DE3001908C2 - Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine - Google Patents
Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer MaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine
zwischen einer Bezugswinkelstellung der Welle und der Winkelstellung zum Zeitpunkt des Eintretens einer von
der Funktion der Maschine verursachten Erscheinung, wobei mindestens ein auf die Bezugswinkelstellung ansprechender
Geber vorgesehen ist und ein weiterer Geber vorhanden ist, welcher bei Eintritt der maschinencharakterisiischen
Erscheinung mehrere Impulse, darunter auch Störimpulse, aussendet, die einer Auswerteeinheit
zuführbar sind, weiche aus dem Zeitintervall zwischen Bezugswinkelstellung und maschinencharakteristischer
Erscheinung ein winkelproportionales Signal erzeugt, und bei der der von der maschinencharakteristischen
Erscheinung beeinflußte Geber mit einem Eingang eines !Comparators in Verbindung steht, an
dessen zweitem Eingang ein seine Ansprechschwelle definierendes Signal ansteht
Ein Problem bei derartigen Einrichtungen liegt in der Erzeugung des von einem maschinencharakteristischen
Ereignis, wie z. B. dem Druck in der Einspritzleitung, abgeleiteten Triggersignales, welches zusammen mit einem
zweiten Triggersignal, das einer definierten Winkelstellung der Kurbelwelle entspricht, zur Bildung des
auszuzählenden Torsignales herangezogen wird. Das aus der Druckkurve gewonnene Triggersignal sollte im
idealfall zum Zeitpunkt des pro Arbeitszyklus erstmalig auftretenden Druckanstieges in der Einspritzleitung erzeugt
werden. Es ist jedoch, um Mehrfachtriggerungen zu vermeiden, die z. B. durch immer vorhandene Störsignale
vor dem eigentlichen Druckanstieg ausgelöst werden können, notwendig, den Triggerinipuls erst bei
Überschreiten einer bestimmten Druckschwelle in der Einspritzleitung zu erzeugen. Dies ist, wie die bisher
bekannten Lösungen zeigen, ohne weiteres möglich, indem ein Spannungskomparator verwendet wird, welcher
vom aufbereiteten Einspritzleitungsdrucksignal angesteuert wird, wobei der Ansprechpegel über dem
Pegel der vor dem Druckanstieg vorhandenen Störungen liegt. Sind die Störungen vor dem Druckanstieg
jedoch groß, so muß der Ansprechpegel des !Comparators groß gewählt werden, wodurch man sich aber sehr
weit von der Idealforderung, beim eintretenden Druckanstieg einen Triggerimpuls zu erzeugen, entfernt. Eine
Störung ist definitionsgemäß dann vorhanden, wenn eine bestimmte Schwelle, z. B. ein Druckwert, überschritten
wird und vor dem eigentlichen Eintritt des maschinencharakteristischen Ereignisses, z, B. eines Druckanstieges,
wieder unterschritten wird.
Weiters wurde durch die DE-OS 23 47 800 bereits vorgeschlagen, dem Signalgeber einen Integrator nachzuschalten,
und den letzteren mit einem Schwellwertschalter zu verbinden. Dadurch lassen sich Störimpulse,
deren Spannungs-Zeitflächen unter einer bestimmten Größe, eben der Ansprtchschwelle des Schwellwertschalters,
liegen, unterdrücken. Praktisch eignet sich diese Anordnung jedoch nur für Fälle, in denen nur sehr
kurzzeitige Störsignale mit hohem Spannungspege! auftreten, z. B. auf längeren Übertragungsleitungen eingestreute
Störsignale. Der Nachteil einer derartigen Schaltungsanordnung liegt auch darin, daß die Auswertung
des Nutzsignales mit einer Verzögerung erfolgt, die von der gewählten auf die Größe der Spannungs-Zeitfläche
der zu unterdrückenden Signale abgestimmten Ansprechschwelle abhängt Dabei ist aber die Verzögerung
keineswegs im Hinblick auf ihre Zeitdauer bestimmt, da diese davon abhängt, welche Kurvenform
das einlangende Signal aufweist.
