DE2621179C2

DE2621179C2 - Schaltungsanordnung zur Erfassung der Drehrichtung rotierender Teile

Info

Publication number: DE2621179C2
Application number: DE19762621179
Authority: DE
Inventors: Klaus 1000 Berlin Bajorat
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1976-05-11
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1982-04-29
Also published as: DE2621179A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine ichaltungsanordnung zur Drehrichtungserfassung rotierender Teile, insbesondere des Läufers einer elektrischen Maschine, bei denen zunächst ein Raster mehrphasig optoelektronisch, elektrostatisch oder magnetoelektrisch abgetaste* wird und dann die dabei erhaltenen Signale über eine Auswertlogik zu einem die Drehrichtung angebenden Signal verknüpft werden, wobei drei um jeweils 120° el zueinander versetzte Abtaster die gleichnamige Flanke eines Rastersignals erfassen.

Durch die DE-AS 12 14 455 ist eine Schaltungsanordnung mit Fotoleitern zur Ermittlung von Häufigkeit und Bewegungsrichtung von Lichthindernissen bekanntgeworden, bei der drei Fotoleiter nacheinander belichtet bzw. abgedeckt werden und die so gewonnenen L.ipulse einer Auswerteschaltung zugeführt werden: die Drehrichtungsermittlung erfolgt mit Hilfe aufladbaren und über Widerstände entladbaren Kondensators. Diese Schaltungsanordnung besitzt den Nachteil, daß für die Auswerteeinheiten (Doppeltransistor-Schaltverstärker tztiift>n\ aiic Qvrnm&*Ti0arunAr*n (rjpsphp Piarpnc/*haftpn gefordert werden müssen. Ferner existieren Drehzahlansprechgrenzein.

Es ist ferner durch die CH-PS 4 76 307 eine Schaltung zur Ermittlung einer Drehgeschwindigkeit bekanntgeworden, bei der drei Verstärkerstufen für drei um 120° versetzte Signale drei bistabile- Kippstufen (Speicher) nachgeschaltet sind, deren Signale über eine Logik Schmitt-Triggern zugeführt werden. Nach anschließender Verstärkung ergibt sich die Drehrichtungsdiskriminierung. Der Aufwand für die Schaltung ist beträchtlich.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zur Drehrichtungserfassung anzugeben, bei der an die Auswerteeinheit keine besonderen Forderungen aus Symmetriegründen gestellt werden und die keine Drehzahlansprechgrenzen besitzt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Flanken jewefls über eine monostabile Kippstufe als Puls auf elektronische Speicher gegeben werden, daß durch den Puls einer ersten dieser

ίο Kippstufen zwei Speicher gesetzt und je einer der Speicher durch die Pulse je einer der beiden ar. deren Kippstufen zurückgesetzt wird und daß die Ausgangssignale der beiden Speicher jeweils über ein NAND-Gatter mit dem komplementären Kippstufenpuls der nicht auf den jeweiligen Speicher arbeitenden Kippstufe logisch verknüpft den Eingängen eines dritten Speichers zugeführt werden und an einem seiner Ausgänge ein die Drehrichtung anzeigendes statisches Signal abgenommen wird.

Da die Flanken der Abtastsignale zur Auswertung herangezogen werden, ist die Form der Signale ohne Bedeutung; im Grunde können die Abtastsignale sogar zu Nadelimpulsen ausarten, ohne daß dieses Einfluß auf die Auswertlogik besitzt. Extreme Lageveränderungen des rotierenden Rasters in bezug auf die Drehachse des rotierenden Teiles sind möglich, soweit die Nadeln nicht koinzidieren oder gar sich in ihrer zeitlichen Folge umkehren. Wichtig ist lediglich, daß entweder nur die positiven oder nur die negativen, aiso stets die gleichnamigen Flanken der Abtastsignale erfaßt werden und daß die von den Kippstufen gelieferten Pulse zeitlich lang genug sind, um die Speicher zu setzen.

Werden in Ausbildung der Erfindung die die beiden Speicher setzenden bzw. zunicksetzenden Kippstufenpulse zusätzlich sämtlich über ein NAND-Gatter verknüpft auf einen Digital-Analogwandler gegeben, ist gleichzeitig über die Drehrichtungserfassung auch eine drehzahlproportionale Größe des rotierenden Teiles erhaltbar. Das Gatter liefert dem Wandler dabei Pulse

•Ό dreifacher Frequenz, so daß von der Spannung an dessen Ausgang sehr genau auf die l>ehzahl geschlossen werden kann.

Die Erfindung soll beispielsweise im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der Auswertlogik und

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf der Pulse im Zuge der Auswertung.

