DE2644324A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer vielzahl von winkelstellungen eines umlaufenden organs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer vielzahl von winkelstellungen eines umlaufenden organs

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DE2644324A1 DE19762644324 DE2644324A DE2644324A1 DE 2644324 A1 DE2644324 A1 DE 2644324A1 DE 19762644324 DE19762644324 DE 19762644324 DE 2644324 A DE2644324 A DE 2644324A DE 2644324 A1 DE2644324 A1 DE 2644324A1
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Description

Fabbrlca I ta Ii ana
Magnet! Marelli S.P.A.
Via GuastalIa 2 Mal land, Itallen (2 181846 IT)
Hanau, den 30. September 1976 Sto/MI - 11 450
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Vielzahl von WInkeIsteI Iungen eines umlaufenden Organs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung einer Vielzahl von Winkelstellungen eines umlaufenden Organs zu einer BezugswinkeIstelIung und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zur Ermittlung von Winkelstellungen eines umlaufenden Organs bekannt, welche auf der Erfassung einer Vielzahl von Impulsen beruhen, die durch besondere Charakteristiken des umlaufenden Organs während dessen Drehung ausgelöst werden. Diese Vorrichtungen erfordern einen Meßwertfühler zur Erfassung einer Bezugslage und mindestens einen weiteren Fühler zum Feststellen der übrigen Winkelstellungen oder von Bruchteilen des Drehwinkels.
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ä/3000/7/76
C 11 450 ) Fabbrica Itallana Magnetl MareIII SpA
Es Ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Winkelstellungen eines umlaufenden Organs verfügbar zu machen, die es ermöglichen, eine beliebige Anzahl von WlnkeIste11ungen In bezug zu einem vorgegebenen Winke Ibezugspunkt unter Verwendung nur eines einzigen einfach aufgebauten Meßfühlers zu erfassen. Dabei sollen die Vorteile einer einfachen Herstellung, einer guten Betriebssicherheit und günstiger Herstel J.ungskosten gegeben sein.
Die Lösung der Aufgabe Ist für jeden Umlauf des Organs durch
- Schaffung sowohl eines alternierenden Bezugssignals bei der WinkeIbezugsI age als auch von alternierenden Lagesignalen, die zu dem Bezugssignal von entgegengesetzter Halbperlode sind,
- Erzeugung eines einseitig gerichteten Bezugssignals und einseitig gerichteterLagesIgnaIe jeweils bei der zweiten Halbwelle des alternierenden Bezugssignals bzw. der Lageslgnale,
- Umwandlung der einseitig gerichteten Lagesignale zu logischen Signalen, die den WInkeIsteIIungen des umlaufenden Organs zu der Bezugslage entsprechen,
- Verwendung des einseitig gerichteten Bezugssignals zur Steuerung der Wiederholung des Zyklus
Charakter is iert.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgend beschriebenen Zeichnung zu entnehmen
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( 11 450 ) Fabbrtca ItaIIana Magnetl MareIII SpA
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Es zeigen:
FIg. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,
FIg. 2 schematisch die Funktionsweise der Vorrichtung nach FIg. 1,
FIg. 3 ein Blockschaltbild eines AusführungsbeIspIels der Vorrichtung nach FIg. 1 und
FIg. 4 schematisch die Funktionswelse der Vorrichtung nach FIg. 3.
In Flg. 1 Ist mit R ein Rad bezeichnet, das ein Winkelbezugselement R und eine Vielzahl von Winkelstellungselementen
R.= > Rk ■·· aufweist. Letztere besitzen untereinander gleiche, a u
jedoch zum Bezugselement R unterschiedliche Merkmale. Beispielsweise Ist R ein Vorsprung In Form eines Zahnes und
R , R. ... sind Ausnehmungen an der Peripherie des Rades R. a D
Mit den Bezugs- und Lageelementen R , R , R. ... steht ein
ο a D
einfach aufgebauter elektromagnetischer Meßfühler A passiver Art In Verbindung, dessen Ausgang unmittelbar an den Eingang einer Unterscheldungs-Begrenzungs-Vorrlchtung D angeschlossen Ist, die Ihrerseits über Leitungen L., L2 mit einem Zähler C verbunden Ist.
Bei jeder Umdrehung des Rads R gibt der Meßfühler A an die Vorrichtung D sowohl ein alternierendes Bezugssignal SR als auch alternierende Lagesignale SP (siehe Flg. 2a) ab. Das Bezugssignal SR entsteht beim Vorbeigang des Vorsprungs R am Meßfühler A und die anderen Signale beim Vorbeigang der Ausnehmungen R , R. , ... vor dem Fühler A. Die alternleren
a D
den Posltlonsslgnale SP weisen zu den alternierenden Bezugsslgnajen SR entgegengesetzte Ha IbweI J en ,auf.
