DE19855996C1 - Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils sowie geeignete Schaltungsanordnung - Google Patents
Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils sowie geeignete SchaltungsanordnungInfo
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Abstract
Neben Verfahren und Schaltungsanaordnungen, die zwei Sensoren zur Erfassung zweier zu der Anzahl der erfolgenden Umdrehungen des Motors proportionaler zueinander phasenverschobener Signale aufweisen, aus denen die Drehrichtung abgeleitet werden konnte, sind auch solche mit einem Sensor bekannt, bei dem die Drehrichtung entsprechend der Polung der Motorantriebsspannung angenommen wird. Aufgrund der Massenträgheit der sich bewegenden Teile und anderer Einflüsse kann es jedoch vorkommen, daß sich der Motor auch bei abgeschalteter Motorantriebsspannung bewegt, insbesondere kann aufgrund von Elastizitäten ein Zurückdrehen des Motors nach erfolgtem Nachlauf erfolgen. Diese Positionsänderungen konnten bisher nicht erfaßt oder nicht eindeutig einer Bewegungsrichtung zugeordnet werden und führten zu zunehmenden Abweichungen in der Positionsbestimmung. DOLLAR A Da jede dieser Bewegungsänderungen des Motors auch bei abgeschalteter äußerer Motorantriebsspannung zu einer Spannungsinduktion nach dem Generatorprinzip führt, ist es möglich, die dabei ohne Überlagerung mit der Motorantriebsspannung erzeugte Generatorspannung oder/und den Generatorstrom zu erfassen, der dabei beim üblicherweise realisierten Kurzschluß der Wicklungsanschlüsse des Motors auftritt. Die Erfassung von Generatorstrom beziehungsweise Generatorspannung ermöglicht die Zuordnung der Signalflanken des Sensorsignals zu der tatsächlichen Bewegungsrichtung und damit eine Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungs
richtung und der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils,
das insbesondere bei der fremdkraftbetätigten Verstellung von Schließteilen in
Kraftfahrzeugen, z. B. bei einem elektrisch angetriebenen Fensterheber mit Ein
klemmschutz angewendet werden kann. Außerdem betrifft die Erfindung eine zur
Durchführung dieses Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung.
Eine Gruppe bekannter Vorrichtungen zur Positions- und Drehrichtungserkennung
verwendet 2-kanalige Sensorsysteme, deren Signale phasenverschoben sind und in
einer Elektronikeinheit ausgewertet werden. Die verwendeten Sensoren können
nach sehr unterschiedlichen physikalischen Prinzipien (z. B.: elektrisch, magnetisch,
induktiv, optisch) arbeiten.
So verwendet der elektromotorische Antrieb gemäß der EP 0 359 853 A1 beispiels
weise zwei zueinander winkelversetzte Hall-Sensoren, die einem auf der Ankerwelle
befestigten Ringmagneten zugeordnet sind. Bei Drehung der Ankerwelle entstehen
zwei entsprechend phasenverschobene, vom Hall-Sensor generierte Signale, die
nach Digitalisierung in einer Elektronikeinheit ausgewertet werden und die aus
schließliche Grundlage für die Drehrichtungserkennung bilden. Da das entsprechen
de Signalmuster für jede Drehrichtung charakteristisch (verschieden) ist, lassen sich
die Zählimpulse ebenso eindeutig einer Drehrichtung zuordnen.
Da die bekannte technische Lösung jedoch nicht mit weniger als zwei Sensorkanä
len auskommt, ist sie nur mit einem entsprechend hohen Aufwand an Bauteilen und
Leitungen zu realisieren. Auch der dafür freizuhaltende Bauraum kann sich negativ
auswirken und zwar insbesondere bei Verwendung kleiner Antriebseinheiten mit in
tegrierter Elektronik. Bei Verwendung nur eines solchen Sensors liegt nur ein zu der
Anzahl der erfolgenden Umdrehungen des Motors proportionales Signal vor, wel
ches dann entsprechend der Polung der Motorantriebsspannung einer Bewegungs
richtung des zu bewegenden Teils zugeordnet und entsprechend zur bisherigen Po
sition addiert oder subtrahiert werden muß. Nach dem Abschalten der Motor
antriebsspannung auftretende Signalflanken können nicht zugeordnet werden.
Aus JP 63-30 43 07 A ist eine Geschwindigkeitssteuerung für einen motorischen An
trieb bekannt, bei der kontinuierlich die Phasendifferenz zwischen einem betreffen
den Geschwindigkeitssteuerungsimpuls und dem Erhöhungsimpuls einer Laserlän
genmeßvorrichtung erfaßt wird. Der verwendete Steuerkreis weist außerdem einen
Pulswandler und einen Mechanismus zur Umwandlung der Drehbewegung des Mo
tors in eine Linearbewegung auf. Aus der Messung der linearen Bewegung wird in
einem Wandler ein up- bzw. down-Signal generiert, und zwar in Abhängigkeit von der
Richtung des Stellbefehls.
Die beschriebene Lösung erlaubt zwar eine sehr genaue Steuerung der Verstellge
schwindigkeit eines Objekts, sie ist jedoch nicht geeignet, gleichzeitig auch seine
Position festzustellen. Dazu sind weitere Maßnahmen vorzusehen.
Aus der DE 43 15 637 C2 ist des weiteren ein Verfahren zur Erkennung der Position
und Bewegungsrichtung bekannt, bei dem neben den Signalflanken des digitalisier
ten Sensorsignals der Zustand des Antriebes berücksichtigt wird, indem im Falle der
Umkehr der Bewegungsrichtung die Signalflanken in Abhängigkeit von einer durch
feste prinzipiell empirisch zu ermittelnde oder mathematisch zu berechnende Zeit
schwellen begrenzten Nachlaufzeit zugeordnet werden. Eine Anpassung an die sich
in starkem Maße ändernden Systembedingungen ist nicht möglich, da der zeitliche
Verlauf des Motorstroms bei einer Bewegungsrichtungsumkehr um mehrere Größen
ordnungen variiert. So ist insbesondere eine Steuerung mit festen Schwellen immer
nur auf einen bestimmten Lastfall, maßgeblich bestimmt durch das zu überwindende
äußere Moment, begrenzt. Eine sich beispielsweise durch das Einfrieren oder Klem
men einer Fensterscheibe ergebende Erhöhung führt jedoch zu Abweichungen. In
Kraftfahrzeugen kann die Betriebsversorgungsspannung durchaus erheblich ab
sinken, wenn einerseits die Batterie leer ist und zusätzlich noch andere Last
elemente betrieben werden. Wird der Motor, wie bspw. bei Stellantrieben industri
eller Werkzeugmaschinen, sehr häufig benutzt, so verändern sich auch die elektri
schen Parameter des Motors aufgrund der Erwärmung. Würde man die Zeitschwel
len so weit auseinander legen, daß alle diese Fälle noch davon erfaßt werden, so
wird eine besonders leichtgängige Stellanordnung bereits mehrere Umdrehungen in
die entgegengesetzte Richtung ausführen, ehe dies durch die Schwelle erkannt wird.
