DE19637855A1 - Anordnung zur Erkennung einer Bewegungsrichtung, insbesondere einer Drehrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erkennung einer Bewegungsrichtung insbesondere einer Drehrichtung. Derartige Anordnungen werden beispielsweise benötigt zur Feststellung des mit am Lenkrad in einem Kraftfahrzeug eingeschlagenen Lenkwinkels. Im einfachsten Fall werden dabei zwei Empfänger in einem Winkelabstand von 90° hinter einer Blende angeord­ net, welche sich mit dem zu messenden Gegenstand dreht. Über die die Blende durchdringende gemessene Strahlung wird sich dann durch die beiden Empfänger in einer Auswerteschaltung die Bewegungsrichtung und insbesondere die Drehrichtung des Gegenstandes bestimmen.

Die Bestimmung kann dann zu Komplikationen führen, wenn die Strahlung durch die Umgebungsbeleuchtung derart beeinflußt wird, daß die Empfänger sowohl die Strahlung als auch die Umgebungsbeleuchtung gleichzeitig messen. Es besteht dann eine Grundstrahlung (sogenannter Off-Set) dem die zu messen­ de Strahlung überlagert ist. Um den Off-Set auszublenden ist man dazu übergegangen, statt einem Empfänger jeweils zwei einander zugeordnete Empfänger zu verwenden, die vorzugs­ weise in einem Winkelabstand von 180° zueinander angeordnet sind. Durch die Verwendung von jeweils einem Doppelempfänger ist es möglich, den Off-Set auszublenden, in dem man die zu einem Empfängerpaar gehörenden Ausgangsspannungen vonein­ ander subtrahiert, so daß man die reine Differenzspannung erhält. Es sind somit insgesamt vier Empfänger notwendig, die sich aus zwei Empfängerpaaren zusammensetzen. Die zu einem Empfängerpaar gehörenden Empfänger haben jeweils einen Winkelabstand von 180°. Zwischen den beiden Paaren kann ein Winkelabstand von 90° bestehen. Hinsichtlich der Auswertung erhält man zwei Differenzsignale, welche zueinander eine Phasenverschiebung von 90° besitzen.

Die Verwendung von vier Empfängern kann zu Platz- und Kostenproblemen führen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Erkennung der Bewegungsrichtung anzuge­ ben, welche zwar die gewünschten zwei Differenzsignale bil­ det, aber gleichwohl mit drei Empfängern auskommt.

Die Erfindung löst bei einer Anordnung der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung die gestellte Aufgabe durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des An­ spruchs 1 ergebende Merkmalskombination. Die Erfindung be­ steht im Prinzip also darin, die beiden Empfängerpaare un­ mittelbar aneinander grenzen zu lassen, so daß jeweils einer der Empfänger der beiden Paare einen gemeinsamen Empfänger bilden kann. Dabei ist wichtig, daß die beiden äußeren Emp­ fänger der aus drei Empfängern bestehenden Empfangsein­ richtung zu dem mittleren Empfänger jeweils einen Winkelab­ stand von 90° aufweisen. In diesem Falle ist auch die Phasen­ differenz zwischen den beiden Differenzsignalen 90°. Im Er­ gebnis hat man somit einen Empfänger gespart. Allerdings er­ hält man nicht, wie bei der zuvor beschriebenen aus vier Empfängern bestehenden Anlage, eine Verdoppelung der Amphi­ tude gegenüber einer Messung mit nur zwei einzelnen Empfän­ gern sondern etwa den 1,4-fachen Amphitudenwert. Dagegen ist die Phasendifferenz der beiden Differenzsignale zueinander in beiden Fällen 90°.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend an­ hand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine einfache, den Off-Set nicht eliminierende Emp­ fangsschaltung,

Fig. 2 eine Empfangsschaltung mit zwei Empfängerpaaren und

Fig. 3 eine Empfangsschaltung mit drei Empfängern gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 einer Darstellung zeitlichen Verlaufs der empfange­ nen und der verarbeiteten Signale.

