DE19704132A1 - Verfahren zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs-Ausgangssignals - Google Patents

Verfahren zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs-Ausgangssignals

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Masanori Sugiyama
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Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung eines Verfahrens zur Interpolation eines digitalen Signals, das von einer Sen­ soreinrichtung, wie einer an einer Rotations-Stellantriebs­ einrichtung, wie einem Motor zum Antrieb eines elektrischen Fahrzeugs, angebrachten Drehmeldeeinrichtung, abgetastet und ausgegeben wird.
Vor kurzem wurde eine ein analoges Signal ausgebende Sen­ soreinrichtung ferner mit einer Schaltung zur Umwandlung des analogen Signals in ein digitales Signal versehen, die das analoge Signal abtastet und das umgewandelte digitale Signal periodisch ausgibt, um dessen nachfolgende Verarbeitung zu erleichtern.
Eine Drehmeldeeinrichtung zur Erfassung eines Umdrehungswin­ kels eines Motors als analoges Signal weist beispielsweise eine sogenannte Drehmeldeeinrichtungs-Digital-Umwandlungs­ schaltung auf, die ein von der Drehmeldeeinrichtung peri­ odisch ausgegebenes analoges Umdrehungswinkelsignal abtastet, in ein digitales Signal umwandelt und das umgewandelte digi­ tale Signal ausgibt.
Somit ist das Ausgangssignal der vorstehend angeführten Schaltung ein an vorbestimmten Intervallen abgetastetes und quantisiertes digitales Signal. Resultierende Ausgangsdaten sind diskontinuierliche (diskrete) Informationswerte. Diese Diskontinuität macht sich besonders bei kostengünstigen Schaltungen bemerkbar. Bei einer allgemeinen in der Drehmel­ deeinrichtung vorgesehenen Drehmeldeeinrichtungs-Digital- Umwandlungsschaltung werden die Umdrehungswinkelinformationen im allgemeinen beispielsweise lediglich einmal pro 250 µ er­ halten, so daß bei der Umdrehung des Motors mit einer hohen Rate, eine genaue Bestimmung einer zugehörigen Winkelposition schwierig wird.
Zum Erhalten ausführlicher Daten wurden verschiedene Verfah­ ren zur Schätzung von Daten untersucht. Mit diesen Verfahren wurde eine Inklination oder dergleichen nachfolgender Daten auf der Grundlage von durch eine Sensoreinrichtung zur aktu­ ellen Zeit (aktueller Wert) und der vergangen Zeit (beispielsweise letzter Wert) erhaltenen tatsächlichen Daten geschätzt, um eine lineare Annäherung (lineare Interpolation) durchzuführen. Dementsprechend können sich geschätzte Daten (Interpolationswerte) stark von einem unmittelbar nachfolgen­ den neuen tatsächlichen Datum (Nest-Wert) unterscheiden, und die Richtung der Veränderung von dem letzten Wert über den aktuellen Wert zu den Interpolationswerten kann zu der von den Interpolationswerten zu dem nächsten Wert entgegengesetzt sein.
In Fällen, in denen tatsächliche Daten beispielsweise Umdre­ hungswinkelinformationen darstellen, können sich zugehörige geschätzte Daten (Interpolationswerte) von einem neuen tat­ sächlichen Datum (nächsten Wert) in der Umdrehungsrichtung weg bewegen, woraus sich falsche Umdrehungswinkelinformatio­ nen dahingehend ergeben, daß die Richtung der Umdrehung im Augenblick der Ausgabe umgekehrt ist.