Aus der EP 0 603 506 A2 ist ein Verfahren zur Lagebestimmung eines elektro
motorisch in zwei Richtungen angetriebenen Teils von Kraftfahrzeugen mit einem
Stellungsgeber zu entnehmen, bei dem ein Richtungswechsel in Abhängigkeit von
der Dauer einer Pause zwischen zwei Impulsen des Stellungsgebers erkannt werden
soll. Durch schnelle Richtungswechsel oder ein ungleichmäßiges und nicht in einem
Schritt erfolgendes, stufenförmiges Bewegen des Teils kann es bei einem solchen
Verfahren zu Fehlern kommen.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 197 33 581 der Anmelderin ist darüber hinaus
ebenfalls ein gattungsgemäßes Verfahren zu entnehmen, bei dem spätestens mit
dem Ansteuern der Schaltmittel zum Umschalten der Motorspannung von einer Be
wegungsrichtung in die entgegengesetzte mittels einer Meßanordnung der Motor
strom erfaßt wird. Der Motorstrom zeigt bei der Umpolung der äußeren Motor
antriebsspannung einen charakteristischen Verlauf bedingt durch das Nachlaufen
aufgrund der Masseträgheit des Motors und des damit bewegten Teiles, bspw. der
Fensterscheibe. Gegen diese Bewegungsrichtungsumkehr wird eine Spannung indu
ziert, die sich mit der äußeren Motorantriebsspannung überlagert und den charakte
ristischen Verlauf des Motorstroms bewirkt, aus dem der tatsächliche Zeitpunkt der
Richtungsumkehr, der deutlich nach dem Zeitpunkt der Umschaltung der Motor
antriebsspannung liegt, abgeleitet wird. Die Signalflanken des Sensorsignals werden
von der Auswertung entsprechend der tatsächlichen Bewegungsrichtung zur aktu
ellen Position addiert bzw. subtrahiert. Dieses elektromechanische Verhalten von
Gleichstrommotoren wird mittels sogenannter Motorengleichungen beschrieben.
In Versuchsreihen wurde jedoch festgestellt, daß dennoch aufgrund anderer Effekte
weiterhin nicht vernachlässigbare Abweichungen in der Positionsbestimmung auf
treten, die sich über die Lebensdauer eines Fahrzeuges hinweg summieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Verfahren zur Erkennung der Position und der Be
wegungsrichtung eines bewegbar gelagerten Teils an einem elektrischen Motor mit
nur einem einkanaligen Sensorsystem derart weiterzuentwickeln, daß Abweichun
gen in der Positionsbestimmung weitgehend vermieden werden. Außerdem wird ei
ne geeignete Schaltungsanordnung vorgestellt.
Die Aufgabe ist durch das Verfahren im Patentanspruch 1 sowie durch die Schal
tungsanordnung gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin
dung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Als wesentliche Ursache für die im Stand der Technik weiterhin aufgetretenen Ab
weichungen bei der Positionsbestimmung wurde ermittelt, daß auch nach dem Ab
schalten der Motorantriebsspannung Signalflanken auftreten, insbesondere beim
Anhalten des Motors ein bisher vernachlässigtes Nachlaufen auftritt, welches jedoch
durchaus eine Dauer von einigen Umdrehungen des Motors hat und damit einige Si
gnalflanken nicht oder fehlerhaft ausgewertet werden. Dieser Fehler gleicht sich
auch nicht immer durch einen entsprechenden Nachlauf in entgegengesetzter Be
wegungsrichtung aus. Außerdem kann durch äußere mechanische Kräfte, beispiels
weise durch mechanische Erschütterungen, ein manuelles Bewegen des bewegba
ren Teils oder durch ein leichtes Zurückfedern nach dem Erreichen eines Anschlags
eine derartige Abweichung auftreten. So weisen eventuell benutzte Gummidämpfer
innerhalb des Motors, Spannfedern für die Hüllen eines eventuell zur Verbindung
zwischen bewegbarem Teil und Motor verwendeten Seilzuges oder Gummipuffer
oder -dichtungen an den Anschlägen eine gewisse Elastizität auf, die beim Nach
laufen zunächst aufgespannt und nachfolgend durch ein solches Zurückfedern ab
gebaut wird. Jede dieser Bewegungsänderungen des Motors führt zu einer Span
nungsinduktion nach dem Generatorprinzip. Da diese Abweichungen jedoch auftre
ten, während der Motor von der äußeren Motorantriebsspannung bereits getrennt
ist, kann diese Generatorspannung oder/und der Generatorstrom erfaßt werden,
der dabei beim üblicherweise realisierten Kurzschluß der Wicklungsanschlüsse des
Motors auftritt. Generatorstrom und Generatorspannung ermöglichen die Zuordnung
zur der Signalflanken zu der tatsächlichen Bewegungsrichtung.
So weisen die Weiterbildungen des Verfahrens die Berücksichtigung des Nach
laufens in die unmittelbar vor dem Abschalten vorhandene Bewegungsrichtung so
wie des Zurückfederns in die entgegengesetzte Richtung auf. Außerdem können
noch sonstige Bewegungen des Motors bei abgeschalteter Motorantriebsspannung,
beispielsweise durch mechanische Kräfte, erkannt und darauf durch unterschied
liche Ausgestaltungen reagiert werden. Unter Kenntnis der Bewegungsrichtung kön
nen dann die Signalflanken des Sensorsignals zur bisherigen Position addiert bzw.
subtrahiert werden.
Die Schaltungsanordnung zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und
der Position eines mittels eines elektrischen Motors bewegbaren Teils weist als Be
sonderheit ein einen Spannungsabfall erzeugendes elektrisches Bauelement im
Kurzschlußzweig zwischen denjenigen Wicklungsanschlüssen des Motors auf, die
zum Stoppen des Motors eingestellt werden. Neben separaten Meßwiderständen
kann auch der Innenwiderstand eines Bauelementes, insbesondere des Schaltmit
tels bereits einen ausreichend großen Spannungsabfall erzeugen. Der Meßwider
stand kann selbstverständlich auch in mehrere einzelne Meßwiderstände aufgeteilt
werden oder anstelle eines separaten Bauelements durch einen entsprechenden
Leiterbahnwiderstand realisiert werden. Darüber hinaus kann der Spannungsabfall
auch über einer Diode erfaßt werden, die gegenüber der Generatorspannung in
Durchlaßrichtung gepolt ist. Die vorgegebene Schwelle der Generatorspannung ist
in diesem Fall die Durchlaßspannung der Diode (ca. 0,7 Volt). Gegenüber Meßwider
ständen weist eine Diode den Vorteil eines deutlich geringeren Innenwiderstands
auf.