In Fig. 1 sind die beiden Blenden 1 und 2 angedeutet, welche als Schlitzblenden einer Lochscheibe ausgestaltet sein kön­ nen. Die beiden Blenden 1 und 2 haben einen Winkelabstand von 90° zueinander. Die die von den Blenden 1 und 2 zu den Em­ pfängern A und B gelangende Strahlung erzeugt in diesen Em­ pfängern ein Ausgangssignal an den Ausgangsleitungen 3, 4 wobei die beiden Ausgangssignale an den Leitungen 3 und 4 um 90° gegeneinander versetzt sind. Nachteilig bei dieser ein­ fachen Schaltung ist es, daß die Offset-Spannung nicht eliminiert werden kann, so daß die Meßergebnisse je nach Umgebungshelligkeit verfälscht sein können.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung mit zwei Empfängerpaaren A1, A2 bzw. B1, B2. Die beiden Empfänger eines Empfängerpaares ha­ ben jeweils einen Winkelabstand von 180° zueinander, so daß der Empfänger A2 von dem Empfänger A1 des Empfängerpaares A einen Winkelabstand in Drehrichtung von 180° hat, während wiederum bei dem Empfängerpaar B der Empfänger B2 einen Win­ kelabstand von 180° von dem Empfänger B1 in Bewegungsrichtung hat.

Der Empfänger A2 hat von dem Empfänger B1 vorzugsweise einen Abstand von 90°.

Man erhält am Ausgang der Anordnung nach Fig. 2 zwei Dif­ ferenzsignale A1-B2 und B1-B2, wobei diese beiden Diffe­ renzsignale einen Phasenabtand von 90° in Bewegungsrichtung des in seiner Drehbewegung zu messenden Gegenstandes aufwei­ sen.

Fig. 3 zeigt nun wie nach der Erfindung die der Anordnung nach Fig. 2 entsprechenden Differenzsignale auch in einer Anordnung erhalten werden können, welche nur drei Empfänger A, C und B besitzt. Entsprechend der Blenden 11, 12, und 21, 22 in Fig. 2 besitzt die Anordnung nach Fig. 3 drei Blenden 13, 20 und 24, deren von diesen durchgelassene Strahlung auf die Empfänger A, C und B trifft. C hat von A einen Winkelab­ stand von 90°, ebenso wie B von dem Empfänger C einen Winkel­ abstand von 90° besitzt. In einer der Differenzschaltung A′ bzw. B′ nach der Fig. 2 entsprechenden Differenzschaltung A′′ bzw. B′′ in Fig. 3 werden wiederum zwei Differenzsignale A-C bzw. C-B gebildet, die an den Ausgängen 3, 4 ebenso wie in den vorangegangen Fig. 1 und 2 abgreifbar sind.

Es zeigt sich also, daß die Meßergebnisse der erfindungs­ gemäßen Anordnung nach Fig. 3 den Meßergebnissen nach Fig. 2 adäquat sind, obwohl die erfindungsgemäße Anordnung nach Fig. 3 nur drei Empfänger statt vier Empfänger besitzt. Eine Einschränkung ist hierbei allerdings hinsichtlich der Amphi­ tuden-Höhe zu machen, die bei der Anordnung bei Fig. 3 klei­ ner ist als bei der Anordnung nach Fig. 2.

In Fig. 4 sind die sich ergebenden Signale beispielsweise dargestellt. Man erkennt drei in der beschriebenen Weise ge­ geneinander phasenverschobene Signale A, C und B, aus denen sich die Differenzsignale nach Fig. 3, nämlich A-C, und C-B gewinnen lassen. Diese können aber auch nach Fig. 2 aus den beiden gegeneinander um 90° versetzten Differenzsi­ gnalen A1-A2 und B1-B2 abgeleitet werden, die der größe­ ren Deutlichkeit wegen als Rechtecksignale dargestellt sind, wobei es für den Fachmann keine Schwierigkeit bedeutet, durch eine entsprechende Filterung aus den Rechteck-Signalen entsprechende Sinus-Signale zu gewinnen. Somit zeigt sich, daß die Signale A-C bzw. C-B sich sowohl aus den drei Eingangssignalen A, C, B ableiten lassen aber auch gleich­ zeitig den Signalen A1-A2 bzw. B1-B2 entsprechen.

Claims (2)

1. Anordnung zur Erkennung einer Bewegungsrichtung, insbe­ sondere Drehrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß drei in Bewegungsrichtung einer Signalquelle versetzt ange­ ordnete Empfänger vorgesehen sind, von denen der zweite Empfänger (C) von dem ersten Empfänger (A) und der drit­ te Empfänger von dem zweiten Empfänger (C) jeweils einen Abstand in Bewegungsrichtung von 90° besitzt.

2. Verfahren zur Drehrichtungsmessung mit einer Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestim­ mung der Drehrichtung zwei Hilfssignale gebildet werden, wobei das erste Hilfssignal durch Subtrahieren des Aus­ gangssignales des zweiten Empfängers (C) von dem Aus­ gangssignal des ersten Empfängers (A) und das zweite Hilfssignal durch Subtrahieren des Ausgangssignals des dritten Empfängers (B) von dem Ausgangssignal des zwei­ ten Empfängers (C) gebildet wird.