Weit.ers wurde durch die DE-OS 25 10 113 ein Verfahren
zum digitalen Messen einer Wegstrecke vorgeschlagen, bei dem die Wegstrecke in !nkremente unterteilt
wird und ein Abtastorgan bei einer Relativbewegung längs des Weges pro Weginkrcment einen Impuls
erzeugt, der in einem Zähler gezählt wird. Dabei ist die Anzahl der Impulse proportional der Weglänge. Weiters
sind zum Zwecke der Bewegv .£srichtungserkennung
zwei Abiasispuren mit jeweils einem Abtasiorgan
vorhanden, wobei mit einer relativ aufwendigen Methode — so sind im bekannten Falle pro sinusförmigem
Abtastsignal zwei Komparatoren vorhanden aus deren Signale durch logisches Verknüpfen der 2x2 Komparatorsignale
Zählimpulse und ein Bewegungsrichtungssignal
erzeugt werden — erfolgt die Auswertung der Signale zwecks Wegmessung.
Bei diesem bekannten Verfahren wi;d mit zwei Sensoren
ein exakt definiertes Muster abgetastet, wobei nur wenige, wenn überhaupt, Störsignale auftreten. Um die
letzteren auszufiltern werden im bekannten Falle Komparatoren mit hohen Schweilwertpegeln zwischen den
Abtastorganen und der Auswerteschaltung zwischengeschaltet.
Dadurch ergibt sich aber bei einer Drehwinkelmessung der eingangs erwähnten Art der Nachteil einer
großen Verzögerung des Startes einea AuöwerU'zyklus
gegenüber dem Eintritt des maschinencharakteristisehen Ereignisses, wobei die Verzögerung von der Steilheit
des Anstieges des das maschinencharakteristische Ereignis kennzeichnenden Signales abhängt, die von einer
Reihe oft nur schwer erfaßbarer Faktoien abhängt. Damit läßt sich auf diesem Wege nur ein bescheidenes
Maß an Genauigkeit der Drehwinkelmessung erreichen. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu
schaffen, die es erlaubt, auch bei großen Störungen vor dem eigentlichen, den Eintritt eines maschinencharakteristischen
Ereignisses anzeigenden Signales, einen Triggerimpuls zu generieren, der den Idealvorstellungen so
nahe wie möglich kommt. Die Lösung dieses Problemes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in an sich
bekannter Weise die Auswerteeinheit mit einer die Ausgangssignale des einen auch von Störsignalen überschreitbaren
Schwdlwert aufweisenden Komparators mit jenen einer Erkennungsschaltung verknüpfenden
Logikschaltung verbunden ist, und daß die Auswerteeinheit von den Flanken der Ausgangssignale des Komparators
gesteuert ist, wobei das letzte Überschreiten des Schwellwertes am Eingang des Komparators — vor
dem Auftreten des Ausgangssignsls der Erke.inungsschaltung, welches einer maschinencharakteristischen
Erscheinung entspricht — als Startsignal für den Auswertevorgang zur Bestimmung des Drehwinkels in der
Auswerteeinheit dient.