In der F i g. 1 sind drei monostabile Kippstufen K1, K 2 und K 3 dargestellt, deren Eingänge mit Signalen 1.

so 2,3 in jeweils 120° el Abstand voneinander pro Periode beaufschlagt werden. Die Signale 1, 2 und 3 werden durch optoelektronische bzw. magnetoelektrische Abtastung eines (nicht dargestellten), z. B. mit dem Rotor einer elektrischen Maschine rotierenden Rasters von drei jeweils zueinander um 120° el versetzten Abtastern geliefert. Die Kippstufen sprechen auf z. B. alle «rtcitiypn Planlrntt. vier Qicrnalp an t*ntQnr/*nht>nA /ipn

Nadelimpulsen i, % 5.
Die zeitliche Folge der Signale und ihre Form ist :n F^:g. 2 dargestellt. Zu den Signalen 1, 2 und 3 ist zu erkennen, daß diese sogar entsprechend der Pfeilrichtung zu Nadeiimpuisen zusammenschrumpfen können, ohne daß dadurch für die Auswertung nachteilige Folgen entstehen, wie im weiteren ersichtlich wird.

Die Kippstufe K i wird durch das Signal 1 aktiviert und setzt mit dem Puls ί zwei Speieber S1 und 52. Der Speicher 51 wird durch einen PuI* 2"zurückgesetzt, der von der Kippstufe K 2 aufgrund des Signais 2 erzeugt

wird. Ebenso wird der Speicher 52 durch einen Puls 3 zurückgesetzt der von der Kippstufe K 3 aufgrund des Signals 3 erzeugt wird.

Der Ausgang des Speichers 51 arbeitet auf ein NAND-Gatter Gl. Das NAND-Gatter Gi erhält mithin die Signale vom SpxfL Es verknüpft diese mit dem komplementären Puls 3 der Kippstufe K 3, also derjenigen Kippstufe, die nicht auf dem Speicher 51 arbeitet Der Ausgang des NAND-Gatters G1 ist mit dem einen Eingang eines dritten Speichers 53 verbunden. Werden nun die Signale 1,2 und 3 in dieser Folge, d. h. bei einer positiven Drehrichtung von den (nicht dargestellten) Abtastern erfaßt ergibt sich infolge der logischen Verknüpfung an eine-n Ausgang des Speichers 53 ein H-Pege! als statisches Si^al für die positive Drehrichtung.

Entsprechend arbeitet der Speicher ^C3 auf ein zweites NAND-Gatter G% das das vom Speicherausgang gelieferte Signal SpT/3 mit *. ~\ komplementären FuIs 2 der Kippstufe K 2 verknust. Das Gatter G2 ist mit dem anderen Eingang ätz Speichers 53 verbunden, an dessen anderen Ausgang bei negativer Drehrichtung, also bei einer Signalfolge 1, 3, 2 an den Eingängen der Kippstufen Ki, K 2 und K 3, ein Η-Pegel als statisches Signal ansteht

Die Pulse T, % 3 der drei Kippstufen K1, K 2 und K 3 sind zusätzlich sämtlich einem Gatter G 3 zugeführt, an dessen Ausgang Pulse der 3fachen Drehfrequenz abnehmbar sind. Diese Impulsfolge wird einem Digitai-Analog-Wandler D/A eingegeben, an dessen sgang eine drehzahlproportionale Spannung, z. B. als stwert für die Drehzahlregelung der elektrischen Maschine, ansteht

Wie sich zeigt, ist die Form der Signale 1,2 und 3 für die Auswertung ohne Interesse, da nur deren gleichnamige Flanken zur Aktivierung der Kippstufen Ki, K 2 und K 3 vonnöten sind. Ungleichmäßigkeiien der Rasterausbildung und evtL Exzentrizitäten des Raster¹; sind ohne Bedeutung, solange keine derartige Verschiebung der Nadelimpulse i, 2, 3 eintritt, daß sie koinzidieren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Drehrichtungserfassung rotierender Teile, insbesondere des Läufers einer elektrischen Maschine, bei denen zunächst ein Raster mehrphasig optoelektronisch, elektrostatisch oder magnetoelektrisch abgetastet wird, und dann die dabei erhaltenen Signale über eine Auswertlogik zu einem die Drehrichtung angebenden Signal verknüpft werden, wobei drei um jeweils 120° el zueinander versetzte Abtaster die gleichnamige Flanke eines Rastersignals erfassen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken jeweils über eine monostabile Kippstufe als Puls auf elektronische Speicher gegeben werden, daß durch den Puls einer ersten dieser Kippstufen zwei Speicher gesetzt und je einer der Speicher durch die Pulse je einer der beiden anderen Kippstufen zurückgesetzt wird und daß die Ausgangssignaie der beiden Speicher jeweils über ein NAND-Gatter mit dem komplementären Kippstufenpr.; der nicht auf den jeweiligen Speie»- - r arbeitenden lCippstufe logisch verknüpft den Lu. gangen eines dritten Speichers zugeführt werden und an einem seiner Ausgänge ein die Drehrichtung anzeigendes statisches Signal abgenommen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Speicher setzenden bzw. zurücksetzenden Kippstufenpulse sämtlich über ein NAND-Gatter verknüpft auf einen Digital-Analogwandler gegeben werden.