DE3001908C2 - Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine - Google Patents

Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine

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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)

Patentansprüche:
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.
DE3001908A 1979-02-15 1980-01-19 Einrichtung zur Messung des Drehwinkels einer Welle einer Maschine Expired DE3001908C2 (de)

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DE3001908A1 DE3001908A1 (de) 1980-10-30
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