Desweiteren werden bei dem herkömmlichen linearen Interpola­ tionsverfahren Interpolationswerte in vorbestimmten Interval­ len in der Periode zwischen den Ausgabepunkten des aktuellen Werts und des nächsten Werts ausgegeben. Daher wird die In­ terpolation im Fall, daß die Signale stark variieren, grob, und im Fall, daß die Signale kaum variieren, werden Signal­ verarbeitung und Ausgabevorgang redundant.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs-Ausgangssignals auszugestalten, das die Probleme des herkömmlichen eine li­ neare Interpolation verwendenden Daten-Schätzverfahrens löst und eine sehr genaue Datenschätzung unter Verwendung einer linearen Interpolation mit einfachem Aufbau ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein verbessertes Verfahren zur In­ terpolation eines Sensoreinrichtungs-Ausgangssignals gelöst, mit den Schritten Berechnen einer aktuellen Signaldifferenz zwischen einem aktuellen Wert und einem letzten Wert eines aus einer Sensoreinrichtung periodisch aus gegebenen digitalen Signals, Berechnen einer aktuellen Periode zwischen Ausgabe­ punkten des aktuellen Werts und des letzten Werts durch Zäh­ len von Taktimpulsen, Berechnen eines Interpolationswerts auf der Grundlage der aktuellen Signaldifferenz und der aktuellen Periode, Ausgeben des Interpolationswerts an einem vorbe­ stimmten Punkt in einer nächsten Periode zwischen Ausgabe­ punkten des aktuellen Werts und eines nächsten Werts des di­ gitalen Signals, Berechnen eines Interpolationsintervalls, das als ein durch Division der aktuellen Periode durch einen Absolutwert der aktuellen Signaldifferenz und ihres Nähe­ rungswerts erhaltener Wert definiert ist, aufeinanderfolgen­ des Berechnen einer Vielzahl von Interpolationswerten entwe­ der durch Addition oder Subtraktion eines Werts, der N-mal größer als eine Zähleinheit eines vorbestimmten Pegels der aktuellen Signaldifferenz ist (N sind positive Integerwerte, die mit 1 beginnen und aufeinanderfolgend erhöht werden), zu oder von dem aktuellen Wert in einer Richtung der Addition oder Subtraktion, was von einem Vorzeichen der aktuellen Si­ gnaldifferenz abhängt, und Ausgeben eines N-ten Interpolati­ onswerts in der nächsten Periode, wenn eine Periode von dem Ausgabepunkt des aktuellen Werts an mit einem gegenüber dem Interpolationsintervall N-mal größeren Wert übereinstimmt.
Wenn gemäß diesem Verfahren die aktuelle Signaldifferenz groß ist, verkleinert sich ein resultierendes Interpolationsinter­ vall invers, während dann, wenn die aktuelle Signaldifferenz klein ist, sich ein resultierendes Interpolationsintervall invers vergrößert. Wenn die aktuelle Signaldifferenz gleich Null ist, wird kein Interpolationsvorgang durchgeführt. Somit wird die Interpolationsverarbeitung entsprechend der Größe der aktuellen Signaldifferenz durchgeführt, so daß die Bela­ stung durch die Interpolationsverarbeitung ohne Verschlechte­ rung der Interpolationsgenauigkeit verringert werden kann.
Da desweiteren das Interpolationsintervall durch Division der aktuellen Periode durch den Absolutwert der aktuellen Signal­ differenz oder des zugehörigen Näherungswerts (binäres Si­ gnal) erhalten wird, kann eine große Anzahl von Interpolati­ onswerten lediglich durch Addition oder Subtraktion eines ge­ genüber dem vorbestimmten Wert N-mal größeren Werts zu oder von dem aktuellen Wert berechnet werden, wodurch eine einfa­ che Handhabung von Interpolationswerten ermöglicht wird.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs- Ausgangssignals und
Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm der Arbeitsweise der Schaltung in Fig. 1.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs- Ausgangssignals, das bei einer Drehmeldeeinrichtung angewen­ det wird. In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 12 einen Motor als Antriebsquelle eines elektrischen Fahrzeugs, wobei eine bereits bekannte Drehmeldeeinrichtung 13 an einer Abtriebs­ welle 12a des Motors 12 befestigt ist. Die Drehmeldeeinrich­ tung 13 weist eine Erreger-(dreh-)spule 13a und (feste) Aus­ gangsspulen 13b und 13c auf, die gegeneinander um einen elek­ trischen Winkel von 90° versetzt sind. Wenn durch eine nach­ stehend beschriebene Drehmeldeeinrichtungs-Verarbeitungs­ schaltung 1 eine Sinusspannung an die Erregerspule 13a ange­ legt wird, werden eine Sinusspannung und eine Cosinusspan­ nung, die sich jeweils entsprechend dem Umdrehungswinkel der Abtriebswelle 12a des Motors 12 verändern, in den Aus­ gangsspulen 13b und 13c induziert, und die induzierte Sinus­ spannung und Cosinusspannung werden an die Drehmeldeeinrich­ tungs-Verarbeitungsschaltung (R/C-Umwandlungsschaltung) 1 an­ gelegt.