Die Schaltungsanordnungen ermöglichen nicht nur die Erfassung des Generator
stroms sondern kann auch noch ergänzend zur Erfassung des Motorantriebsstromes
bei zugeschalteter Motorantriebsspannung genutzt werden, insbesondere auch für
die Erfassung des Zeitpunktes der Richtungsumkehr bei Wechsel der Richtung der
Motorantriebsspannung gemäß der DE 197 33 581 eingesetzt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Figuren
näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:
Fig. 1 schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung zur Erkennung
der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels ei
nes elektrischen Motors (M) bewegbaren Teils
Fig. 2a)-f) Zeitdiagramme des Meßsignals 3.S für unterschiedliche Bewegungs
fälle
Fig. 3 weiteres Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
Fig. 4 Schaltungsanordnung mit vier in einer H-Brücke zum Motor geschal
teten Schaltmitteln mit jeweils einer in Sperrichtung gepolten
Diodenüberbrückung
Fig. 4a Ausführung des Schaltmittels als MOSFET-Transistor mit Substratan
bindung an Source und somit einer inhärenten Diode
Fig. 5 Meßspannungsverlauf vor und nach dem Stoppen des Motors für ei
ne Schaltung gemäß Fig. 4
Fig. 6 zeitliche Ansteuerung der Schaltmittel gemäß der Fig. 4 und 5
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zur Erken
nung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position eines mittels eines elek
trischen Motors M bewegbaren Teils. Der Motor M ist mit seinen Anschlüssen über
zwei Schaltmittel S1, S2 mit der Motorantriebsspannung UB einerseits und zum Be
zugspotential (Masse ┴) hin andererseits verbunden, wobei zum Antreiben des Mo
tors mittels der Motorantriebsspannung UB jeweils genau immer ein Schaltmittel
S1/S2 in Richtung von UB, das andere Schaltmittel S2/S1 in Richtung Bezugs
potential (Masse ┴) geschaltet ist. Der Motor M wird durch eine einer gewünschten
Bewegungsrichtung entsprechende über die Schaltmittel S1, S2 einstellbare Polung
der Motorantriebsspannung UB angetrieben.
Zum Abschalten des Motors M werden beide Schaltmittel S1, S2 auf Bezugspotential
(Masse ┴) gelegt, so daß über dem Motor M keine äußere Motorantriebsspannung
mehr anliegt.
Die auf Bezugspotential geschalteten Schaltpunkte der Schaltmittel S1 und S2 sind
untereinander über einen Meßwiderstand R2 kurzgeschlossen und darüber hinaus
über einen Meßwiderstand R1 auf Bezugspotential ┴ angebunden, wodurch der
Verbindungspunkt zwischen R1 und R2, an dem alle auf Bezugspotential geschalte
ten Schaftpunkte angebunden sind, immer einen Bezug auf das Bezugspotential hat.
Weitere Ausführungsformen des den Spannungsabfall in geeigneter Weise erzeu
genden Bauelements werden noch im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben.
Die Meßanordnung 3 ist in diesem Ausführungsbeispiel als einfache Verstärker
schaltung realisiert, die die über R1 und R2 gegenüber dem Bezugspotential ┴ ab
fallende Spannung UM1,2 erfaßt. Zur weiteren Vereinfachung der nachfolgenden Si
gnalverarbeitung wird der Verstärker mit einer Offsetspannung Uoffset betrieben, die es
ermöglicht, anstelle eines vorzeichenbehafteten Signals ein entsprechend ins Positi
ve verschobenes Signal anhand der (positiven) Amplitude auszuwerten. Die Auswer
tung 2 führt dazu beispielsweise analog oder auch digital einen Vergleich mit
Schwellwerten durch, ordnet die Signalflanken des Sensorsignals 1.S entsprechend
einer Bewegungsrichtung zu und verändert entsprechend den damit verbundenen
Positionszähler 4. Selbstverständlich kann aus dem erfaßten Generatorstrom auch
der Endzeitpunkt der Bewegung aus einzelnen Meßpunkten durch Interpolation ge
wonnen werden.
In Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist eine weitere Möglichkeit, bei der ein Meßwider
stand R3 in Reihe mit dem Motor innerhalb zwischen die Schaltmittel S1, S2 ge
schaltet ist und dort die Spannung UM3 einer Meßanordnung zugeführt wird. Diese
Ausführungsform ist grundsätzlich ohne weiteres möglich, weist jedoch kein direktes
Bezugspotential auf und ist daher floatend, so daß entsprechend hochwertige Diffe
renzverstärker mit einer wirkungsvollen Gleichtaktunterdrückung eingesetzt werden
müßten, was höhere Kosten verursacht. Der Generatorstrom kann jedoch grund
sätzlich genauso erfaßt und daraus eine Bewegung erkannt, die Richtung der Bewe
gung und die Position entsprechend der dabei auftretenden Signalflanken ermittelt
werden.
Der Motor M weist in diesem Ausführungsbeispiel ein magnetisches Polrad (N = Nord,
S = Süd) und einen zugehörigen Hallsensor 1 auf, welcher ein zu der Anzahl der erfol
genden Umdrehungen des Motors proportionalen Signal 1.S erzeugt. Andere Sen
sortypen, wie beispielsweise ein elektrischer Berührungsimpulsgeber o. ä. sind
ebenfalls möglich. Dieses Umdrehungssignal ermöglicht jedoch keine eindeutige
Zuordnung einer Bewegungsrichtung. Während des Antriebs über die Motorantriebs
spannung UB kann im allgemeinen davon ausgegangen werden, daß die Bewegungs
richtung der gewählten Polung der Motorantriebsspannung entspricht. Wird die Mo
torantriebsspannung UB jedoch abgeschaltet, ist diese Zuordnung nicht mehr zwei
felsfrei möglich, da neben Nachlaufeffekten auch ein Zurückfedern o. ä. auftreten
kann.
Tritt nun, während der Motor von der Motorantriebsspannung UB wie in Fig. 1 ge
trennt ist, eine Bewegung des Motors bzw. der damit verbundenen bewegbaren
Teile auf, kommt es zu einer Induktion einer Generatorspannung Uind, die aufgrund
des Kurzschlusses über einen Meßwiderstand R2 zu einem erfassbaren Generator
stromfluß Iind führt. Dieser ist entsprechend der Richtung der Bewegung gerichtet.
