DE2160880C3 - Verfahren zur Umwandlung digitaler Meßwerte bei Weg- und Winkelmessungen in Signale mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung digitaler Ausgangssignale inkrementaler Wegoder Winkelmeßsysteme in Wechselspannungssignale mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel.

Es sind bereits Wegmeßsysteme bekannt, die zur Anzeige der Wegverschiebung von Meßobjekten zwei Wechselspannungen liefern, die sich proportional der Wegverschiebung in ihrem Phasenwinkel relativ zu einander verschieben. Bei diesen bekannten Systemen erfolgt eine direkte stetige Umsetzung der Meßgröße in eine proportionale Phasenverschiebung, z. B. auf induktivem oder optischem Wege. Die Wegverschiebung, die einer Phasenverschiebung von 360° entspricht, ist im allgemeinen gerätebedingt relativ groß. Will man solche Geräte für Feinmessungen einsetzen, so stößt man bezüglich der Phasenstabilität auf erhebliche Schwierigkeiten. Diesen Nachteilen der beschränkten Anwendungsmöglichkeiten steht entgegen, daß sich die gelieferten Signale gut speichern und relativ störungsfrei verarbeiten lassen.

Auch sind inkremental Meßsysteme bekannt, bei denen digitale Signale sehr hoher Auflösung erzeugt werden. Sie erbringen die in der Feinmeßtechnik nötige Genauigkeit, jedoch mit dem Nachteil, daß ihre Ausgangssignale sich nur mit hohem Aufwand speiehern und störsicher verarbeiten lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zum Umsetzen der beim Messen von Längen oder Winkeln anfallenden Signale zu schaffen derart, daß die günstigen Eigenschaften der vorgenannten Gerätearten, nämlich einerseits hohe Auflösung mit andererseits guter Speicherarbeit und störsicherer Verarbeitung, gepaart werden. Damit sind die oben aufgezeigten Nachteile der bekannten Geräte vermieden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zut Umwandlung digitaler Ausgangssignale inkrementaler Weg- oder Winkelmeßsysteme in phasenmodulierte Wechselspannungssignale. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die von einem inkrementalen Meßsystem abgegebenen, in ihrer Phasenlage um einen festen Betrag gegeneinander verschobenen Ausgangssignale nach einer Rechteckverformung über eine Verknüpfungslogik Tore ansteuern, deren zweiten Eingängen ebenfalls in ihrer Phase um feste Beträge gegeneinander versetzte Signale eines Generators zugeführt werden und daß die Ein-

gänge dieser Torstufen verknüpft und einem zählenden Frequenzuntersetzer zugeführt werden, dessen Ausgangssignale zusammen mit einem vom selben Generator direkt abgeleiteten, nicht phasenverschobenen, aber ebenfalls frequenzuntersetzten Signal das

gewünschte Signalpaar mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel bilden.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Funktionsschemen zur Erläuterung des neuen Verfahrens dargestellt. Es zeigt

so Fig. 1 das Grundprinzip einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 eine praktische Ausführungsform für diese Einrichtung,

Fig.3 die Anwendung dieser Einrichtung bei

»5 einem Vor-Rückwärts-Zähler mit Ziffernanzeige.

In F i g. 1 sind mit den Bezugszeichen a, b die beiden in ihrer Phasenlage um einen testen Betrag gegeneinander versehenen Signalphasen eines nicht mit dargestellten statischen Gebers bezeichnet, die in

phasenmodulierte Ausgangssignale mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel umgewandelt werden sollen. Diese Signalphasen α, b werden einer Schaltlogik 2 zugeführt, deren vier Ausgangssignale Tore 9 bis 12 ansteuern. An diesen Toren

liegen vier gegeneinander um μ 90° phasenverschobene Wechselspannungen hoher Frequenz an, die von einem Phasenglied 4 geliefert werden, das von einem Generators angesteuert wird. Die vier Ausgänge der Torstufen 9 bis 12 sind alle zusammen an eine Klemme Q_x geschaltet, so daß ihre AusgangssignaJe summiert und dann einem zählenden Frequenzuntersetzer 7 zugeführt werden. Die vom Phasenglied 4 gelieferte hochfrequente Wechselspannung mit der Phasenverschiebung 0° wird über eine Klemme Q₀ einem zweiten zählenden Frequenzuntersetzer 6 zugeführt, so daß an den beiden Ausgängen Q_n', Q₁' der beiden Frequenzuntersetzer 6, 7 das gewünschte in seiner gegenseitigen Phasenlage zueinander modulierte Signalpaar ansteht.