Die Drehmeldeeinrichtungs-Verarbeitungsschaltung 1 berechnet ein Positionssignal als digitales Signal von 12 Bit, das den Umdrehungswinkel darstellt, auf der Grundlage der Sinusspan­ nung und Cosinusspannung mittels eines vorbestimmten konstan­ ten durch das Zählen eines Taktimpulses eines Taktsignals CLOCK bestimmten Intervalls. Die Drehmeldeeinrichtungs- Verarbeitungsschaltung 1 gibt das somit berechnete Positions­ signal zusammen mit einem BUSY-Signal als den Abtastzeitpunkt darstellendes Impulssignal aus.
Das Positionssignal wird in einen Dateneingangsanschluß D ei­ ner ersten aus einem flankengesteuerten Flip-Flop bestehenden Latch-Schaltung 2 eingegeben, während das BUSY-Signal in ei­ nen Triggerimpuls-Eingangsanschluß C der ersten Latch- Schaltung 2 eingegeben wird. Das BUSY-Signal wird außerdem in einen Triggerimpuls-Eingangsanschluß C einer aus einem flan­ kengesteuerten Flip-Flop bestehenden zweiten Latch-Schaltung 3 eingegeben. Ein Ausgangssignal der ersten Latch-Schaltung 2 wird an einen Dateneingangsanschluß D der zweiten Latch- Schaltung 3 angelegt. Somit hält die erste Latch-Schaltung 2 während einer Periode des BUSY-Signals ein zur aktuellen Zeit erfaßtes aktuelles Positionssignal Dk+1 (aktueller Wert) und die zweite Latch-Schaltung 3 ein zur letzten Zeit erfaßtes letztes Positionssignal Dk (letzter Wert). Die erste und die zweite Latch-Schaltung 2 und 3 geben jeweils Positionssignale Dk+1 und Dk an eine Subtraktionseinrichtung 4 aus. Die Sub­ traktionseinrichtung 4 subtrahiert das Positionssignal Dk von dem Positionssignal Dk+1 und berechnet einen Absolutwert der dazwischenliegenden Differenz (Absolutwert der aktuellen Si­ gnaldifferenz) DA-B. Die Subtraktionseinrichtung 4 ist zusätz­ lich zu einer Subtraktionsschaltung und einer Absolutwert­ schaltung auch mit einer Vorzeichenausgabeschaltung zur Aus­ gabe eines Vorzeichensignals S eines Bits versehen, das ein positives oder negatives Vorzeichen der aktuellen Signaldif­ ferenz darstellt. Die ausführliche Darstellung der Vorzei­ chenausgabeschaltung wird weggelassen.
Das BUSY-Signal wird auch in einen Rücksetzanschluß R einer Datenperiodenzähleinrichtung 5 eingegeben. Die Datenperioden­ zähleinrichtung 5 zählt den Taktimpuls des Taktsignals CLOCK, nachdem das BUSY-Signal eingegeben wurde, und gibt ein BUSY- Periodensignal Dτ₀ (aktuelle Periode) aus. Demnach stellt das BUSY-Periodensignal Dτ₀ (aktuelle Periode) das Intervall zwi­ schen den Ausgabepunkten des Positionssignals Dk (letzter Wert) und dem Positionssignal Dk+1 (aktueller Wert) dar.