Entsprechend kommt es zu einem Spannungsabfall über R2, der von dem Verstärker
3 erfaßt wird. Aufgrund der Offsetspannung Uoffset wird das verstärkte Ausgangssignal
3.S im funktionell wesentlichen Bereich immer größer gleich Null sein. Da aus dem
Signal 3.S auch nur die Bewegung als solche und ihre Richtung abgeleitet werden
muß, ist die Genauigkeit hierbei nicht entscheidend.
Der Widerstand R1 und die Erfassung des gemeinsamen Spannungsabfalls UM1,2 von
R1 und R2 ermöglicht, mit dieser Meßanordnung 3 auch während angeschalteter
Motorantriebsspannung UB den dann über R1 oder aber über R1 und R2 je nach
Stellung der Schaltmittel S1/S2 fließenden Motorantriebsstrom zu erfassen.
Sollte ein Motor mit mehreren Antriebsspannungen betrieben werden oder die
Wicklungszahl durch mehrere Wicklungsanschlüsse wechselbar sein, so ist der
Meßwiderstand R2 immer zwischen denjenigen Schaltpunkten anzuordnen, die zum
Abschalten vorgesehen sind. Sollten dies mehrere sein, sollten alle einen Meßwider
stand R2 aufweisen. Da jedoch immer nur genau eine Schaltkonstellation ange
nommen werden kann, könnte weiterhin eine geeignet angepaßte Meßanordnung
alle Meßwiderstände parallel erfassen, bspw. durch eine open-collector Schaltung
o. ä..
Die in Fig. 1 skizzenhaft ergänzten Zeitdiagramme des Hallsensorsignals 1.S. des
Spannungsabfalls UM1,2 von R1 und R2 und des Positionszählers 4.1 ermöglichen eine
anschauliche Verdeutlichung der Wirkungsweise.
Vom Zeitpunkt t0 an wird der Motor M mit S2 an UB und S1 Richtung Bezugspotenti
al bestromt. Das Hallsensorsignal 1.S weist mit zunehmender Frequenz Signalflan
ken auf, die einer zunehmenden Drehzahl des Motors M entsprechen. Der Span
nungsabfall UM1,2 zeigt in diesem Zeitbereich den Motorantriebsstrom UB. Zum Zeit
punkt t1 wird die Motorantriebsspannung UB abgeschaltet, indem die Schaltmittel S1
und S2 beide auf Bezugspotential ┴ geschaltet werden. Aufgrund der Masseträgheit
läuft der Motor jedoch nach und zwar in die alte Bewegungsrichtung, so daß es in
diesem Ausführungsbeispiel zu einer gerade entgegengesetzt gerichteten Span
nungsinduktion Uind und einem entsprechend entgegengesetzten Generatorstrom Iind
kommt, der über den äußerst niederohmigen Meßwiderstand R2 jedoch auch
schnell abnimmt. Dennoch treten zwischen t1 und t3 am Hallsensorsignal 1.S bei
spielsweise noch insgesamt drei weitere Signalflanken auf. Die Anzahl hängt dabei
stark von den mechanischen Parametern des bewegten Systems ab. Ohne Rich
tungserkennung des Generatorstroms könnte man diese Signalflanken nach dem
Abschalten der Motorantriebsspannung UB maximal einzig der alten Bewegungsrich
tung zuordnen oder müßte sie ignorieren. Mittels des Verfahrens der Erfassung der
Generatorspannung oder/und des Generatorstroms, in diesem Ausführungsbeispiel
als Spannungsabfall UM1,2 über R1 und R2, kann erkannt werden, daß zunächst zwi
schen t1 und t2 ein negativer Generatorstrom fließt, der jedoch zum Zeitpunkt t2
einen Nulldurchgang und nachfolgend bis t3 eine positive Amplitude aufweist. Dies
kommt dann vor, wenn nach dem Nachlaufen in die alte Bewegungsrichtung ein Zu
rückfedern in die neue, entgegengesetzte Bewegungsrichtung auftritt. Die letzte der
drei während t1 bis t3 auftretenden Signalflanken ist daher in entgegengesetzter
Richtung; eine Fehlbeurteilung würde jedesmal zu einer Abweichung um zwei Stu
fen am Positionszähler 4 führen, wie dies anhand des Zeitdiagramms des symbolisch
visualisierten Ausgangssignals 4.S des Positionszählers 4 nachvollzogen werden
kann. Während des äußeren Motorantriebs von t0 bis t1 kommt es zu einem Anstei
gen des Positionszählers 4, der sich auch zwischen t1 und t2 aufgrund des Nach
laufens fortsetzt (+1, +1), die zwischen t2 und t3 auftretende Signalflanke jedoch ein
Zurückfedern (-1) ist, daß gemäß der entgegengesetzten Generatorstromrichtung
erkannt und als (-1) am Positionszähler 4 berücksichtigt wird.
Die Fig. 2a) bis 2f) kennzeichnen Zeitdiagramme des von der Meßanordnung 3
weitergegebenen Meßsignals 3.S für unterschiedliche Bewegungssituationen, die für
dieses Ausführungsbeispiel anhand eines elektrischen Fensterhebers gemessen
wurden.
Fig. 2a) zeigt zunächst von t0 bis t1 den Hochlauf (Schließen) der Fensterscheibe,
wobei der in diesem Zeitbereich erfaßte Motorantriebsstrom zunächst aufgrund des
Ruhens des Motors stark ansteigt und mit zunehmender Drehzahl absinkt, wobei
zum Zeitpunkt t1 manuell oder softwaretechnisch abgeschaltet wird, ohne daß die
Scheibe dabei bereits auf einen Gegenstand, bzw. einen oberen Anschlag oder ein
Hindernis getroffen ist. Aufgrund der Massenträgheit des bewegten Systems kommt
es nach dem Abschalten zu einem Nachlaufen weiter oben, welches zu einem nega
tiven Spannungsabfall aufgrund des Generatorstroms führt, der jedoch aufgrund der
Offsetspannung ins Positive verschoben und die verbleibende, gestrichelt gezeich
nete Spitze nicht ausgewertet, quasi abgeschnitten wird. Wesentlich für die Auswer
tung ist einzig das in der Amplitude umgesetzte des gemessenen Spannungsabfalls
UM1, 2 Vorzeichen des Generatorstroms und die Dauer bis zum Erreichen des Null
niveaus, welches beispielsweise durch entsprechende obere und untere Schwellen
mit einer bestimmten Toleranz angenähert wird. Die Toleranzen können dazu die
nen, das unvermeidlich am Meßsignal auftretende Kommutierungsrauschen aufzu
fangen. Analog dazu sind Interpolationsverfahren zur Bestimmung von t2 und t3
denkbar. Zwischen t1 und t2 auftretende Signalflanken können eindeutig der alten
Bewegungsrichtung, dem Hochlauf, zugeordnet werden.