Vom Komparatorausgang wird sich jedesmal auch beim Auftreten einer Störung beim Überschreiten des
Ansprechpegels der Ausgangspegel des Komparators
ζ. B. von »low« auf »high« und beim Unterschreiten des Ansprechpegels von »high» auf »low« bewegen. Es ist
daher möglich, bei jedem Übergang des Komparatorausgangspegels von »low« auf »high« mit Hilfe der
nachgeschalteten Logik einen Auswertevorgang zu starten und bei jedem Übergang des Komparatorausgangspegels
von »high« auf »low« zu stoppen und zurückzusetzen. Dieser Vorgang kann sich solange wiederholen,
bis der Pegelübergang am Komparatorausgang von »low« auf »high« nicht mehr durch eine Störung,
sondern vom eigentlichen maschinencharakteristischen Signal z. B. vom Druckanstieg in der Einspritzleitung,
verursacht wird, wobei in diesem Falle das Ausgangssignal der Erkennungsschaltung über die Logikschaltung
für die Aufrechterhaltung des Auswertevorganges sorgen kann bis das Bezugswinkelsignal diesen
beendet.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen ist es möglich, den Schweiiwert für den Komparator
niedrig zu halten, wodurch der Auswertevorgang bereits unmittelbar nach dem Eintreffen eines Signales
beginnen kann. Weiters ist es durch die Erkennungsschaltung während der Auswertung möglich, festzustellen,
ob es sich um ein Störsignal handelt oder nicht, wobei in ersterem Falle der Vorgang entweder wieder
zurückgesetzt wird oder aber erst gar nicht gestartet wird. In letzterem Falle ist es möglich, die Auswertung
eines einlangenden Signales um eine bestimmte Zeitdauer zu verzögern, während der eine Überprüfung, ob
es sich um ein Nutzsignal handelt oder nicht, möglich ist und das Bezugswinkeisignal um die gleiche Zeitdauer zu
verzögern. Damit ist sichergestellt, daß bei der Messung die Zeitspanne zwischen dem Beginn des maschinencharakteristischen
Signales und dem Bezugswinkelsignal, das z. B. durch den oberen Totpunkt eines Kolbens eines
Motors ausgelöst wird, berücksichtigt wird.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die Ausv/erteeinheit
im wesentlichen aus einem Zähler besteht, dessen Zähleingang Winkelgrößen zugeordnete Signale zuführbar
sind, und der durch ein einem Überschreiten der Ansprechschwelle entsprechendes Signal des einen einen
niedrigen auch von Störsignalen überschreitbaren Schwellwert aufweisenden Komparators freigebbar
und durch Rücksetzsignale, die vorzugsweise von den einem Unterschreiten der Ansprechschwelle des Komparators
entsprechenden Signalen abgeleitet sind auf Null rücksetzbar ist und daß der Zählvorgang nach Auftreten
des Erkennungssignales aufrecht erhalten bleibt und mit dem Auftreten das Bezugswinkelsignales bzw.
eines von diesem ausgelösten Signales endet. In diesem Falle zeichnet sich die Auswerteschaltung durch besondere
Einfachheit und Funktionssicherheit aus.
Weiters ist es auch möglich, daß die Auswerteeinheit aus einem Computer besteht, wobei sich in diesem Falle
Vorteile im Hinblick auf die weitere Auswertung des ermittelten Winkelwertes ergeben.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Erkennungsschaltung
durch einen zusätzlichen Komparator, dessen einer Eingang mit dem Eingang des den Zähler
freigebenden und gegebenenfalls auch zurückstellenden Komparators verbunden ist und dessen Ansprechschwelle
über jener des letzteren liegt, sowie einen diesem nachgeschalteten monostabilen Multivibrator gebildet
ist. Damit ist es auf sehr einfache und zuverlässige
Weise möglich, das maschinencharakteristische Signal zu erkennen, wobei die Ansprechschwelle relativ hoch
gewählt werden kann, sodaß die vor dem eigentlichen maschinencharakteristischen Signal auftretenden .Störsignale
mit Sicherheit zu keiner Änderung des Schaltzustandes des Komparators der Erkennungsschalcung führen.
Der nachgeschaltete monostabile Multivibrator wiederum stellt sicher, daß pro Arbeitszyklus nur ein
Signal zur Logikschaltung abgegeben wird und nicht durch Reflexionen hervorgerufene nach dem maschinencharakteristischen
Signal auftretende Störsignale, die beträchtliche Pegelwerte erreichen können, die Logik
beeinflussen.
