangsseitig einer Drehbewegung unterworfenen Stellantrieb zwecks Bestimmung der Position einen auf die Drehbewegung reagierenden Hall-Sensor zuzuordnen, der mit einem Magneten zusammenwirkt, wobei eines dieser beiden Bauelemente beweglich und das andere unbeweglich gehalten ist. Dies stellt aber nicht unerheblichen Aufwand dar.It is known in connection with adjustable objects (DE 29 31 329 A1), a rotary movement on the input side subject actuator to determine position a Hall sensor reacting to the rotary movement assign that cooperates with a magnet, one of these two components movable and the other immobile is held. But this is not insignificant Effort.

Darüber hinaus ist es bekannt (DE 29 22 197 A1), bei durch einen Elektromotor bewegten Stellantrieben zur Bestimmung der Position des zu verstellenden Gegenstandes die im Motorstrom sich darstellenden Kommutator-Impulsen zu zählen und in einem Rechner entsprechend zu verarbeiten. Aufgrund der hohen Anzahl von solchen in relativen kurzen Zeitabständen auftretenden Impulsen muß hierfür schon ein recht komplexer Mikrocomputer verwendet werden. Außerdem sind diese Impulse nicht besonders deutlich in ihrem Energieinhalt ausgeprägt, d. h. von durch außen eingestrahlte Störungen können leicht Beeinflussungen einer darauf ausgerichteten Messung auftreten.In addition, it is known (DE 29 22 197 A1), by an electric motor moving actuators to determine the Position of the object to be adjusted in the motor current counting commutator pulses and in one Process the computer accordingly. Because of the high number of such in relatively short Intervals of impulses must be used for this  quite complex microcomputers can be used. Also are these impulses are not particularly clear in their energy content pronounced, d. H. of interference from outside can easily influence a targeted Measurement occur.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, durch die eine einwandfreie d. h. präzise und störungssichere Erfassung und/oder Einstellung der Position eines verstellbaren Gegenstandes mit relativ einfachen Mitteln realisierbar ist.The present invention is therefore based on the object to create a circuit arrangement through which one flawless d. H. precise and fail-safe detection and / or setting the position of an adjustable Object can be realized with relatively simple means.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmalen gelöst. Dabei ist wesentlich, daß durch nur geringfügige Eingriffe in den Motoraufbau eine Positionserfassung eines verstellbaren Gegenstandes bzw. eine Positionierung desselben durchgeführt werden kann. Da keine Veränderung der zwischen dem Motor und der zugehörigen Leistungshalbleiter-Schaltstufe vorhandenen Verkabelung erforderlich ist, kann ein solcher Aufbau auch nachträglich realisiert werden. Hier ist zu bemerken, daß neben den sich auf die Position beziehenden Möglichkeiten auch eine Bestimmung der Drehzahl und der Drehrichtung durchführbar ist.According to the invention, the task is performed in the independent claims 1 and 2 specified features solved. It is essential that only minor interventions in the motor structure a position detection of an adjustable Object or a positioning of the same carried out can be. Because no change in between the engine and the associated power semiconductor switching stage available Such a structure can also be required for wiring can be realized later. It should be noted here that in addition to the options related to the position a determination of the speed and the direction of rotation can be carried out is.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigtFurther advantageous configurations are in the Subclaims are specified and are based on two in the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine einem mit einem Widerstand versehenen Gleichstrommotor zugeordnete erste Schaltungsvariante Fig. 1 is a one associated with a resistance DC motor provided first circuit variant

Fig. 1.₁-1.₆ den Gleichstrommotor nach Fig. 1 in verschiedenen auf eine Umdrehung desselben sich beziehenden Stellungen, Fig. 1.₁-1.₆ the DC motor of FIG. 1 in various in one revolution thereof relating positions,

Fig. 1a der sich auf verschiedene, während einer Umdrehung des Gleichstrommotors auftretende Stellungen desselben sich beziehende, aus dem Motorstrom resultierende Spannungsverlauf, FIG. 1a of the to different occurring during one revolution of the DC motor positions relating, resulting from the motor current voltage characteristic thereof,

Fig. 2 eine einem mit einer Zusatzwicklung versehenen Gleichstrommotor zugeordnete zweite Schaltungsvariante, Fig. 2 is a one associated with an auxiliary winding DC motor provided second circuit variant,

Fig. 2a der sich auf verschiedene, während einer Umdrehung des Gleichstrommotors auftretende Stellungen desselben sich beziehende, aus dem Motorstrom resultierende Spannungsverlauf. FIG. 2a extending in different, during one revolution of the DC motor occurring positions thereof relating, resulting from the motor current voltage curve.