Das BUSY-Periodensignal Dτ₀ und das Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B werden in eine Divisionseinrichtung 6 ein­ gegeben. Die Divisionseinrichtung 6 dividiert das BUSY- Periodensignal Dτ₀ durch das Signal des Absolutwerts der Dif­ ferenz DA-B und gibt die Zeit, die zur Veränderung eines das Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B darstellenden binä­ ren Signals um den Wert seines niedrigstwertigen Bits erfor­ derlich ist (Interpolationsintervall), als Zählwert n des Taktimpulses des Taktsignals CLOCK aus. Das heißt, der Zähl­ wert n des Taktimpulses stellt die zur Veränderung des Si­ gnals des Absolutwerts der Differenz DA-B um den Wert des niedrigstwertigen Bits bei der Interpolationsverarbeitung ge­ eignete Zeit (Interpolationsintervall) dar.
Der Zählwert n des Taktimpulses wird durch eine Verglei­ chereinrichtung 8 mit einem aus einer Tn-Zähleinrichtung 7 ausgegebenen Zählwert 7n verglichen. Die Tn-Zähleinrichtung 7 zählt die Taktimpulse des Taktsignals CLOCK. Ein Ausgangs­ signal 8a der Vergleichereinrichtung 8 oder ein Ausgangs­ signal 9a einer nachstehend beschriebenen Vergleichereinrich­ tung 9 wird in die Tn-Zähleinrichtung 7 mittels einer ODER- Schaltung 20 eingegeben. Die Tn-Zähleinrichtung 7 wird rück­ gesetzt, wenn die Ausgangssignale 8a oder 9a auf einen hohen Pegel zurückkehren. Die Vergleichereinrichtung 8 gibt einen Impuls 8a aus, wenn der die Zählzeit der Tn-Zähleinrichtung 7 darstellende Zählwert 7n mit dem das Interpolationsintervall darstellenden Zählwert n übereinstimmt, der aus der Divisi­ onseinrichtung 6 ausgegeben wurde. Demnach entspricht das In­ tervall des Impulses 8a dem Interpolationsintervall. Wie nachstehend beschrieben wird, gibt die Vergleichereinrichtung 9 einen Impuls aus, wenn ein Signal 10a, das einen zu oder von dem Positionssignal DK+1 zu addierenden oder zu subtrahie­ renden Interpolationswert darstellt, das Signal des Absolut­ werts der Differenz DA-B überschreitet.
Der aus der Vergleichereinrichtung 8 ausgegebene Impuls 8a wird jeweils in einen Takteingangsanschluß C einer Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 zur Interpolationsverarbei­ tung und einer Akkumulationszähleinrichtung 10 eingegeben.
Die Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung 11 ist eine flan­ kengesteuerte Zähleinrichtung. Die Drehmeldeeinrichtungs- Verarbeitungsschaltung 1 gibt ein Positionssignal an einen Dateneingangsanschluß D der Additions-Subtraktions- Zähleinrichtung 11 und ein BUSY-Signal an ihren Belastungs­ steueranschluß L aus. Die derart aufgebaute Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 ist eine zur Berechnung von Interpolationswerten angepaßte Schaltung und enthält eine Aufwärts-Abwärts-Zähleinrichtung. Bei der Eingabe des BUSY- Signals in den Belastungssteueranschluß L der Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 wird ein Positionssignal (aktueller Wert) gesetzt. Dann wird jedesmal dann, wenn eine Vorderflanke oder Hinterflanke des Übereinstimmungs- Ausgangsimpulses 8a in den Takteingangsanschluß C eingegeben wird, ein Bit (eine digitale Größe), d. h. der Wert eines Bits, akkumulativ addiert oder subtrahiert, und ein resultie­ render Interpolationswert zu Beginn jedes Interpolationsin­ tervalls ausgegeben.