Es bestehen aber auch noch weitere Möglichkeiten zur Ausbildung einer Erkennungsschaltung. So kann
diese gegebenenfalls durch ein Differenzierglied gebildet sein, welches ein vom Anstieg des Signalpegels abhängiges
Signal liefert, das sowohl nach seinem Pegelwert oder nach einer bestimmten Mindestdauer untersucht
werden kann, wodurch es möglich ist, das maschinencharakteristische Signal von Störsignalen zu unterscheiden
und im crsieren FsIIc cm Signa! an die Logik
schaltung abzugeben. Außerdem ist es in manchen Fällen auch möglich, Störsignale allein durch die Tatsache,
daß sie eine bestimmte Mindestdauer unterschreiten, als solche zu erkennen.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die Erkennungsschaltung
durch einen zusätzlichen Komparator, dessen einer Eingang mit dem Eingang des den Zähler freigebenden und
gegebenenfalls auch zurückstellenden Komparators mit niedrigem Schwellwert verbunden ist und dessen Ansprechschwelle
über jener des letzteren liegt, sowie einem dem zusätzlichen Komparator nachgeschalteten
Schalter eines Konstantspannungs-lntegrators gebildet
ist, welcher Schalter den Konstantspannungs-Integrator je nach Schaltzustand des vorgeschalteten zusätzlichen
Komparators zurückstellt und blockiert oder freigibt und der Ausgang des Integrators mit dem ersten Eingang
eines weiteren Komparators und einem Spitzenwertspeicher verbunden ist, dem ein mit seiner Mittelanzapfung
mit dem zweiten Eingang des weiteren Komparators verbundener Spannungsteiler nachgeschaltet
ist. Das Referenzsignal für den Komparator und gegebenenfalls auch für jenen der Erkennungsschaltung
kann sowohl vom Spitzenwert des maschinencharakteristischen Signales als auch von einem absoluten Wert
abgeleitet werden.
Außerdem kann auch vorgesehen sein, daß die Erkennungsschaltung durch einen zusätzlichen Komparator
dessen einer Eingang mit dem Eingang des einen einen niedrigen Schwellwert aufweisenden Komparator verbunden
ist und dessen Ansprechschwelle über jener des letzteren liegt, sowie einem den Ausgang des zusätzlichen
Komparators mit dem Ausgang eines dem Komparator mit niedrigem Schwellwert nachgeschalteten
Zeitglied, vorzugsweise einen wiedertriggerbaren MuI-tivibrator verknüpfenden UND-Glied gebildet ist, welches
den die Auswerteeinheit bildenden Zähler freigibt und eine Korrekturschaltung vorgesehen ist, v/elche das
durch das Zeitglied bedingte verzögerte Starten des Zählers kompensiert und z. B. durch einen zwischen Bezugswinkelgeber
und Auswerteschaltung zwischengeschalteten monostabilen Multivibrator gebildet ist.
Eine sehr einfache Möglichkeit der Umsetzung des durch das maschinencharakteristische Signal und des
Bezugswinkelsignales definierten Torsignales besteht darin, daß der Zähleingang des die Auswerteeinheit bildenden
Zählers mit einem Geber verbunden ist, welcher auf an der Welle der Maschine oder einer sich mit dieser
in einem konstanten Drehzahlverhältnis drehenden
Scheibe od. dgl. angebrachte Winkolmarken anspricht.
Eine weitere, im Hinblick auf die konstruktive Ausführung der Meßeinrichtung einf ichere Ausgestaltung
der Erfindung ergibt sich, wenn der Zähleingang des die Auswerteeinheit bildenden Zählers mit einer Frequenzvervielfacherschaltung
verbunden ist, welche ein von einer Bezugswinkelstellung erhabenes Signal um den
Faktor -κ χ k vervielfacht, wobei /-die Winkelauflösung
und λ den Winkel zwischen zwei Bezugswinkelmarken bedeutet.