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( 1 1 450 ) Fabbrlca ltallana Magnet! MareIIl SpA
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Wie erwähnt, wird diese unterschiedliche Form durch den
Zahn R und den Ausnehmungen R , R, usw. bewirkt, ο ab
Die Vorrichtung D unterscheidet die eintreffenden alternierenden Signale SP und SR derart, daß an Ihren Ausgängen D und D jeweils gleichgerichtete Signale SPP und SRP (siehe FIg. 2f und 2g) begrenzter Amplitude bei der zweiten Halbwelle der alternierenden Signale SP und SR geliefert werden.
Die Signale SPP und SRP werden jeweils über die an Eingänge E , E des Zählers C angeschlossene Leitung L1 und L_ (FIg. 1) an den Zähler C weItergeIeItet. Der Zähler C zählt die Posltlonssignale SPP, während er durch dje Bezugssignale SRP auf nujI.zurückgeste1It wird, um am Ausgang U logische Signale abzugeben, die die jeweiligen Winkellagen der Elemente R , R ... gegenüber der Winkelbezugslage R angeben.
8 D O
In FIg. 3 Ist ein AusführungsbelspIe I der Unterscheldungs-Begrenzungs-VorrIchtung D dargestellt, bei der das Rad R mit drei Ausnehmungen R., R„ und R, versehen Ist, die gegenüber dem Bezugszahn R um 90°, 180 und 270° versetzt sind. Diese Vorrichtung besitzt eine GIeI ehr!chtungs-Begrenzungs-Brücke PR mit einem Ausgang 1, der mit dem Eingang BS. eines bistabilen Schaltkreises (flip-flop) BS verbunden Ist, und Ausgänge 2 und 3, die mit dem Zähler C über AND-Gates P und P_ verbunden sind. Diese können durch das Ausgangssignal des bistabilen Schaltkreises BS leitend gemacht werden. An den Eingängen 2 und 3 der GIeI ehr!chter-Brücke PR werden die In FIg. 4a gezeigten alternierenden Signale SR und SP gelegt, die denjenigen der FIg. 2a ähnlich sind.
Zwischen den. Ansch Iüssen 1 und 2 der GI elchrl chterbrücke PR liegen die gleichgerichteten und In der Amplitude begrenzten Signale SR und SP vor (siehe FIg. 4b).
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( 11 450 ) Fcbbrlca ItaIIana Magnet! MareIII SpA
Zwischen den Anschlüssen 2 und 0 liegen In Ihrer Amplitude begrenzte positiv gleichgerichtete Halbwellen der SR-und SP-Slgnale Cslehe FIg. 4c) und negativ gleichgerichtete In der Amplitude begrenzte Halbwellen der SR- und SP-SIgnale liegen zwischen den Anschlüssen 3 und 0 vor (siehe FIg. 4d).
Am Ausgang BS des Schaltkreises BS liegen logische Signale vor (siehe Fig. 4e), deren logische Werte sich bei jeder ansteigenden Flanke der an seinen Eingang BS. angelegten Signale ändern. Diese logischen Signale machen die Gates P. und P„ leitend, so daß am Ausgang des Gates P. die Signale SPP (siehe Flg. 4f), die den zweiten Halbwellen der alternierenden Lagesignale SP entsprechen, und am Ausgang des Gates P2 die Signale SRP (siehe Flg. 4g) vorliegen, welche den zweiten Halbwellen der alternierenden Bezugssignale SR entsprechen. Die Signale SPP und SRP, ähnlich denjenigen der Flg. 2f und 2g, werden über Leitungen L. und L am die Eingänge E und E„ des Zählers C angelegt, und zwar die ersteren zum Zählen und die letzteren zur Steuerung der Rückstellung des Zählers.
Bei einem mit drei Ausnehmungen R., R und R, versehenen Rad R genügt es, daß der Zähler C eine Zählkapazität von zwei bit aufweist. In diesem Fall liefern die beiden Ausgänge oC und/5 beim Eintreffen der Signale SPP logische Signale, die die WInkelstelIungen der Elemente R , R , R zu R anzeigen.