Die Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung 11 empfängt von der Subtraktionseinrichtung 4 ein Vorzeichensignal S eines Bits, das das positive oder negative Vorzeichen der Differenz (aktuellen Signaldifferenz) darstellt, und bestimmt auf der Grundlage des Vorzeichensignals S, ob eine Subtraktion (ein abwärts-Zählen) oder eine Addition (ein aufwärts-Zählen) durchzuführen ist. Wenn das Positionssignal Dk (letzter Wert) niedriger als Dk+1 (aktueller Wert) ist, führt die Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 eine akkumulative Addition durch, und wenn das Positionssignal Dk (letzter Wert) größer als Dk+1 (aktueller Wert) ist, führt die Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 eine akkumulative Subtraktion durch.
Das BUSY-Signal wird auch in einen Rücksetzanschluß R der Ak­ kumulationszähleinrichtung 10 eingegeben. Der aus der Ver­ gleichereinrichtung 8 ausgegebene Übereinstimmungs- Ausgangsimpuls 8a, der den Beginn jedes Interpolationsinter­ valls darstellt, wird in einen Zählanschluß der Akkumulati­ onszähleinrichtung 10 eingegeben. Wie vorstehend beschrieben ist, gibt die Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung jedesmal dann, wenn ein neues Interpolationsintervall beginnt (d. h. der Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a ausgegeben wird), ei­ nen Interpolationswert aus, der von dem vorhergehenden Inter­ polationswert um den Wert eines Bits abweicht. Daraus ergibt sich, daß die Akkumulationszähl-Einrichtung 10 einen Zählwert 10a, der die Differenz zwischen einem aktuell ausgegebenen Interpolationswert und dem Positionssignal Dk+1 (aktueller Wert) darstellt, an die Vergleichereinrichtung 9 durch Zählen des Übereinstimmungs-Ausgangsimpulses 8a ausgibt.
Die Vergleichereinrichtung 9 vergleicht das Signal des Abso­ lutwerts der Differenz DA-B mit dem Zählwert 10a. Wenn der Zählwert 10a gleich dem Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B wird, gibt die Vergleichereinrichtung 9 ein Signal mit hohem Pegel über die ODER-Schaltung 20 in den Rücksetzan­ schluß der Tn-Zähleinrichtung 7 ein. Danach gibt die Tn- Zähleinrichtung 7 Null aus, und somit gibt die Verglei­ chereinrichtung 8 keinen Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a aus, woraus sich ergibt, daß die Additions-Subtraktions- Zähleinrichtung 11 den auszugebenden Interpolationswert nicht verändert.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Drehmeldeeinrichtungs- Interpolationsschaltung unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrie­ ben.
Fig. 2(A) zeigt das aus der Drehmeldeeinrichtungs- Verarbeitungsschaltung 1 ausgegebene BUSY-Signal. T₀ bezeich­ net ein Datenblockintervall eines in Fig. 2(D) gezeigten Po­ sitionssignals. Fig. 2(B) zeigt ein Taktsignal CLOCK.
Während der Periode Tn nach der Ausgabe eines Datums θ(k+1), das ein einen Winkel θ(k+1) darstellendes aktuelles Positi­ onssignal (aktueller Wert) ist, aus der Drehmeldeeinrich­ tungs-Verarbeitungsschaltung 1 bei der Vorderflanke des BUSY- Signals 21, wird ein Datum θ(k+1) durch die erste Latch- Schaltung 2 und ein Datum θ(k) durch die zweite Latch- Schaltung 3 gehalten. Der Winkel θ(k) entspricht einem letz­ ten Positionssignal (letzten Wert).
Die Daten θ(k+1) und θ(k), die jeweils durch die erste Latch- Schaltung 2 und die zweite Latch-Schaltung 3 gehalten werden, werden an die Subtraktionseinrichtung 4 ausgegeben, wodurch das Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B zwischen diesen Daten erhalten wird. Das Signal DA-B stellt eine Winkelände­ rung zwischen dem aktuellen Datum θ(k+1) und letzten Datum θ(k) dar.
Die Divisionseinrichtung 6 dividiert das von der Datenperi­ odenzähleinrichtung 5 eingegebene BUSY-Periodensignal Dτ₀ durch das Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B. DA das BUSY-Periodensignal Dτ₀ ein T₀ darstellender digitaler Wert ist, gibt die Divisionseinrichtung 6 das T₀/{θ(k+1)-θ(k)} darstellende Signal n aus.