Für besonders hohe Anforderungen an die Auflösung und Meßgenauigkeit ist es vorteilhaft, wenn der Zähleingang
des die Auswerteeinheit iiildenden Zählers mit einer konstanten Frequenz beaufschlagt ist und der
Zähler mit einem Rechner verbunden ist, dem als zweite Information eine Drehzahlinformfition, z. B. durch Auszählen
der in der Zeit zwischen /wei Bezugswinkelsignalen mit der gleichen Frequenz einlangenden Impulse,
zuführbar ist und der durch Division der beiden Werte eine drehwinkelproportionale Größe ermittelt. In
diesem Falle ist in maschinenbauiicher Hinsicht ebenfalls mit dem die Bezugswinkellage der Welle erfassenden
Geber das Auslangen zu finden, sodaß sich ein sehr einfacher Aufbau ergibt.
Um das in der Auswerteschaltung gewonnene winkelproportionale
Signal auf einfache Weise weiter verarbeiten zu können, ist es zweckmäßig, wenn dieser ein
Speicher nachgeschaltet ist, welcher durch ein Bezugswinkelsignal steuerbar ist und den ermittelten Wert
nach Empfang dieses oder eines davon abgeleiteten Signale übernimmt.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 die Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles,
F i g. 2 die Spannungsdiagramme an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß F i g. 1 und
F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Das aufbereitete, von dem das maschinencharakteristischc
Ereignis, z. B. den Druckanstieg in der Einspritzlcitung.
erfassenden Geber gelieferte Signal I wird über eine kapazitive Ankoppelschaltung 1 einem Spitzenwertspeicher
2 und zwei Komparatoren 3 und 4 zugeführt. Die Komparatoren erhalten an ihrem jeweils
zweiten Eingang eine Referenzspannung, die vom Spitzenwert des Signales, z. B. eines Drucksignales, abgeleitet
und im Spannungsteiler 5 gebildet wird. Der Komparator 3 erhält eine Referenzspannung A, die z. B. bei
65% und der Komparator 4 eine Referenzspannung B, die z. B. bei i 7% des Spitzenwertes des Drucksignaies
liegt. Die Ausgangsspannungen der beiden Komparatoren 3 und 4 sind in F i g. 2 dargestellt. Dem Komparator
3 ist eine monostabile Kippstufe 6 nachgeschaltet, die sicherstellt, daß pro Arbeitszyklus in der Einspritzleitung
nur ein Impuls am Ausgang der Kippstufe 6 erhalten wird. Der Komparator 3 und die monostabile Kippstufe
6 bilden gemeinsam die Erkennungsschaltung. Mit dem Ausgangsimpuls der Kippstufe 6 und einem aufbereiteten
Bezugslagenimpuls II, welcher z. B. zum Zeitpunkt des oberen Totpunktes eines Kolbens von einem
Bezugslagen-Geber geliefert wird, wird eine bistabile Kippstufe 7 angesteuert.