In der Zeichnung sind vergleichbare Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the drawing are comparable components of the two Embodiments provided with the same reference numerals.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist einem der Einfachheit halber nicht dargestellten verstellbaren Gegenstand über ein ebenfalls der Einfachheit halber nicht dargestelltes Stellglied ein Gleichstrommotor 1 zugeordnet. Dieser mit zwei Magnetpoleinrichtungen 1*, 1** versehene Gleichstrommotor 1 ist über zwei Bürsten 1′, 1′′ und zwei zugeordnete Leitungen 4a, 4b an einer Leistungshalbleiter-Schaltstufe 2 angeschlossen, die von einem damit verbundenen Mikrocomputer 3 beeinflußt wird.As can be seen from the drawing, a DC motor 1 is assigned to an adjustable object (not shown for the sake of simplicity) via an actuator (also not shown for simplicity ) . This provided with two magnetic pole devices 1 *, 1 ** DC motor 1 is connected via two brushes 1 ', 1'' and two associated lines 4 a, 4 b to a power semiconductor switching stage 2 , which is influenced by an associated microcomputer 3 .

Der Gleichstrommotor 1 weist drei Ankerwicklungen 1a, 1b, 1c auf. Aufgrund dessen werden durch den über die Bürsten 1′, 1′′ fließenden Strom sechs Kommutator-Impulse erzeugt, die zu den in den Fig. 1a und 2a dargestellten, regelmäßig auftretenden Spannungssprüngen S1 in der an einem Meßwiderstand 6 abfallenden Spannung führen. Der Meßwiderstand 6 liegt dabei in dem mit Masse verbundenen Versorgungszweig der Leistungshalbleiter-Schaltstufe 2 und ist für die Durchführung der Messung mit einem A/D-Eingang des Mikrocomputers verbunden. In diese Verbindung ist vorteilhafterweise eine mit einer Filterstufe 8 kooperierende Verstärkerstufe 7 eingefügt und zwar um von außen eingestreute Störungen zu unterdrücken und um eine einwandfreie Verarbeitbarkeit des Meßsignals zu gewährleisten. Natürlich ist aber auch eine andere Anordnung des Meßwiderstandes realisierbar und zwar kann derselbe auch in die an der Versorgungsspannung UB liegende Anschlußleitung der Leistungshalbleiter-Schaltstufe eingefügt oder den Leitungen 4a, 4b zugeordnet werden.The DC motor 1 has three armature windings 1 a, 1 b, 1 c. Because of this, six commutator pulses are generated by the current flowing through the brushes 1 ', 1'' , which lead to the regularly occurring voltage jumps S1 shown in FIGS . 1a and 2a in the voltage drop across a measuring resistor 6 . The measuring resistor 6 lies in the supply branch of the power semiconductor switching stage 2 connected to ground and is connected to an A / D input of the microcomputer for carrying out the measurement. In this connection, an amplifier stage 7 cooperating with a filter stage 8 is advantageously inserted, specifically in order to suppress interference from outside and in order to ensure that the measurement signal can be processed properly. Of course, however, another arrangement of the measuring resistor can also be implemented, and indeed it can also be inserted into the connecting line of the power semiconductor switching stage connected to the supply voltage UB or assigned to the lines 4 a, 4 b.