Das Signal n stellt die zur Veränderung des niedrigstwertigen Bits eines die Winkeländerung (θ(k+1)-θ(k)} anzeigenden binä­ ren Signals erforderliche Periode dar, d. h. das Interpolati­ onsintervall. Durch Zählen der Zeit, die gleich dem als das Signal n definierten Interpolationsintervall ist, wie es in Fig. 2(C) gezeigt ist, wird das Interpolationsintervall Tn als Periode eines Interpolationssignals bestimmt.
Die Tn-Zähleinrichtung 7 und die Vergleichereinrichtung 8 sind zum Erhalten eines in Fig. 2(C) gezeigten Interpolation­ speriodensignals angepaßt. Dieses Interpolationsperiodensi­ gnal entspricht dem Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a, der aus der Vergleichereinrichtung 8 ausgegeben wird, die den aus der Tn-Zähleinrichtung 7 aus gegebenen Zählwert 7n mit dem aus der Divisionseinrichtung 6 ausgegebenen Signal n vergleicht. Das heißt, während der Zählwert 7n mit dem Signal n überein­ stimmt, wird der Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a auf ein Signal 22 mit hohem Pegel gelegt, um die Tn-Zähleinrichtung 7 rückzusetzen. Daraus ergibt sich der Übereinstimmungs- Ausgangsimpuls 8a, d. h. das Interpolationsintervallsignal 22, das wiederholt in Intervallen ausgegeben wird, die mit dem Interpolationsintervall Tn übereinstimmen.
Jedesmal wenn der Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a eingege­ ben wird, addiert (aufwärts-Zählen) oder subtrahiert (abwärts-Zählen) die Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung 11 ein Bit zu oder von dem aktuellen Positionssignal. Die Zählrichtung der Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung 11, d. h. ob ein Bit zu addieren oder zu subtrahieren ist, wird in Anbetracht dessen bestimmt, ob die Daten zunehmen oder abneh­ men. Somit gibt die Additions-Subtraktions-Zähleinrichtung 11 ein in Fig. 2(E) gezeigtes Drehmeldeeinrichtungs-Positions- Interpolationssignal (Interpolationswerte) aus.
Wie es in Fig. 2(E) gezeigt ist, gibt die Additions- Subtraktions-Zähleinrichtung 11 direkt ein dem aktuellen Wert θ(k+1) entsprechendes digitales Signal als Drehmeldeeinrich­ tungs-Positions-Interpolationssignal (Interpolationswert) in einem ersten Interpolationsintervall Tn unmittelbar nach der Ausgabe des BUSY-Signals aus. In einem zweiten Interpolati­ onsintervall Tn gibt die Additions-Subtraktions- Zähleinrichtung 11 ein dem Winkel θ(k+1)+{θ(k+1)- θ(k)}/(T₀/Tn) entsprechendes digitales Signal als Drehmelde­ einrichtungs-Positions-Interpolationssignal (Interpolationswert) C aus. Der Interpolationswert C ist gleich dem durch Addition oder Subtraktion des Werts des niedrigstwertigen Bits zu oder von dem digitalen Signal des aktuellen Werts erhaltenen Signal. Im nächsten Interpolati­ onsintervall Tn gibt die Additions-Subtraktions- Zähleinrichtung 11 ein dem Winkel θ(k+1)+2{θ(k+1)- θ(k)}/(T₀/Tn) entsprechendes digitales Signal als Drehmelde­ einrichtungs-Positions-Interpolationssignal (Interpolationswert) D aus. Der Interpolationswert D ist gleich dem durch doppelte Addition oder Subtraktion des Werts des niedrigstwertigen Bits zu oder von dem digitalen Signal des aktuellen Werts erhaltenen Signal.