Das Ausgangssignal der bistabilen Kippstufe 7 ist in F i g. 2 dargestellt Dem Komparator 4 ist ebenfalls eine
monostabile Kippstufe 8 nachgeschaltet, welche bei jeder negativen Flanke des Komparatorausgangssignales
einen kurzen Impuls, wie in F i g. 2 dargestellt, erzeugt Die Ausgangssignale der Kippstufen 7 und 8 werden in
einer UND-Stufe 9 verknüpft und liefern danach die Nullsetzsignale IV für den Zähler 10. In einer ODER-Stufe
11 werden die Ausgangssignale der bistabilen Kippstufe 7 und des Komparators 4 verknüpft, wobei
dem mit der bistabilen Kippstufe 7 verbundenen Eingang ein Inverter 14 vorgeschaltet ist. An der ODER-Stufe
11 erhält man ein Signal V für die Freigabe der Zählung der Winkelmarkenimpulse III, die z. B. in einem
Abstsnd von z. B. Ο,Γ der Wellendrehung zum Zähler 10
gelangen, welcher die Auswerteeinheit bildet. Der dem Zähler 10 nachgeschaltete Speicher 12 bekommt vom
Ausgang einer monostabilen Kippstufe 13, weiche vom Ausgang der Kippstufe 7 angesteuert wird, und die bei
jeder positiven Flanke des Ausgangssignales der Kippstufe 7 einen kurzen Impuls liefert, den Befehl zur Übernahme
des Zählerstandes. Im Speicher 12 bleibt die Information,
die z. B. dem Förderbeginnwinkel entspricht, bis zur Bildung eines neuen Winkelwertes für das folgende
Arbeitsspiel gespeichert und kann zur weiteren Verarbeitung leicht ausgelesen werden. Es ist natürlich
auch möglich, den Komparator 4 mit einem festen Referenzwert zu beaufschlagen, der z. B. einem Druck von
30 bar entspricht.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß der Zähler 10 nicht Winkelmarkenimpulse,
sondern Impulse konstanter Frequenz f\ zählt und die Binärinformation Vl der gezählten Impulse einem
Rechner zugeführt wird. Als zweite Information wird dem Rechner eine Drehzahlinformation zugeführt, die
z. B. durch Auszählung der Zeit zwischen zwei Bezugslagen-Signalen
mit der gleichen Zählfrequenz /i gebildet wird. Durch eine Division der beiden dem Rechner zugeführten
Binärinformationen und eine Multiplikation mit einer bestimmten, die Auflösung festlegenden Größe,
wird die Winkelinformation erhalten.
Bei der Ausführungsform gemäß der F i g. 3 sind die beiden Komparatoren 3, 4 ebenfalls über die kapazitive
Ankoppelschaltung 1, den Spitzenwertspeicher 2 und den Spannungsteiler 5 eingangsseitig mit den entsprechenden
Referenzwerten bzw. dem aufbereiteten vom Geber gelieferten Signal I versorgt. Dem den niedrigeren
Schwellwert aufweisenden Komparator 4 ist ein wiedertriggerbarer monostabiler Multivibrator 6' nachgeschaltet,
dessen Ausgang mit einem UND-Glied 15 verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang
des zweiten den höheren Schwellwert aufweisenden Komparator 3 verbunden ist.
Dieses UND-Glied 15 ist mit einem Eingang eines bistabilen Multivibrators 17 verbunden, dessert zweiter
Eingang einem vom Bezugsiagenimpuls II gesteuerten monostabilen Multivibrator 16 verbunden ist und die
gleiche Ablaufzeit wie der Multivibrator 6' aufweist.
Der bistabile Multivibrator 17 steuert ausgangsseitig
den Zähler 10, dem über ein UND-Glied 19 aufbereitete Winkelmarkenimpulse III zuführbar sind, und dem ein
Speicher 12 nachgeschaltet ist, der gesteuert von einer Flanke der vom Multivibrator 16 kommenden Signale
den Zählerstand des Zählers 10 übernimmt.
Wird der Schwellwert des Komparators 4 überschritten, so wird der Multivibrator 6' getriggert und kippt
und liefert z. B. logisch 0 an seinem Ausgang. Wird innerhalb seiner Laufzeit, die bei jedem, einem Überschreiten
des Schwellwertes entsprechenden, Signal des Multivibrators 6' zu laufen beginnt, der Schwellwert des
Komparators 3 überschritten, so nimmt man an, daß die Komparatoren 3, 4 bei ihre Schwellwerte überschreitenden
Eingangssignal logisch L liefern; das UND-Glied 15 gibt nach dem Ablauf des Multivibrators f' ein
Signal ab und schaltet den bistabilen Multivibrator 17 um und dieser gibt den Zähler 10 frei und ermöglicht
gleichzeitig die Durchschaltung der Winkelmarkenimpulse IM zum Zähler 10.
