DE3345724A1

DE3345724A1 - Verfahren und anordnung zum erzeugen eines fehlerkompensierten positionsanzeigewertes

Info

Publication number: DE3345724A1
Application number: DE19833345724
Authority: DE
Inventors: Edward Louis Charlottesville Va. Denham; Michael Joseph Afton Va. Tuso
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1982-12-23
Filing date: 1983-12-17
Publication date: 1984-07-05
Anticipated expiration: 2003-12-18
Also published as: GB2132772B; GB8333953D0; JPH0229967B2; JPS59133406A; DE3345724C2; GB2132772A; US4472669A

Description

9254-21NU-0338B

GENERAL ELECTRIC COMPANY

Verfahren und Anordnung zum Erzeugen eines fehlerkarpensierten Fosi-

tiansanzeigewertes

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Positionsmeß- und -regelsysteme und insbesondere auf den Aspekt solcher Systeme, daß es erwünscht ist, eine Rückführungsinformation aus einem Fühler zu liefern, der die Position eines geregelten Maschinenteils oder eines anderen Objekts überwacht .

Eine Drehmelder- oder Resolverrückführung wird in Positionsregelsystemen seit einiger Zeit zum überwachen der Istposition eines Maschinenteils oder anderen Objekts,

dessen Position geregelt wird, benutzt. In diesen Systemen ist der Drehmelder oder Resolver typisch in einem Folgeregelkreis enthalten, um eine Anzeige der Istposition des geregelten Objekts zu liefern, so daß durch ständigen Vergleich mit einer Sollposition ein Fehlersignal zum Ansteuern des Folgeregelkreises erzeugt wird. Im Betrieb werden einem Drehmelder zwei Erregersignale zugeführt, und zwar im allgemeinsten Fall in Form von zwei Sinusschwingungen gleicher Amplitude und Frequenz, zwischen denen sehr sorgfältig eine Phasenverschiebung von 90 elektrischen Grad aufrechterhalten wird. Die Erregersignale haben deshalb im wesentlichen die Form von Sinus- und Kosinusschwingungen. Das Drehmelderausgangssignal andererseits ist ein drittes Signal, dessen Phasenbeziehung zu beiden Erregersignalen die überwachte Position anzeigt. Drehmelder oder Resolver können selbstverständlich so ausgebildet sein, daß sie entweder auf Linear- oder auf Drehverlagerungen ansprechen.

In jüngst entwickelten Positionsregelsystemen wird die Digitaltechnik zum Erzeugen der Drehmeldererregersignale und zum Bestimmen der Phasenverschiebung (und damit der Position) des Drehmelderausgangssignals benutzt. Durch diese Technik sind solche Systeme sehr präzise, akkurat und zuverlässig geworden, da die DrehmeIderansteuersignale und die Phasenvergleichsfunktionen digitaler Natur sind und somit in der Genauigkeit im wesentlichen nur durch die Präzision der Zeitbasis begrenzt werden. Tatsächlich ist es aus vielen Gründen vorteilhaft, in einem digitalen Erregersystem für einen Drehmelder eine Kerbrechteckschwingungs(notched square wave)-Approximation der Sinus- und Konsinusschwingungen zu benutzen. Das Drehmelderausgangssignal bleibt grundsätzlich sinusförmig,

-Z-

es wird aber notwendig, dieses Signal sorgfältig aufzubereiten, wobei Harmonische beseitigt werden, um die gewünschte Linearität zwischen der überwachten Position und der gemessenen Phasenverschiebung zu erzielen. Typisch werden Analogfilter für diesen Zweck benutzt.

Leider trägt die Verwendung von Analogfiltern viele Grad an Phasenverschiebung zu dem Signal bei. Bei einem Drehmelder stellt bereits ein Grad an Phasenverschiebung einen sehr beträchtlichen Positionsfehler dar (z.B. 360° Phasenverschiebung entspricht einer vollständigen Umdrehung einer Drehmelderwelle). Jedes bekannte, feste Ausmaß an Phasenverschiebung, das durch das Filter (oder durch irgendein anderes Element oder Bauteil in dem Schaltungsweg des Drehmeldersignals) verursacht wird, kann berücksichtigt und ziemlich einfach durch entsprechende Justierung korrigiert werden. Phasenverschiebungen, die durch Temperatureffekte und Alterung von Bauelementen verursacht werden, können jedoch auf diese Weise nicht berücksichtigt werden. Da die Signalaufbereitungsschaltungen (z.B. Filter) typisch als Bauelemente auf einer einzelnen Schaltungsplatte vorhanden sind, erzeugen Phasenverschiebungsveränderungen von Schaltungsplatte zu Schaltungsplatte darüber hinaus Positionsfehler, die eine Nachjustierung immer dann erforderlich machen, wenn eine Schaltungsplatte ausgetauscht wird. Allgemein ist es bei einem Schaltungsplattenaustausch notwendig, entweder den Drehmelder neu auszurichten oder statt dessen Positionswertverschiebungen oder -offsets zu bestimmen und in das Positionsregelsystem als neue Einstelldaten einzuprogrammieren. Selbst diese Lösungen bieten jedoch keine Lösung für das Problem der Phasenverschiebungsfehler, die durch Zeit- und Temperatureffekte verursacht werden.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, durch die der Ausgangswert eines Drehmelderpositionserkennungssystems hinsichtlich systematischer Phasenverschiebungsfehler (d.h. hinsichtlich Fehlern, die im allgemeinen aus einem systematischen Systemfehler resultieren, für die Beispiele oben angegeben sind), die durch eine Signalaufbereitungsschaltung erzeugt werden, durch die das Signal hindurchgeht, kompensiert wird.