Da die Spannungssprünge S1 - wie in der Einleitung bereits angedeutet - nicht einfach auszuwerten bzw. zu verarbeiten sind, ist nach dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ein Widerstand 5 vorgesehen, über den zwei Anker-Wicklungen 1a, 1b des Gleichstrommotors miteinander elektrisch verbunden sind. Aufgrund dessen ergeben sich in der am Meßwiderstand 6 abfallenden Spannung wesentlich deutlichere und damit einfach zu identifizierende Spannungssprünge S2, die in einem größeren zeitlichen Abstand als die Spannungssprünge S1 regelmäßig auftreten. Diese können somit durch relativ einfache Mittel störungssicher ausgewertet werden.Since the voltage jumps S1 - as already indicated in the introduction - are not easy to evaluate or process, a resistor 5 is provided according to the exemplary embodiment according to FIG. 1, via which two armature windings 1 a, 1 b of the DC motor are electrically connected to one another are. Because of this, the voltage drops across the measuring resistor 6 result in significantly clearer and thus easily identifiable voltage jumps S2, which occur regularly at a greater time interval than the voltage jumps S1. These can thus be evaluated in a fail-safe manner using relatively simple means.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird einer der beiden Magnetpoleinrichtungen 1*, 1** eine Zusatzwicklung 1z zugeordnet, die über eine mit einer Filterstufe 11 zusammenwirkende Verstärkerstufe 12 mit einem Leistungshalbleiter-Schaltglied 10 verbunden ist, über das ein Lastwiderstand 9 parallel zur Versorgungsleitung 4a, 4b legbar ist. Durch diesen Aufbau der Schaltungsanordnung ergeben sich am Meßwiderstand 6 die in Fig. 2a dargestellten Spannungssprünge S3, die ebenfalls wesentlich ausgeprägter als die Spannungssprünge S1 sind und somit ebenfalls durch relativ einfache Mittel störungssicher ausgewertet werden können.In the embodiment according to FIG. 2, one of the two magnetic pole devices 1 *, 1 ** is assigned an additional winding 1 z, which is connected via an amplifier stage 12 , which interacts with a filter stage 11 , to a power semiconductor switching element 10 , via which a load resistor 9 is connected in parallel to Supply line 4 a, 4 b can be laid. This structure of the circuit arrangement gives rise to the voltage jumps S3 shown in FIG. 2a on the measuring resistor 6 , which are also significantly more pronounced than the voltage jumps S1 and can therefore also be evaluated in a fail-safe manner by relatively simple means.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines Gegenstandes, der durch einen Stellantrieb bewegbar ist, welcher mit einem Gleichstrommotor (1) versehen ist, wobei der zumindest drei Ankerwicklungen (1a-1c) aufweisende, mit zumindest zwei gegeneinander versetzt angeordneten Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) versehene Gleichstrommotor (1) über eine von einem Mikrocomputer (3) beeinflußte Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) an einer Gleichstromversorgung angeschlossen ist, wobei zumindest zwei der Ankerwicklungen (1a, 1b) des Gleichstrommotors (1) über zumindest einen Widerstand (5) derart miteinander verbunden sind, daß der während einer Motorumdrehung sich ergebende Verlauf der an einem an die Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) angeschlossenen Meßwiderstand (6) abfallenden Spannung relativ große Spannungssprünge (S2) aufweist, die in einem definierten Abstand voneinander entfernt vorhanden sind und wobei die Anzahl dieser regelmäßig auftretenden Spannungssprünge (S2) vom Mikrocomputer (3) erfaßt und zur Bestimmung der vom Gleichstrommotor (1) realisierten Anzahl von Umdrehungen und damit zur Positionserkennung herangezogen ist.1. Circuit arrangement for detecting and / or adjusting the position of an object which can be moved by an actuator which is provided with a DC motor ( 1 ), the at least three armature windings ( 1 a- 1 c) having at least two offset from one another arranged magnetic pole devices ( 1 *, 1 **) provided DC motor ( 1 ) is connected to a DC power supply via a power semiconductor switching stage ( 2 ) influenced by a microcomputer ( 3 ), at least two of the armature windings ( 1 a, 1 b) of the DC motor ( 1 ) are connected to one another via at least one resistor ( 5 ) in such a way that the course of the voltage drop across a measuring resistor ( 6 ) connected to the power semiconductor switching stage ( 2 ) during a motor revolution has relatively large voltage jumps (S2) which are present at a defined distance from each other and the number of these r Normally occurring voltage jumps (S2) are detected by the microcomputer ( 3 ) and used to determine the number of revolutions realized by the direct current motor ( 1 ) and thus for position detection. 