Trifft nun ein Bezugslagenimpuis II ein, so wird der
Multivibrator 16 getriggert, der die gleiche Laufzeit wie der Multivibrator 6' aufweist. Nach Ablauf des Multivibrators
16 wird durch die durch das Rückkippen bedingte Schaltflanke der bistabile Multivibrator 17 umgeschaltet
und die weitere Durchschaltung der Winkelmarkenimpulse III zum Zähler 10 unterbunden und
nach der Ablaufzeit des Zeitverzögerungsgliedes 18 der Zähler 10 auf Null zurückgestellt.
Die durch das Rückkippen des Multivibrators 16 bedingte Schaltflanke hat bereits vor der Rückstellung des
Zählers 10 für die Übernahme des Zählerstandes in den Speicher 12 bewirkt.
Bei dieser Ausführungsform wird somit der Beginn der Auswertung um eine uesiimmie und durch die Laufzeit
des Multivibrators 6' definierte Zeit verzögert und durch die Verzögerung des Bezugslagenimpulses II um
die gleiche Zeitspanne mittels des Multivibrators 16 ausgeglichen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
30
35
40
45
50
55
60
65
Claims (12)
1. Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine zwischen einer Bezugswinkelstellung
der Welle und der Winkelstellung zum Zeitpunkt des Eintretens einer von der Funktion der
Maschine verursachten Erscheinung, wobei mindestens ein auf die Bezugswinkelstellung ansprechender
Geber vorgesehen ist und ein weiterer Geber vorhanden ist, welcher bei Eintritt der maschinencharakteristischen
Erscheinung mehrerer Impulse, darunter auch Störimpulse, aussendet, die einer Auswerteeinheit
zuführbar sind, welche aus dem Zeitintervall zwischen Bezugswinkelstellung und maschinencharakteristischer
Erscheinung ein winkelproportionales Signal erzeugt, und bei der der von der
maschinencharakteristischen Erscheinung beeinflußte Geber mit einem Eingang eines !Comparators
in Verbindung steht, an dessen zweiten Eingang ein seine Ansprechschwelie definierendes Signal ansteht,
dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Auswerteeinheit mit einer
die Ausgangssignale des einen auch von Störsignalen überschreitbaren Schwellwert aufweisenden
!Comparators (4) mit jenen einer Erkennungsschaltung (3, 6) verknüpfenden Logikschaltung (6, 7, 8, 9,
11, 14) verbunden ist, und daß die Auswerteeinheit von den Flanken der Ausgangssignale des !Comparators
(4) gesteuert ist, wobei das letzte Überschreiten des Schwellwi-rtes am Eingang des !Comparators (4)
— vor dem Auftreten des Aus<*angssignals der Erkennungsschaltung,
welches einer maschinencharakteristischen Erscheinung entspricht — als Startsignal
für den Auswertevorgang zur Bestimmung des Drehwinkels in asr Auswerteeinheit (10) dient
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit im wesentlichen
aus einem Zähler (10) besteht, dessen Zähleingang Winkelgrößen zugeordnete Signale zuführbar sind,
und der durch ein einem Überschreiten der Ansprechschwelie entsprechendes Signal des einen einen
niedrigen auch von Störsignalen überschreitbaren Schwellwert aufweisenden !Comparators (4) freigebbar
und durch Rücksetzsignale, die vorzugsweise von den einem Unterschreiten der Ansprechschwelle
des !Comparators (4) entsprechenden Signalen abgeleitet sind auf Null rücksetzbar ist und daß der
Zählvorgang nach Auftreten des Erkennungssignales aufrecht erhalten bleibt und mit dem Auftreten
des Bezugswinkelsignales bzw. eines von diesem ausgelösten Signales endet.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechpegel (B) des Komparators
(4) einem bestimmten gleichbleibenden prozentualen Teil des Spitzenwertes des maschinencharakteristischen
Signales entspricht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansprechpegel (B) des !Comparators
(4) einem bestimmten gleichbleibenden absoluten Wert entspricht.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsschaltung
durch einen zusätzlichen Komparator (3), dessen einer Eingang mit dem Eingang des den Zähler