Die vorstehend beschriebene Interpolationsverarbeitung wird solange ausgeführt, bis das Ausgangssignal 10a der Akkumula­ tionszähleinrichtung 10, die zum Zählen des Übereinstimmungs- Ausgangsimpulses 8a angepaßt ist, mit dem aus der Subtrakti­ onseinrichtung 4 ausgegebenen Signal des Absolutwerts der Differenz DA-B übereinstimmt. Falls die Interpolationsverar­ beitung wie im Fall von Fig. 2 i-mal durchgeführt wird, ent­ spricht das Datum G eines End-Drehmeldeeinrichtungs- Positions-Interpolationssignal (Interpolationswerts) dem Win­ kel θ(k+1)+i{θ(k+1)-θ(k)}/(T₀/Tn).
Wenn das Enddatum G aus der Akkumulationszähleinrichtung 10 ausgegeben wird und der Übereinstimmungs-Ausgangsimpuls 8a am Punkt t1 weiter ausgegeben wird, überschreitet das aus der Akkumulationszähleinrichtung 10 ausgegebene Signal 10a das Signal des Absolutwerts DA-B.
Die Vergleichereinrichtung 9 erfaßt das Überschreiten des Si­ gnals des Absolutwerts DA-B durch das Signal 10a, um das Aus­ gangssignal 9a in ein Signal mit hohem Pegel zu ändern. Dar­ aus ergibt sich, daß die Tn-Zähleinrichtung 7 hierauf konti­ nuierlich rückgesetzt ist, um das Ansteigen des Übereinstim­ mungs-Ausgangsimpulses 8a in der Vergleichereinrichtung 8 zu blockieren. Somit werden die Daten G des Drehmeldeeinrich­ tungs-Positions-Interpolationssignals (Interpolationswerts) solange gehalten, bis ein dem Winkel θ(k+2) entsprechendes nächstes Positionssignal θ(k+2) (nächster Wert) erhalten wird.
Mit diesem Ausführungsbeispiel können folgende Funktionsvor­ teile erreicht werden.
Normalerweise verändert sich das aus der Sensoreinrichtung periodisch ausgegebene digitale Signal in einer kurzen Peri­ ode näherungsweise linear, und somit ist eine nächste Signal­ differenz zwischen dem aktuellen Wert und einem nächsten Wert näherungsweise gleich der aktuellen Signaldifferenz zwischen dem letzten Wert und dem aktuellen Wert. Wenn sich die Signaländerungsrate plötzlich verändert, unterscheidet sich die nächste Signaldifferenz von der aktuellen Signaldifferenz. Durch die Datenschätzung unter Verwendung eines Differential­ koeffizienten oder dergleichen der Signaländerungsrate kann eine genauere Berechnung der Interpolationswerte durchgeführt werden. Die Datenschätzung erfordert jedoch viele und komple­ xe Verarbeitungsvorgänge.
Wenn daher bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Inter­ polationswert einen durch lineare Interpolation auf der Grundlage des letzten Werts und des aktuellen Werts geschätz­ ten Wert überschreitet, wird eine Beurteilung dahingehend, daß sich die Signaländerungsrate plötzlich geändert hat, zur Unterbrechung einer weiteren Erhöhung oder Erniedrigung des Interpolationswerts durchgeführt. Dieser Aufbau verhindert, daß der Interpolationswert den nächsten geschätzten Wert überschreitet oder darüber hinaus schießt, wodurch eine über­ aus große Signalveränderung zwischen einem End- Interpolationswert in einer nächsten Periode und dem nächsten Wert eingeschränkt wird.