Fig. 2b) zeigt nun einen Tieflauf (Öffnen) der Fensterscheibe mit manueller oder
softwaretechnischer Abschaltung zum Zeitpunkt t1, was entsprechend der Bewe
gungsrichtung nun zu einem posistiven Spannungsabfall aufgrund des Generator
stroms zwischen t1 und t2 führt, so daß dort auftretende Signalflanken ebenfalls
eindeutig der vorherigen Bewegungsrichtung, also dem Tieflauf zugeordnet werden
können.
In Fig. 2c) wird nun der Verlauf des Meßsignals 3.S für den Fall gezeigt, bei dem
eine bereits an einem Anschlag oder Hindernis befindliche Scheibe nochmals in die
se Richtung bestromt wird. Wie aus dem Verlauf zu entnehmen, tritt nach dem kurz
zeitigen Abfall des Motorstroms unmittelbar wieder ein starker Anstieg auf, da der
Motor nach der Überwindung kleiner Toleranzen oder Elastizitäten sofort wieder
blockiert wird und die Drehzahl gegen Null und somit der Strom einzig begrenzt
durch den ohmschen Innenwiderstand des Motors bei t5 entsprechend ansteigt.
Dies wird mit der Auswertung ebenfalls erkannt und führt hard- oder softwaretech
nisch zu einer Abschaltung der Motorantriebsspannung. In diesem Fall tritt der in
Fig. 2a) beobachtete negative Spannungsabfall nicht auf, da bei blockiertem Motor
ein Nachlaufen unmöglich ist. Die Zeitpunkte t1 und t2 fallen in t1/2 unmittelbar
zusammen. Im Gegensatz dazu ist jedoch bei mehreren Fensterscheiben stark ab
hängig von den Toleranzen und Elastizitäten der einzelnen Baugruppen ein mehr
oder weniger starken Zurückfedern und bedingt dadurch ein positiver Spannungs
abfall aufgrund eines Generatorstroms zu beobachten, was zum Zeitpunkt t3 zumin
dest unter eine Schwelle sinkt. Versuche zeigten, daß bei einzelnen getesteten An
ordnungen während dieser Zeit zwischen t1, 2 und t3 tatsächlich Signalflanken auf
traten, die nur dank dieses Verfahrens als rückwärts gerichtet erkannt und entspre
chend bei der Positionszählung berücksichtigt werden konnten.
Fig. 2d) zeigt nun den bereits in Fig. 1 skizzenhaft eingefügten Fall des leichten
Anschlagens an ein eventuell auch elastisch nachgebendes Hindernis beim
Hochlauf, was zum Zeitpunkt t5 zu einem Motorstromanstieg führt, der jedoch bei
entsprechender Auslegung der oberen Überstromabschaltschwelle bereits schnell
zur Abschaltung führt. In diesem Fall kann nachfolgend entsprechend dem negati
ven Meßsignalausschlag zwischen t1 und t2 ein Nachlaufen in die alte Bewegungs
richtung, zwischen t2 und t3 jedoch ein Zurückfedern beobachtet werden. Das un
mittelbar nach dem Anschalten der Motorantriebsspannung zum Zeitpunkt t0 dann
in t4 beobachtbare starke Absinken und nachfolgende Ansteigen auf das Normal
niveau ist durch ein kurzzeitiges Leerlaufdrehen des Motors begründet, in dem bei
spielsweise Schlupftoleranzen zwischen den einzelnen bewegten Baugruppen über
wunden werden.
Fig. 2e) zeigt nun noch, daß mittels der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung
neben dem klassischen Abtrieb und Stop des Motors auch die Vorgänge beim direk
ten Umpolen der Motorantriebsspannung durch Wechsel der Schaltmittelstellung
von S1 und S2 gemäß der nicht vorveröffentlichten DE 197 33 581 beobachtet wer
den können, mit der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung sowohl das in der DE
197 33 581 als auch das in dieser Anmeldung beanspruchte Verfahren anwendbar
sind. Die Spannung, die bei äußerer Beschaltung ja über dem Meßwiderstand R1
abfällt, wird in t6 zu Null, steigt jedoch mit abnehmender Motordrehzahl in die alte
Bewegungsrichtung an und erreicht zum Zeitpunkt t7 ein Maximum, welches als
Zeitpunkt der Richtungsumkehr ausgewertet werden kann, wobei die Amplitude die
ses Maximums eine starke Abhängigkeit von dem aktuellen Lastmoment aufweist
und Schwellen vorzugsweise entsprechend aus vorherigen Werten abgeleitet wer
den sollten. Diese Schaltungsanordnung kann somit auch den Zeitpunkt der Bewe
gungsrichtungsumkehr bei Umpolung der Motorantriebsspannung erfassen, ohne
daß für diese zwei an sich unterschiedlichen Verfahren außer dem Meßwiderstand
R2 im Kurzschlußpfad zusätzliche Bauelemente erforderlich wären. Insbesondere
wird nur eine Meßanordnung 3 benötigt, wenn die Auswertung 2 entsprechend an
gepaßt wird, was bei einer Realisierung als ein Microcontroller ohne weiteres auch
softwaretechnisch möglich ist.
Fig. 2f) zeigt nun noch zwei unterschiedliche Fälle f1 und f2 des Meßsignals bei
äußeren mechanischen Störungen, wie sie im Fall eines Fensterhebers in einem
Kraftfahrzeug beispielsweise durch Bodenunebenheiten hervorgerufen werden, je
doch auch bei Stellantrieben von Werkzeugmaschinen durch Schwingungen anderer
Maschinen etc. auftreten können. Insbesondere bei abgeschalteter Motorantriebs
spannung ab t1 kann das Nachlaufen durch solche Erschütterungen verlängert oder
verkürzt werden. Die korrekte Nachlaufzeit t21 für f1 und t22 für f2 kann jedoch ex
akt bestimmt und auftretende Signalflanken zweifelsfrei zugeordnet werden.