(10) freigebenden und gegebenenfalls auch zurückstellenden !Comparators (4) verbunden ist und dessen
Ansprechschwelle (A) über jener des letzteren liegt, sowie einen diesem nachgeschalteten monostabilen
Multivibrator (6) gebildet ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsschaltung
durch einen zusätzlichen Komparator (3), dessen einer Eingang mit dem Eingang des den Zähler
(10) freigebenden und gegebenenfalls auch zurückstellenden Komparators (4) mit niedrigeai Schwellwert
verbunden ist und dessen Ansprechschwelle (A) über jener des letzteren liegt, sowie einem dem
zusätzlichen Komparator (3) nachgeschalteten Schalter eines Konstantspannungs-lntegrators gebildet
ist, welcher Schalter den Konstantspannungs-Integrator je nach Schaltzustand des vorgeschalteten
zusätzlichen Komparators (3) zurückstellt und blockiert oder freigibt und der Ausgang des Integrators
mit dem ersten Eingang eines weiteren Komparators und einem Spitzenwertspeicher verbunden
ist, dem ein mit seiner Mittelanzapfung mit dem zweiten Eingang des weiteren Komparators verbundener
Spannungsteiler nachgeschaltet ist
7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der Zähleingang des
die Auswerteeinheit bildenden Zählers (10) mit einem Geber verbunden ist welcher auf an der Welle
der Maschine oder einer sich mit dieser in einem konstanten Drehtahlverhältnis drehenden Scheibe
od. dgl. angebrachte Winkelmarken anspricht
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähleingang des
die Auswerteeinheit bildenden Zählers (10) mit einer Frequenzvervielfacherschaltung verbunden ist, welche
ein von einer Bezugswinkelstellung erhaltenes Signal um den Faktor α χ k vervielfacht wobei k
die Winkelauflösung und λ den Winkel zwischen zwei Bezugswinkelmarken bedeutet
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähleingang des
die Auswerteeinheit bildenden Zä^ers (10) mit einer
konstanten Frequenz beaufschlagt ist und der Zähler
(10) mit einem Rechner verbunden ist, dem als zweite Information eine Drehzahlinformation, z. B. durch
Auszählen der in der Zeit zwischen zwei Bezugswinkelsignalen mit der gleichen Frequenz einlangenden
Impulse, zuführbar ist und der durch Division der beiden Werte eine drehwinkelproportionale Größe
ermittelt.
10. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (10) ein Speicher (12) nachgeschaltet
ist, welcher durch ein Bezugswinkelsignal
(11) steuerbar ist und den Zählerinhalt nach Empfang
dieses oder eines davon abgeleiteten Signales vom Zähler (10) übernimmt.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4
und 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungsschaltung
durch einen zusätzlichen Komparator (3') dessen einer Eingang mit dem Eingang des
einen einen niedrigen Schwellwert aufweisenden Komparator (4) verbunden ist und dessen Ansprechschwelle
(A) über jener des letzteren liegt, sowie einem den Ausgang des zusätzlichen Komparators
(3') mit dem Ausgang eines dem Komparator (4) mit niedrigem Schwellwert nachgeschalteten Zeitglied,
vorzugsweise einen wiedertriggerbaren Multivibrator (6') verknüpfenden UND-Glied (15) gebildet
ist, welches den die Auswerteeinheit bildenden Zähler (10) freigibt und eine Korrekturschaltung vorgesehen
ist, welche das durch das Zeitglied bedingte
verzögerte Starten des Zählers (10) kompensiert und z. B. durch einen zwischen Bezugswinkelgeber und
Auswerteschaltung zwischengeschalteten monostabilen Multivibrator (16) gebildet ist
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Funktion der Logikschaltung und der Erkennungsschaltung mit Hilfe eines Mikrocomputers
realisiert sind.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT0118379A ATA118379A (de) | 1979-02-15 | 1979-02-15 | Einrichtung zur messung des drehwinkels einer welle einer maschine |
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