DE19742801A1

DE19742801A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe

Info

Publication number: DE19742801A1
Application number: DE19742801A
Authority: DE
Inventors: J Dipl Ing Siraky
Original assignee: STEGMANN MAX ANTRIEBSTECH
Current assignee: STEGMANN GMBH & CO. KG, 78166 DONAUESCHINGEN, DE
Priority date: 1997-09-27
Filing date: 1997-09-27
Publication date: 1999-04-08
Also published as: US6127795A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5.

Zur Regelung von Antrieben ist es bekannt, die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit des Antriebs über eine Tachogenerator zu erfassen und die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit entsprechend der Abweichung von einem Sollwert zu beeinflussen. Um hierbei die Regelsteifigkeit zu verbessern, wird die Drehzahl - bzw. Geschwindigkeitsinformation nach der Zeit differenziert, um die Beschleunigung zu erhalten. Neben der Drehzahl bzw. Ge schwindigkeit und der Beschleunigung muß im allgemeinen auch die Position des Antriebs ermittelt werden.

Aus der DE 42 20 502 C1 ist ein Drehwinkelmeßsystem bekannt, bei welchem der Drehwinkel inkremental gemessen wird und sinus-/cosinusförmige Positionsmeßsignale übertragen werden. Aus diesen Drehwinkel-Positionsmeßsignalen können durch Diffe renzieren nach der Zeit die Drehzahlinformation und durch ein weiteres Differenzieren nach der Zeit auch die Beschleuni gungsinformation erhalten werden. Das zweimalige Differenzie ren führt jedoch zu einer nicht in allen Fällen ausreichenden Information.

Es ist daher von Vorteil, wenn zusätzlich zu der Positions information auch eine unmittelbar gemessene Beschleunigungs information zur Verfügung steht. Die Übertragung eines zusätz lichen Beschleunigungs-Meßsignals bedeutet jedoch einen zu sätzlichen Übertragungskanal und zusätzliche Übertragungs leitungen. Diese erhöhen den Aufwand und die Störanfälligkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei welchen eine zusätzliche Prozeßinformation für die Regelung übertragen werden kann, ohne die Anzahl der für die Übertragung erforder lichen Leitungen zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindungen sind in den rückbe zogenen Unteransprüchen angegeben.

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe werden in krementale Positionsmeßsignale entweder als digitale oder als analoge, insbesondere sinus-/cosinusförmige Signale von der Meßeinrichtung zu der Regeleinrichtung übertragen. Um diese Signale von der Meßeinrichtung zur Regeleinrichtung zu über tragen, sind jeweils wenigstens zwei Leitungen erforderlich, wobei eine Leitung zur Übertragung des Positionsmeßsignals und die andere Leitung zur Übertragung eines Referenzsignals dient. Herkömmlich ist das Referenzsignal ein konstantes Po tential, welches als Bezugspotential für die Positionsmeß signale dient. Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht nun darin, als Referenzsignal ein zusätzliches Prozeßmeßsignal zu verwenden. Das Positionsmeßsignal wird somit nicht auf ein konstantes Referenzpotential bezogen, sondern auf die sich ändernde Spannung des zusätzlichen Prozeßmeßsignals als Refe renzpotential. Damit ist die Möglichkeit geschaffen, ein zu sätzliches Prozeßmeßsignal von der Meßeinrichtung zu der Re geleinrichtung zu übertragen, ohne daß hierzu zusätzliche Übertragungsleitungen erforderlich sind.

Bei Drehantrieben wird vorzugsweise ein sinus-/cosinusförmiges Positionsmeßsignal verwendet, wobei jeweils zwei Leitungen für die Übertragung des sinusförmigen Signals und zwei Leitungen für die Übertragung des cosinusförmigen Signals erforderlich sind. Um eine hohe Regelsteifigkeit zu erreichen, wird als zusätzliche Prozeßinformation die Drehbeschleunigung über tragen. Dabei wird das Beschleunigungsmeßsignal mit einem Vorzeichen als Referenzsignal für das sinusförmige Positions meßsignal und mit dem entgegengesetzten Vorzeichen als Refe renzsignal für das cosinusförmige Positionsmeßsignal verwen det. Über einen Differenzverstärker kann in der Regeleinrich tung die Drehbeschleunigungsinformation erhalten werden. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 schematisch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Übertragung von Prozeßin formationen für geregelte Antriebe, wie sie z. B. aus der DE 42 20 502 C1 bekannt ist.

Eine Meßeinrichtung 10 weist einen Drehwinkelgeber auf, der ein sinusförmiges und ein cosinusförmiges inkrementales Posi tionsmeßsignal erzeugt. Das sinusförmige Signal steht an einem Anschluß 12 als Spannungssignal an, daß auf ein an einem An schluß 14 anstehendes Referenzpotential bezogen ist. Das cosi nusförmige Signal steht an einem Anschluß 16 als Spannungs signal an, daß auf ein konstantes Referenzpotential an einem Anschluß 18 bezogen ist.