Wenn die Interpolationsverarbeitung in Intervallen durchge­ führt wird, während sich der Absolutwert (digitales Signal) der Differenz zwischen dem aktuellen Wert und dem letzten Wert um die digitale Einheitsgröße verändert, kann ein Vor­ teil dahingehend erreicht werden, daß, falls sich ein derar­ tiges digitales Signal linear verändert, der aktuelle Wert, nächste Wert und die zwischen den beiden Werten ausgebildeten Interpolationswerte in gleichförmigen Intervallen angeordnet werden können.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Erfindungsgemäß ist auch ein gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten anderer Aufbau der Interpolationsschaltung möglich.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Periode Tn er­ halten, die zum Zählen eines niedrigstwertigen Bits eines Si­ gnals erforderlich ist, aus dem ein Absolutwert der Differenz zwischen einem letzten tatsächlichen Datum θ(k) und einem ak­ tuellen tatsächlichen Datum θ(k+1) hergeleitet wird, um in einer Datenblockperiode T₀ quantisiert zu werden. Eine digi­ tale Größe wird in jeder Periode Tn zu dem aktuellen tatsäch­ lichen Datum θ(k+1) aufeinanderfolgend addiert, um Interpola­ tionsdaten C, D, . . . zu erhalten. Am Punkt t1 wird ein End- Interpolationsdatum G zur Addition oder Subtraktion angepaßt, wobei die Summe addierter oder subtrahierter digitaler Größen den Absolutwert der Differenz überschreitet. Dementsprechend wird ein End-Interpolationsdatum G bis zur Ausgabe eines nächsten tatsächlichen Datums θ(k+2) gehalten.

Claims (3)

1. Verfahren zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs- Ausgangssignals, gekennzeichnet durch die Schritte
Berechnen einer aktuellen Signaldifferenz zwischen einem aktuellen Wert und einem letzten Wert eines aus einer Sen­ soreinrichtung (13) periodisch ausgegebenen digitalen Si­ gnals,
Berechnen einer aktuellen Periode zwischen Ausgabepunk­ ten des aktuellen Werts und des letzten Werts durch Zählen von Taktimpulsen,
Berechnen eines Interpolationswerts auf der Grundlage der aktuellen Signaldifferenz und der aktuellen Periode,
Ausgeben des Interpolationswerts an einem vorbestimmten Punkt in einer nächsten Periode zwischen Ausgabepunkten des aktuellen Werts und eines nächsten Werts des digitalen Si­ gnals,
Berechnen eines Interpolationsintervalls, das als ein durch Division der aktuellen Periode durch einen Absolutwert der aktuellen Signaldifferenz und ihres Näherungswerts erhal­ tener Wert definiert ist,
aufeinanderfolgendes Berechnen einer Vielzahl von Inter­ polationswerten entweder durch Addition oder Subtraktion ei­ nes Werts, der N-mal größer als eine Zähleinheit eines vorbe­ stimmten Pegels der aktuellen Signaldifferenz ist (N sind po­ sitive Integerwerte, die mit 1 beginnen und aufeinanderfol­ gend erhöht werden), zu oder von dem aktuellen Wert in einer Richtung der Addition oder Subtraktion, was von einem Vorzei­ chen der aktuellen Signaldifferenz abhängt, und
Ausgeben eines N-ten Interpolationswerts in der nächsten Periode, wenn eine Periode von dem Ausgabepunkt des aktuellen Werts an mit einem gegenüber dem Interpolationsintervall N- mal größeren Wert übereinstimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolationsintervall durch Division der aktuellen Pe­ riode durch den Absolutwert der aktuellen Signaldifferenz be­ rechnet wird, und die Vielzahl der Interpolationswerte auf­ einanderfolgend entweder durch Addition oder Subtraktion ei­ nes Werts, der N-mal größer als eine minimale Zähleinheit der aktuellen Signaldifferenz ist (N sind positive Integerwerte, die mit 1 beginnen und aufeinanderfolgend erhöht werden), zu oder von dem aktuellen Wert in einer Richtung entweder der Addition oder der Subtraktion berechnet werden, was von dem Vorzeichen der aktuellen Signaldifferenz abhängt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, nachdem der Wert, der N-mal größer als die Zähleinheit ist, den Absolutwert der aktuellen Signaldifferenz überschritten hat, einer der Vielzahl der Interpolationswerte, der unmit­ telbar zuvor ausgegeben worden ist, bis zur Ausgabe des näch­ sten Werts ausgegeben wird.
DE19704132A 1996-02-05 1997-02-04 Verfahren zur Interpolation eines Sensoreinrichtungs-Ausgangssignals Ceased DE19704132A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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