Selbstverständlich ist es auch möglich, im Ruhezustand des Motors bei ab
geschalteter Motorantriebsspannung auftretende Bewegungen aufgrund der Gene
ratorspannung bzw. des Generatorstroms zu detektieren, ihre Bewegungsrichtung zu
erfassen und den Positionszähler entsprechend zu aktualisieren. Dies kann bei
spielsweise bei Stellantrieben von Werkzeugmaschinen vorteilhaft sein, wenn beim
Austausch von Werkzeugen unbeabsichtigt ein bewegbarer Werkzeugträgerarm ver
schoben wird. Ein Justierungslauf könnte entfallen.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung, bei der zwischen dem Verbin
dungspunkt der auf Bezugspotential zu schaltenden Schaltpunkte der Schaltmittel
S1 und S2 und dem Bezugspotential kein Meßwiderstand R1 vorgesehen ist, son
dern der Meßwiderstand R2 beidseitig dieses Verbindungspunktes als R21 und R22
aufgeteilt wird. Diese Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß während des
Anschlusses der Motorantriebsspannung in beide Bewegungsrichtungen der gleiche
elektrische Widerstand auftritt, wenn R21 und R22 gleich ausgelegt werden. Wäh
rend für die Erfassung des Generatorstromes nur eine Meßanordnung 3 über einem
der beiden Meßwiderstände R21 oder R22 erforderlich wäre, so kann bei Motor
antriebsbetrieb jedoch von einer Meßanordnung nur ein Pfad erfaßt werden, so daß
zwei Meßanordnungen 3.1 und 3.2 erforderlich sind. Diese sind identisch ausge
führt, weisen jedoch als Besonderheit eine Rückkopplung über die Widerstände 5.1
bzw. 5.2 auf. Wiederum wurde eine Offsetspannung Uoff1 und Uoff2 verwendet, die als
Gleichanteil jeweils über die Widerstände 8.1 und 8.2 am jeweiligen positiven Ein
gang des als Operationsverstärker ausgeführten Meßanordnungen 3.1 bzw. 3.2 an
liegt. Der negative Eingang weist jeweils die Rückkopplung mit einem Bezug auf Be
zugspotential ┴ über die Widerstände 6.1 bzw. 6.2 auf.
Die Ausgänge der Meßanordnungen 3.1 und 3.2 können durch Zwischenschaltung
jeweils einer Diode 4.1 und 4.2 als "wired analog OR" zusammengekoppelt werden,
wodurch anstelle zweier separater Eingänge an der Auswertung nur einer erforder
lich ist, die "ODER"-überlagerten Signale jedoch bei zugeschalteter Motor
antriebsspannung entsprechend der Polung zugeordnet werden müssen, da diese
einander nicht unterscheiden. Im Generatorfall fließt der Strom jedoch durch R21
und R22 in einem Kreis, so daß die gegen Bezugspotential erfaßten Spannungs
abfälle entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen und so jeweils nur der positive wei
tergeleitet wird. Bei zwei getrennten Eingängen der Auswertung 2 können aus den
Signalen der Meßanordnungen 3.1 und 3.2 jedoch die Bewegungsrichtung wieder
direkt abgeleitet werden.
Fig. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, bei der
vier Schaltmittel S11, S12, S21, S22 zu einer H-Brücke geschaltet an den beiden
Wicklungsanschlüssen des Motors M geschaltet sind. Dabei sind die Schaltmittel
S11 und S12 jeweils mit der Motorantriebsspannung UB verbunden, die Schaltmittel
S21 und S22 mit dem Bezugspotential ┴ über den Verbindungspunkt und den Wi
derstand R1. Zum Antreiben des Motors M werden entweder S11 und S22 oder für
die entsprechend entgegengesetzte Drehrichtung S12 und S21 geschlossen.
Die Schaltmittel S11, S12, S21 und S22 sind als MOSFET-Transistoren ausgeführt,
deren Substratanschluß B mit Source verbunden ist, wie dies in Fig. 4a dargestellt
ist. In Fig. 4a wird dabei bereits angedeutet, daß dadurch innerhalb der MOSFETs
eine inhärente Diode DI gebildet wird, die jeweils von Drain D auf Source S in Sper
richtung geschaltet ist und somit bei geöffnetem Schaltmittel während des Antriebs
des Motors M in die entgegengesetzte Drehrichtung keinen Strom führt.
Zur Veranschaulichung der Wirkungsweise wurde in Fig. 4 anstelle der MOSFETs
für die Schaltmittel S11-S22 jeweils eine Ersatzschaltung bestehend aus einem
Schalter SW11-SW22, einem Innenwiderstand RI und einer dazu parallel geschalte
ten Diode DI11-D22 verwendet.
Mit der Auswerteeinheit 2 sind wiederum ein Hallsensor 1 zur Erfassung der dreh
zahlproportionalen Signalflanken und zwei Meßanordnungen 3.1 und 3.2 verbunden,
die jeweils den Spannungsabfall UM über die Dioden D22 und D21 als die entschei
denden den Spannungsabfall aufweisenden Bauelemente im Kurzschlußfall und zu
sätzlich über R1 für den Normalbetrieb erfassen. Die Auswerteeinheit 2 weist Aus
gänge zur Ansteuerung der Schalter SW11-SW22 auf und gibt die aus den Signal
flanken des Hallsensors und dem Spannungsabfall abgeleiteten Drehzahl- und Dreh
richtungsinformation an den Positionszähler 4 (vgl. auch analog Fig. 1) weiter. Die
Meßanordnungen 3.1 und 3.2 können wiederum einen Spannungs-Offset Uoffset1, 2
aufweisen, wodurch das im folgenden noch näher betrachtete Spannungssignal Um
gegenüber dem Bezugspotential um diesen Betrag Uoffset erhöht wird (vgl. Fig. 5).
Der Ablauf des Verfahrens soll nunmehr anhand der Fig. 4, 5 und 6 erläutert
werden, wobei Fig. 4 den für die Meßanordnung 3.2 erfaßbaren Spannungsabfall
UM zeigt und Fig. 6 den zeitlichen verlauf der Steuerung der Schaltmittel S11 bis
S22.
Der Motor M soll zum Zeitpunkt t0 gestoppt werden. Zuvor (t < t0) wird er in eine
Drehrichtung angetrieben, indem die Schalter SW12 und SW21 geschlossen sind
und somit von UB über SW12 zum Motors M und von da aus über SW21 und R1 der
Motorantriebsstrom IA(t < t0) fließt. Die Schalter SW11 und SW22 sind geöffnet und
die inhärenten Dioden DI11 und DI22 in Sperrichtung gepolt.
Der Antriebsstrom Ia(t < to) erzeugt am Widerstand R1 einen Spannungsabfall, der
von der Meßanordnung 3.2 erfaßt wird, wie dies in Fig. 5 zu erkennen ist.