Da die beiden Signale α, b des statischen Gebers im Verlauf der Weg- oder Winkelmessung am Eingang der Schaltlogik 2 in ihrer Phase zeitlich versetzt einlaufen, ergeben sich für α und b nacheinander die Kombinationen: ein-ein, aus-ein, aus-aus, ein-aus. Jede dieser Kombinationen steuert eine und nur eine der Torstufen 9 bis 12 auf. Im Gegensalz zu den Signalphasen α, b. die ihre relative Phasenlage zueinander nicht ändern, springt die relative Phase des analogen Ausgangssignalpaares Q_n', Q₁' beim Übergang der digitalen Eingangssignale a, b von einer der obengenannten Kombinationen zur nächsten um einen durch die Untersetzung der Glieder 6, 7 bzw. die Frequenz des Generators 3 bestimmten kleinen Betrag. Diese Phasensprünge können an den niederfrequenten Signalen Q₀', Q₁ natürlich im allgemeinen nicht sofort erkannt werden, sondern erst dann, wenn z. B. der Polaritätswechsel von Q/ früher oder später erfolgt, als nach der unmodulierten Perioden-

io

lauer von Q₁ zu erwarten ist. Da zusätzliche, vom Umschalten von einem Tor zum nächsten herrührec.de Impulse an der Klemme Q₁' Zählfehler hervorrufen würden, muß dafür Sorge getragen werden, daß diese Umschaltung nur im Takt der normalen Zählflanken stattfindet.

Eine Anordnung für derartige synchrone Umschaltungen ist in F i g. 2 mit logischen Schaltelementen im einzelnen dargestellt. Die mit den Bezugszeichen 42, 43, 44 bezeichneten /^-bistabilen Flipflops bilden zusammen das Phasenglied4 (Fig. 1), die y/C-bistabilen Flipflops 5, 6 nebst den Invertern 7, 8 entsprechen im wesentlichen der Schaltlogik 2 (F i g. 1) und die nachgeschalteten NAND-Gatter 14 den Toren9 bis 12 (Fig. 1). Diese NAND-Gatter sind durch ein weiteres NAND-Gatter 13 zum Ausgang Q₁ zusammengeschaltet. Die Signale a, b sind zusammen mit durch die Inverter 7, 8 erzeugten Gegentaktsignalen an die Vorbereitungseingunge J und K der Flipflops 5, 6 gelegt. Eine Änderung der Polarität (Phasenübergang) der Signale a, fa wird erst mit Eintreffen der darauffolgenden aktiven Taktflanke vom Generator 3 her an den Takteingängen der Flipflops 5, 6 auf deren Ausgänge weitergeschoben. Diese Ausgänge behalten den so entstandenen Zustand dann unabhängig von weiteren HF-Taktflanken bis zum nächsten Phasenübergang von a, b bei. rv» ci;riflr,n« 42 4.V 44 bewirken außer der Pl SSsSSSr^SS

Generators 3 synchrones ^™f_sSeines Schiebetes Signal vorliegt ^^^fjZ* Ausgang

ttg vierfach höhere Signal 4 X Q₀ al __,- herausgeführt Demgemäß w,rd^ phasenmodulierte Signal J₁ jb« ^ ^ ^ ^

65, 66 .--in t) O vergleichbare Signale zu

³°

die Takteingänge von 42, 43, 44 über eine Taktlei- gezeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Umwandlung digitaler Ausgangssignalc inkrementaler Weg- oder Winkelmeßsysteme in Wechselspannungssignale mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem inkrementalen Meßsystem abgegebenen, in ihrer Phasenlage um einen festen Betrag gegeneinander verschobenen Ausgangssignale (a, b) nach einer Rechteckverformung über eine Verknüpf ungsiogik (2) Tore (9 bis 12) ansteuern, deren zweiten Eingängen ebenfalls in ihrer Phase um feste Beträge gegeneinander versetzte Signale eines Generators (3) zugeführt werden und daß die Ausgänge dieser Torstufen verknüpft und einem zählenden Frequenzuntersetzer (7) zugeführt werden, dessen Ausgangssignale zusammen mit einem vom selben Generator (3) direkt abgeleiteten, nicht phasenverschobenen, aber ebenfalls frequenzuntersetzten Signal das gewünschte Signalpaar (0'_o, Q\) mit sich relativ zueinander verschiebendem Phasenwinkel bilden.