Wie In den FIg. 4h und 41 dargestellt Ist, sind die logischen Werte an den Ausgängen o£ und /6 des Zählers C jeweils:
0 0 beim Eintreffen des Signals SRP und entsprechen dem Vorbeilauf des Zahnes R am Meßfühler A;
0 1 beim Eintreffen des ersten Signals SPP und entsprechen dem Vorbellauf der Ausnehmung R1 am Meßfühler A und damit dem Winkel von 90 zwischen dem Zahn R und der Ausnehmung R-;
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S- " ( 1 1 450 )
Fabbrlca Italtana Magnetl Marelll SpA
1 0 beim Eintreffen des zweiten Signals SPP und entsprechen dem Vorbei lauf der Ausnehmung. R„ am Meßfühler A, also dem Winkel von 180° zwischen dem Zahn R und der Aus-
nehmung R ;
1 1 beim Eintreffen des dritten Signals SPP und entsprechen dem Vorbeilauf der Ausnehmung R3 am Meßfühler A, also dem Winkel von 270 zwischen diesen.
Zur Berücksichtigung möglicher Fehler der Signale am Ausgang der bistabilen Schaltung BS weist die Vorrichtung gemäß Flg. 3 noch einen Kontrollzähler CR auf, der mit den Ausgängen der AND-Gates.P. und P„ verbunden ist und mit seinen Ausgängen oC · und β ' In RUckkoppIung an den Eingang der bistabilen Schaltung BS über ein drittes AND-Gate P3 mit umgekehrtem Eingang und ein OR-Gate P4 angeschlossen Ist. Offensichtlich Ist. In diesem Falle auch der Ausgang 1 der Glelchrlchterschaltung PR an den Eingang der bistabilen Schaltung BS über Gate P. angeschlossen.
Bei richtiger Arbeltswelse der Vorrichtung, d. h., wenn der logische Wert des Ausgangssignals der bistabilen Schaltung BS richtig ist, zählt der Zähler CR die von der Leitung L2 abgeleiteten Signale SRP, während er von den von der Leitung L. abgezweigten Signalen SPP auf null zurückgestellt wird, liegen an ihren Ausgängen OC' und /3 ' <tt I e In den Flg. 41 und 4m dargestellten logischen Signale vor, so daß am Ausgang des AND-Gates P, kein Signal gegeben ist und damit das einzige am bistabilen Kreis BS angelegte Signal das von dem Ausgang 1 der Glejchrlchterbrücke PR kommende Signal Ist.
Sollte der logische Wert der bistabilen Schaltung BS nicht richtig sein, sowohl wegen einem zum vorgesehen· Wert entgegengesetzten Anfangswert als auch aufgrund eines nicht richtigen Zählbeginns, erscheinen als Ausgangssignale der AND-Gates Pj und P2 nicht mehr diejenigen der FIg. 4f und .4g und an den Ausgängen <% ' und ./6 ' des Zählers CR treten logische Korrektursignale auf, weiche über das AND-Gate P Imstande sind, den b!stabifen Kreis BS umzuschalten, um den richtigen
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logischen Wert wieder herzustellen.
Zuvor wurde auf ein Rad mit drei Ausnehmungen und auf einen Zähler C mit einer zwei bIt-Kapazitat Bezug genommen, doch besteht darin keine Beschränkung, sondern vielmehr kann die Anzahl der Ausnehmungen und das Zählvermögen erweitert werden.
Es Ist verständlich, daß das Funktionsschema der Unterscheldungs-Begrenzungs-Vorrichtung auch auf andere Art verwirklicht werden kann, vorausgesetzt, daß diese bei Versorgung mit den Signalen SR und SP, die nicht notwendigerweise sinusförmig sein müssen, in der Lage ist, dem Zähler Signale SPP und SRP zuzuführen, die dann denen der FIg. 2f und 2g entsprechen.
Ansprüche:
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Leerseite

Claims (1)

  1. Sftltfr-β ( 11 450)
    Fabbria ltallana Magneti Marelli SpA
    Patentansprüche :
    Verfahren zur Ermittlung einer Anzahl von Winkelstellungen eines umlaufenden Organs zu einer Winkelbezugslage des Organs gekennzeichnet für jeden Umlauf des Organs durch Schaffung sowohl eines alternierenden Bezugssignals bei der Winke Ibezugslage ajs auch von alternierenden Lagesignalen, die zu dem Bezugssignal von entgegengesetzter Halbperiode sind, Erzeugung von einem einseitig gerichteten Bezugssignal und einseitig gerichteten Lagesignalen bei jeweils der zweiten Halbwelle des alternierenden Bezugssignal und der Lagesignale, Umwandlung der einseitig gerichteten Lagesignale zu logischen Signalen, die den WInkeIsteI Iungen des umlaufenden Organs zu der Bezugslage entsprechen, und Verwendung des einseitig gerichteten Bezugssignals zur Steuerung der Widerholung des Zyklus.
    Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein umlaufendes Organ (R) versehen mit einem Bezugselement (R ) und einer Vielzahl von WinkelstelIungselementen (R , R ), die untereinander gleiche, jedoch zum..Bezugs-
    3 D
    element verschiedene Merkmale aufweisen, ein Eingangsmeßfühler (A), der mit dem Bezugselement (RQ) und den Winkelstellungselementen (Rg, R.) In Verbindung steht und ausgebildet Ist, um bei jeder Umdrehung des umlaufenden Organs sowohl ein alternierendes Bezugssignal (SR) als auch alternierende Lagesignale (SP) entgegengesetzter Halbperlode zu liefern, eine Untersctie! dungs-Begrenzungs-Vorrlchtung (D), die mit dem Meßfühler (A) verbunden ist und bei jedem Umlauf des umlaufenden Organs an einen ersten Ausgang (D1) elnseltjg gerichtete Lagesignale (SPP) entsprechend der zweiten Halbwollen der alter-
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    ( 1 1 450 ) Fabbrica ltaliana Magneti Marelli SpA
    nierenden Lagesignale (SP) und an einem zweiten Ausgang (D ) ein einseitig gerichtetes Bezugssignal (SRP) bei der zweiten Halbwelle des alternierenden Bezugssignals (SR) abgibt, und ein Zähler (C) vorhanden sind, der die einseitig gerichteten Lagesignale iSPP) zählt, um am Ausgang (U) logische Signale zu liefern, die die WinkeIsteI Iungen des umlaufenden Organs angeben, und der durch das einseitig gerichtete Bezugssignal (SRP) zur Wiederholung des Zyklus steuerbar bzw. auf null stellbar ist. (Fig. 1 und 2).
    Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidungs-Begrenzungs-Vorrichtung (D) eine Gleichrichterschaltung (PR), der die Bezugssignale (SR) und die Lagesignale (SP) zuführbar sind und die gegenüber der Masse an einem ersten Anschluß (1) die beiden gleichgerichteten Halbwellen der alternierenden Eingangssignale (SR-SP) und an einem zweiten (2) und einem dritten (3) Anschluß jeweils die positiv und negativ gleichgerichteten Halbwellen der alternierenden Eingangssignale (SR-SP) liefert, einen bistabilen Schaltkreis (flip-flop) (BS), an dessen Eingang (BS ) die am ersten Anschluß der Gleichrichterschaltung vorliegenden Signale zuführbar sind und der am Ausgang (BS2) ein Signal liefert, dessen logischer Wert bei jeder ansteigenden Flanke der an seinen Eingang angelegten Signale wechselt, und zwei AND-Gates (P., P„) umfaßt, an die jeweils die vom zweiten und dritten Anschluß der Gleichrichterschaltung gelieferten Signale (PR) angelegt sind und die vom Ausgangssignal der bistabilen Schaltung (BS) derart leitend schaltbar sind, daß am Ausgang eines Gates (P,.) einseitig gerichtete Lagesjgnale (SPP), welche der zweiten Halbwelle der alternierenden Lagesignale (SP) entsprechen und vom Zähler (C) zählbar sind, und am Ausgang des anderen Gates (P_) einseitig gerichtete BezugssignaIe (SRP) vorliegen, welche der zweiten Halbwelle der alternierenden Bezugssignale (SR) entsprechen, die bei jedem Zyklus den Zähler (Fig. und 4) auf null zurückverstellen.
    709816/0777 - io -
    -0 ( 1 1 450 ) Fabbrica Italfana Magnetl Marelll SpA
    Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e kennzeichnet, daß zusätzlich eine Kontrollvorrichtung für den logischen Ausgangswert der bistabilen Schaltung (BS) vorhanden ist, welche in Rückkopplung an den Eingang der Schaltung angeschlossen ist, um dieser ein Korrektursignal zu liefern, wenn der Ausgangswert nicht richtig ist.
    Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e kennzei chnet, daß die Kontrol!vorrichtung einen Zähler (CR) aufweist, der mit seinem Eingang an den Ausgang der beiden AND-Gates (P1* P?) und mit dem Ausgang an die bistabile Schaltung (BS) über ein AND-Gate (P3) und ein OR-Gate (P ) angeschlossen ist.
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DE19762644324 1975-10-10 1976-10-01 Verfahren und vorrichtung zur ermittlung einer vielzahl von winkelstellungen eines umlaufenden organs Withdrawn DE2644324A1 (de)

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