Zum Zeitpunkt t0 werden die Schalter SW21 und SW12 geöffnet, der Schalter SW22
im Gegenzug geschlossen, wie dies in Fig. 4 angedeutet und aus Fig. 6 noch
deutlicher zu erkennen ist. Der Motor erzeugt nun aufgrund des Generatorprinzips
und der Masseträgheit eine Generatorspannung, die zum schnellen Abstoppen des
Motors kurzgeschlossen wird. Dieser Kurzschluß erfolgt über den geschlossenen
Schalter SW22 und die Diode DI21 des MOSFET-Schaltmittels S21, wie durch den
Kurzschlußstrom IK(t < t0') angedeutet. Die Generatorspannung ist gerade entgegen
gesetzt zur Motorantriebsspannung (UB → ┴) gepolt und die Diode DI21 wird leitend.
Der besondere Vorteil dieser Überbrückung gegenüber einem Kurzschluß über ei
nem Meßwiderstand R2 gemäß Fig. 1 ist für eine Spannung oberhalb der Dioden
durchlaßspannung der extrem geringe Innenwiderstand der Diode, so daß der Span
nungsabfall nur unwesentlich über diese ansteigt und ein relativ hoher Kurzschluß
strom fließen kann, wodurch der Motor entsprechend schneller zum Stillstand
kommt. Sinkt in t1 der Spannungsabfall über der Diode unter eine vorgegebene
Schwelle Us, die näherungsweise bei der Diodenspannung UD liegen kann, wird
auch der zweite auf Bezugspotential geschaltete Schalter SW21 im Kurzschlußkreis
geschlossen (vgl. Fig. 6), der parallel zur Diode DI21 ist. Der nunmehr messbare
Spannungsabfall UM fällt nur noch über dem Innenwiderstand R1 des Schaltmittels
S21 ab.
Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Strom den Nullpunkt und damit auch der Motor M den
Stillstand. Es kann jedoch nachfolgend noch ein Zurückfedern des Motors bezie
hungsweise damit verbundener Baugruppen auftreten, so daß eine wiederum entge
gengesetzte Generatorspannung auftritt, die grundsätzlich über dem Innenwider
stand R1 der geschlossenen Schaltmittel S21 und S22 gemessen werden kann und
weiter auftretende Signalflanken entsprechend dem Vorzeichen der Generatorspan
nung einer Drehrichtung zugeordnet werden können. Bei entsprechender Auslegung
der mechanischen Komponenten kann dieses Nachfedern auch vernachlässigt wer
den, indem nach t1 oder t2 auftretende Signalflanken nicht ausgewertet werden
oder vereinfacht generell der entgegengesetzten Bewegungsrichtung zugeordnet
werden.
Claims (14)
1. Verfahren zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und der Position
eines mittels eines elektrischen Motors (M) bewegbaren Teils, insbesondere ei
nes elektrischen Fensterhebers,
bei dem der Motor (M) durch eine einer gewünschten Bewegungsrichtung ent sprechenden Polung einer Motorantriebsspannung (UB) angetrieben wird, und
bei dem Signalflanken eines zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors pro portionalen Signals (1.S) einer Bewegungsrichtung des zu bewegenden Teils zugeordnet (2) und entsprechend gezählt (4.S) werden, dadurch gekennzeich net, daß
nach dem Abtrennen der Motorantriebsspannung (UB) Bewegungen des Motors (M) erfaßt und auftretende Signalflanken einer Bewegungsrichtung zugeordnet werden,
indem spätestens ab einem Zeitpunkt (t1) des Stoppbefehls zum Abschalten der Motorantriebsspannung (UB) eine aufgrund des sich bewegenden Motors er zeugte Generatorspannung (Uind) und/oder der daraus resultierende Generator strom (Iind) erfaßt wird.
bei dem der Motor (M) durch eine einer gewünschten Bewegungsrichtung ent sprechenden Polung einer Motorantriebsspannung (UB) angetrieben wird, und
bei dem Signalflanken eines zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors pro portionalen Signals (1.S) einer Bewegungsrichtung des zu bewegenden Teils zugeordnet (2) und entsprechend gezählt (4.S) werden, dadurch gekennzeich net, daß
nach dem Abtrennen der Motorantriebsspannung (UB) Bewegungen des Motors (M) erfaßt und auftretende Signalflanken einer Bewegungsrichtung zugeordnet werden,
indem spätestens ab einem Zeitpunkt (t1) des Stoppbefehls zum Abschalten der Motorantriebsspannung (UB) eine aufgrund des sich bewegenden Motors er zeugte Generatorspannung (Uind) und/oder der daraus resultierende Generator strom (Iind) erfaßt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar nach
dem Abschalten der Motorantriebsspannung (UB) auftretenden Signalflanken der
bisherigen Bewegungsrichtung zugeordnet werden, bis die Generatorspannung
(Uind) und/oder der Generatorstrom (Iind) erstmalig eine vorgegebene Schwelle
unterschreiten.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nach dem erst
maligen Unterschreiten der vorgegebenen Schwelle bei abgeschalteter äußerer
Motorantriebsspannung (UB) auftretenden Signalflanken
- a) nicht ausgewertet werden oder
- b) generell der entgegengesetzten Bewegungsrichtung zugeordnet werden oder
- c) in Abhängigkeit vom Vorzeichen der dabei auftretenden Generatorspannung (Uind) bzw. des Generatorstroms (Iind) der diesem Vorzeichen entsprechenden Bewegungsrichtung zugeordnet werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß zum Stoppen des Motors aus einer alten Bewegungsrichtung heraus
der Motor (M) zunächst von der Motorantriebsspannung (UB) getrennt und über
eine entsprechend der Generatorspannung in Durchlaßrichtung gepolten Diode
(DI21) kurzgeschlossen wird, der Spannungsabfall über der Diode (DI21) erfaßt,
anhand der Zeitdauer (t0 → t1) des Spannungsabfalls (UM) die Zeitdauer des
Nachdrehens in die alte Bewegungsrichtung bestimmt und während des Nach
laufens auftretende Signalflanken des Sensorsignals (1.S) der entsprechenden
Bewegungsrichtung zugeordnet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abklingen
des Nachdrehens (t1) in die alte Bewegungsrichtung ein zur Diode parallel ge
schaltetes Schaltmittel (SW21) geschlossen wird und nachfolgend auftretende
Signalflanken des Sensorsignals (1.S) bei der Positionsbestimmung
- a) nicht berücksichtigt werden oder
- b) generell der entgegengesetzten Bewegungsrichtung zugeordnet werden oder
- c) in Abhängigkeit vom Vorzeichen des über einem Innenwiderstand (RI) des Schaltmittels (S21) erfaßbaren Spannungsabfalls der diesem Vorzeichen ent sprechenden Bewegungsrichtung zugeordnet werden.