2. Schaltungsanordnung zur Erfassung und/oder Einstellung der Position eines Gegenstandes, der durch einen Stellantrieb bewegbar ist, welcher mit einem Gleichstrommotor (1) versehen ist, wobei der zumindest drei Ankerwicklungen (1a-1c) aufweisende, mit zumindest zwei gegeneinander versetzt angeordneten Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) versehene Gleichstrommotor (1) über eine von einem Mikrocomputer (3) beeinflußte Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) an einer Gleichstromversorgung angeschlossen ist, wobei neben den Ankerwicklungen (1a-1c) noch zumindest eine Zusatzwicklung (1z) an einer der beiden Magnetpoleinrichtungen (1*, 1**) vorhanden ist, die derart mit einem einen Lastwiderstand (9) parallel zur Versorgungsleitung (4a, 4b) legenden Leistungshalbleiter-Schaltglied (10) verbunden ist, daß der während einer Motorumdrehung sich ergebende Verlauf der an einem an die Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) angeschlossenen Meßwiderstand (6) abfallenden Spannung relativ große Spannungssprünge (S3) aufweist, die in einem definierten Abstand voneinander vorhanden sind und wobei die Anzahl dieser regelmäßig auftretenden Spannungssprünge (S3) vom Mikrocomputer (3) erfaßt und zur Bestimmung der vom Gleichstrommotor (1) realisierten Anzahl von Umdrehungen und damit zur Positionserkennung herangezogen ist.2. Circuit arrangement for detecting and / or adjusting the position of an object which can be moved by an actuator which is provided with a direct current motor ( 1 ), the at least three armature windings ( 1 a- 1 c) having at least two offset from one another Arranged magnetic pole devices ( 1 *, 1 **) provided DC motor ( 1 ) via a power semiconductor switching stage ( 2 ) influenced by a microcomputer ( 3 ) is connected to a DC power supply, with at least one in addition to the armature windings ( 1 a- 1 c) Additional winding ( 1 z) is provided on one of the two magnetic pole devices ( 1 *, 1 **), which is connected in this way to a power semiconductor switching element ( 10 ) which connects a load resistor ( 9 ) parallel to the supply line ( 4 a, 4 b), that the course during a motor revolution of the measuring resistor ( 6 ) connected to a power semiconductor switching stage ( 2 ) decreases n voltage has relatively large voltage jumps (S3), which are present at a defined distance from one another, and the number of these regularly occurring voltage jumps (S3) is detected by the microcomputer ( 3 ) and for determining the number of revolutions realized by the DC motor ( 1 ) and thus is used for position detection. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der einerseits an Masse liegende Meßwiderstand (6) andererseits sowohl mit der Leistungshalbleiter-Schaltstufe (2) als auch mit dem A/D-Eingang des Microcomputers (3) verbunden ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the measuring resistor ( 6 ), which is connected to ground, on the one hand, is connected, on the other hand, both to the power semiconductor switching stage ( 2 ) and to the A / D input of the microcomputer ( 3 ). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der A/D-Wandler Bestandteil des Microcomputers (3) ist. 4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that the A / D converter is part of the microcomputer ( 3 ). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Meßwiderstand (6) und den A/D-Eingang des Mikrocomputer (3) eine mit einer Filterstufe (8) verbundene Verstärkerstufe (7) geschaltet ist.5. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that an amplifier stage ( 7 ) connected to a filter stage ( 8 ) is connected between the measuring resistor ( 6 ) and the A / D input of the microcomputer ( 3 ). 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzwicklung (1z) an einer mit einer Filterstufe (11) verbundenen Verstärkerstufe (12) angeschlossen ist und daß darüber der Lastwiderstand (9) mittels einem Leistungshalbleiter-Schaltglied (10) parallel zur Versorgungsleitung (4a, 4b) legbar ist.6. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the additional winding ( 1 z) is connected to an amplifier stage ( 12 ) connected to a filter stage ( 11 ) and that above it the load resistor ( 9 ) by means of a power semiconductor switching element ( 10 ) parallel to Supply line ( 4 a, 4 b) can be laid.
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