Ein Verbindungskabel 20 verbindet die Meßeinrichtung 10 mit der Eingangsstufe einer Regeleinrichtung 22. Das Verbindungs kabel 20 weist zwei Leitungspaare 24 und 26 auf. Das Leitungs paar 24 verbindet die Anschlüsse 12 und 14 mit einem Diffe renzverstärker 28 der Regeleinrichtung 22, während das Lei tungspaar 26 die Anschlüsse 16 und 18 mit einem Differenzver stärker 30 der Regeleinrichtung 22 verbindet. Der Differenz verstärker 28 liefert das sinusförmige Positionsmeßsignal für die Regelung des Drehantriebs, am Ausgang 36 während der Dif ferenzverstärker 30 das cosinusförmige Positionsmeßsignal für die Regelung am Ausgang 38 liefert.

In Fig. 2 ist in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung gezeigt.

Erfindungsgemäß weist die Meßeinrichtung 10 außer dem Drehwin kelgeber, der das sinusförmige und das cosinusförmige Posi tionsmeßsignal liefert, noch einen Drehbeschleunigungssensor auf, der ein Drehbeschleunigungsmeßsignal liefert. Solche Drehbeschleunigungssensoren sind an sich bekannt und können beispielsweise nach dem Ferraris-Prinzip arbeiten.

Das sinusförmige Positionsmeßsignal steht an dem Anschluß 12 als Spannungssignal an. Die Spannung des sinusförmigen Signals wird auf das positive Drehbeschleunigungssignal bezogen, wel ches anstelle eines konstanten Bezugspotentials an dem An schluß 32 ansteht. Das kosinusförmige Positionsmeßsignal steht an dem Anschluß 16 an und ist auf das negative Drehbeschleuni gungssignal bezogen, welches anstelle eines konstanten Refe renzpotentials an dem Anschluß 34 ansteht.

Das Verbindungskabel 20 verbindet die Meßeinrichtung 10 mit zwei Leitungspaaren 24 und 26 in völlig gleicher Weise, wie dies nach dem Stand der Technik gemäß Fig. 1 der Fall ist. Die Schnittstellenkonfiguration des Standes der Technik gemäß Fig. 1 kann somit erfindungsgemäß unverändert verwendet wer den.

In der Eingangsstufe der Regeleinrichtung 22 wird in gleicher Weise durch einen Differenzverstärker 28 das sinusförmige Positionsmeßsignal am Ausgang 36 und über einen Differenzver stärker 30 das kosinusförmige Positionsmeßsignal am Ausgang 38 für die Antriebsregelung erzeugt. Da das sinusförmige Signal am Ausgang 36 und das cosinusförmige Signal am Ausgang 38 durch Differenzbildung der Spannungen an den Anschlüssen 12 und 32 bzw. 16 und 34 gebildet wird, ist das an den Anschlüs sen 32 und 34 anstehende Drehbeschleunigungssignal auf das sinusförmige Positionsmeßsignal am Ausgang 36 und das cosinus förmige Positionsmeßsignal am Ausgang 38 ohne Einfluß.

Die mit den Anschlüssen 32 und 34 der Meßeinrichtung 10 über das Verbindungskabel 20 verbundenen Anschlüsse der Regelein richtung 22 sind außerdem an einen weiteren Differenzverstär ker 40 angeschlossen, der aus dem positiven Drehbeschleuni gungsmeßsignal des Anschlusses 32 und dem negativen Drehbe schleunigungsmeßsignal des Anschlusses 34 ein Drehbeschleuni gungsmeßsignal am Ausgang 42 für die Antriebsregelung zur Verfügung stellt.

Claims

1. Verfahren zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe, bei welchem von einer Prozeßinforma tionen aufnehmenden Meßeinrichtung wenigstens ein in krementales Positionsmeßsignal und wenigstens ein Refe renzsignal zu einer Regeleinrichtung übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Prozeßmeß signal als Referenzsignal verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Positionsmeßsignale sinus-/cosinusförmige Positions meßsignale verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Prozeßmeßsignal ein Beschleunigungs meßsignal übertragen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein inkrementales Drehwinkel meßsignal und zusätzlich ein Drehbeschleunigungsmeßsignal übertragen werden.

5. Vorrichtung zur Übertragung von Prozeßinformationen für geregelte Antriebe, mit einer Prozeßinformationen auf nehmenden Meßeinrichtung (10), mit einer Regeleinrichtung (22) und mit Leitungen (24, 26), die jeweils paarweise ein Positionsmeßsignal (12, 16) und ein Referenzsignal für dieses Positionsmeßsignal (12, 16) von der Meßein richtung (10) zu der Regeleinrichtung (22) übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal (32, 34) ein zusätzliches Prozeßmeßsignal ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Meßsignal (32, 34) ein Beschleunigungs meßsignal ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Positionsmeßsignale (12, 16) Drehwin kelmeßsignale sind und daß das zusätzliche Prozeßmeß signal (32, 34) ein Drehbeschleunigungssignal ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das inkrementale Positionsmeßsignal ein sinusförmiges Positionsmeßsignal (12) und ein cosi nusförmiges Positionsmeßsignal (16) ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschleunigungsmeßsignal mit einem Vorzeichen als Referenzsignal (32) für das sinusförmige Positionsmeß signal (12) und mit dem entgegengesetzten Vorzeichen als Referenzsignal (34) für das cosinusförmige Positionsmeß signal verwendet wird und daß die Regeleinrichtung (22) einen Differenzverstärker (40) aufweist, der aus den Referenzsignalen (32, 34) das Beschleunigungsmeßsignal (42) für die Regelung bildet.