6. Schaltungsanordnung zur Erkennung der Bewegung, Bewegungsrichtung und
der Position eines mittels eines elektrischen Motors (M) bewegbaren Teils, ins
besondere eines elektrischen Fensterhebers,
wobei der Motor (M) entsprechend einer gewünschten Bewegungsrichtung ei nerseits mit einer Motorantriebsspannung (UB) und andererseits mit einem Be zugspotential (┴) verbunden ist,
wobei ein Sensor (1) zur Erzeugung eines zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors proportionalen Sensorsignals (1.S) und eine Auswerteeinheit (2) zur Zu ordnung der Signalflanken des Sensorsignals (1.S) zu einer Bewegungsrichtung sowie zur Aktualisierung eines Positionszähler (4) entsprechend der einer Be wegungsrichtung zugeordneten Signalflanken vorgesehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß
zum Abschalten des Motors Schaltmittel (S1, S2) vorgesehen sind, die den Mo tor von der Motorantriebsspannung trennen und über wenigstens ein einen Spannungsabfall erzeugendes elektrisches Bauelement, insbesondere eine Diode (D1, D2) oder einen Widerstand (R2, R3, R2.1, R2.2), kurzschließen,
wobei wenigstens eine Meßanordnung (3, 3.1, 3.2) zur Erzeugung eines zu die sem Spannungsabfall proportionalen Meßsignals (3.S) vorgesehen ist, welches zur Zuordnung der Signalflanken des Sensorsignals (1.S) zu einer Bewegungs richtung der Auswerteeinheit zuführbar ist.
wobei der Motor (M) entsprechend einer gewünschten Bewegungsrichtung ei nerseits mit einer Motorantriebsspannung (UB) und andererseits mit einem Be zugspotential (┴) verbunden ist,
wobei ein Sensor (1) zur Erzeugung eines zu der Anzahl der Umdrehungen des Motors proportionalen Sensorsignals (1.S) und eine Auswerteeinheit (2) zur Zu ordnung der Signalflanken des Sensorsignals (1.S) zu einer Bewegungsrichtung sowie zur Aktualisierung eines Positionszähler (4) entsprechend der einer Be wegungsrichtung zugeordneten Signalflanken vorgesehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß
zum Abschalten des Motors Schaltmittel (S1, S2) vorgesehen sind, die den Mo tor von der Motorantriebsspannung trennen und über wenigstens ein einen Spannungsabfall erzeugendes elektrisches Bauelement, insbesondere eine Diode (D1, D2) oder einen Widerstand (R2, R3, R2.1, R2.2), kurzschließen,
wobei wenigstens eine Meßanordnung (3, 3.1, 3.2) zur Erzeugung eines zu die sem Spannungsabfall proportionalen Meßsignals (3.S) vorgesehen ist, welches zur Zuordnung der Signalflanken des Sensorsignals (1.S) zu einer Bewegungs richtung der Auswerteeinheit zuführbar ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils
zwei elektronische Schaltmittel (S11, S12 sowie S21, S22) mit einem Wick
lungsanschluß des Motors verbunden sind, wobei eines (S11, S12) jeweils mit
der Motorantriebsspannung (UB) und das andere (S21, S22) mit dem Bezugs
potential (┴) verbunden ist,
zum Antreiben des Motors in eine Bewegungsrichtung an einem Wicklungsan schluß das mit der Motorantriebsspannung (UB) verbundene Schaltmittel (S12) und am anderen Wicklungsanschluß das mit dem Bezugspotential (┴) verbun dene Schaltmittel (S21) geschlossen ist, während die anderen Schaltmittel (S11, S22) geöffnet sind,
die beiden auf das Bezugspotential (┴) geschalteten Schaltmittel (S21, S22) in einem Verbindungspunkt verbunden und jeweils durch eine Diode (DI21, DI22) überbrückt sind, die jeweils in Sperrichtung auf den Verbindungspunkt geschal tet ist.
zum Antreiben des Motors in eine Bewegungsrichtung an einem Wicklungsan schluß das mit der Motorantriebsspannung (UB) verbundene Schaltmittel (S12) und am anderen Wicklungsanschluß das mit dem Bezugspotential (┴) verbun dene Schaltmittel (S21) geschlossen ist, während die anderen Schaltmittel (S11, S22) geöffnet sind,
die beiden auf das Bezugspotential (┴) geschalteten Schaltmittel (S21, S22) in einem Verbindungspunkt verbunden und jeweils durch eine Diode (DI21, DI22) überbrückt sind, die jeweils in Sperrichtung auf den Verbindungspunkt geschal tet ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltmittel (S11, S12, S21, S22) im geschlossenen Zustand einen inhären
ten Innenwiderstand (RI) aufweisen und der Spannungsabfall darüber erfaßt
wird.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltmittel (S11-S22) und Dioden (DI11-DI22) ausgebildet sind als Anrei
cherungs-MOSFETs mit einer inhärenten Diode durch eine Source - Substrat
verbindung.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum
Kurzschließen zwischen den beiden auf das Bezugspotential (┴) geschalteten
Schaltmitteln wenigstens ein Meßwiderstand (R2, R3, R2.1, R2.2) vorgesehen ist,
der in (R3) Reihe mit dem Motor (M) innerhalb der Schaltmittel (S1, S2) oder
vom Motor aus parallel (R2, R2.1, R2.2) außerhalb zwischen den Schaltmitteln
(S1, S2) angeordnet ist,
wobei über dem Meßwiderstand (R2, R3) oder den Meßwiderständen
(R2.1, R2.2) eine Meßanordnung (3, 3.1, 3.2) zur Erzeugung wenigstens eines
spannungsproportionalen Meßsignals (3.S) vorgesehen ist, welches zur Zuord
nung der Signalflanken des Sensorsignals (1.S) zu einer Bewegungsrichtung
zuführbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß ein weiterer Meßwiderstand (R1) zwischen Bezugs
potential (┴) und dem Verbindungspunkt geschaltet ist, wobei die Meßanord
nung (3) denjenigen Spannungsabfall (UM1,2) mißt und an die Auswerteeinheit (2)
weitergibt, der einerseits über dem den Spannungsabfall erzeugenden elektri
schen Bauelement und andererseits über dem weiteren Meßwiderstand (R1)
gegen das Bezugspotential (┴) abfällt.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwiderstände (R1, R2, R3, R2.1, R2.2) niederohmig, vorzugsweise klei
ner 1 Ohm, sind.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßwiderstände (R1, R2, R3) als Teil der die Schaltung verbindenden
Leitbahnen ausgeführt sind.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (3, 3.1, 3.2) einen Verstärker mit
einer Offset-Spannung (Uoffset) aufweist, die derart bestimmt ist, daß ein auftre
tender Spannungsabfall zumindest teilweise ins Positive verschoben und von
der Auswerteeinheit (2) nur das positive Signal der Meßanordnung ausgewertet
wird.
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