Weiter sollen ein Verfahren und eine Anordnung geschaffen werden, durch die es unnötig wird, Neueinstellungen des Drehmelders oder seiner zugeordneten Schaltungsanordnung vorzunehmen, um Fehler zu beseitigen, die sich durch den Austausch der zum Aufbereiten des Drehmelderausgangssignals benutzten Schaltungsanordnung ergeben.

Ferner soll ein einem Drehmelder eines Positionsregelsystems entnommener Positionsanzeigewert geliefert werden, so dafi Positionswertverschiebungen oder -offsets, die sich aus systematischen Phasenverschiebungsfehlern ergeben, nicht in das System einprogrammiert zu werden brauchen, um solche Phasenverschiebungsfehler zu kompensieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform derselben wenigstens eines der Drehmeldererregersignale (als ein Referenzsignal) ausgewählt und über denselben Schaltungsweg geleitet, über den das Drehmelderausgangssignal bei der Bestimmung seiner Phasenverschiebung geht. Diese Phasenverschiebung, die durch den Schaltungsweg in dem Referenzsignal hervorgerufen wird, wird dann bestimmt, und ein Wert, der diese Phasenverschiebung anzeigt, wird erzeugt und gespeichert.

Der gespeicherte Wert zeigt so die systematische Phasenverschiebung an, die durch die Schaltungsanordnung erzeugt wird, durch die das Drehmelderausgangssignal normalerweise hindurchgeht.

Das Drehmelderausgangssignal wird dann über denselben Schaltungsweg geleitet, und seine Phasenverschiebung in bezug auf das Referenzsignal wird bestimmt, wodurch ein Wert erzeugt wird, der die Gesamtphasenverschiebung anzeigt, d.h. die scheinbare Position des überwachten Objekts. Der erste Wert, der die systematische Phasenverschiebung anzeigt, wird dann von dem zweiten Wert subtrahiert, um einen kompensierten Wert zu erzeugen, der die wahre Position des überwachten Objekts anzeigt.

Diese Verfahrensprozeduren können ständig wiederholt werden, um eine im wesentlichen ständige Messung der wahren überwachten Position vorzunehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung.

Gemäß der schematischen Darstellung in der Figur wird ein Drehmelder (Resolver) 10 zum Überwachen der Relativposition eines Objekts benutzt, das eine Drehung der Drehmelderwelle verursacht (die Welle und das überwachte Objekt sind nicht dargestellt) . Üblicherweise werden Drehmelder oder Resolver wie der dargestellte in einem Positionsregelsystem zum Erzeugen eines Positionsrückführungssignals innerhalb eines Folgeregelkreises benutzt, wie oben bereits erwähnt. In jedem Fall wird der Drehmelder 10 durch zwei Signale er-

Λθ

regt oder angesteuert, von denen jedes im wesentlichen sinusförmig ist. Diese Erregersignale haben die gleiche Amplitude und die gleiche Frequenz und sind in der Phase um 90 elektrische Grad voneinander getrennt. Die Erregersignale sind deshalb im wesentlichen Sinus- und Kosinusschwingungssignale.

Diese Signale werden vorzugsweise erzeugt, indem eine Digital schaltungsanordnung benutzt wird, die Kerbrechteckschwingungsapproximationen der Sinus- und Kosinusschwingungssignale erzeugt. Bei einer solchen Kerbrechteckschwingungsappr ox inta tion werden die digitalen Erregersignale periodisch ein- und ausgeschaltet, was einen geringeren Oberschwingungsgehalt im Vergleich zu dem Oberschwingungsgehalt von Rechteckschwingungserregersignalen ergibt. Die Digitaltechnik zur Drehmeldererregung ist beispielsweise aus der US-PS 3 519 904 bekannt, die eine Einrichtung zur Rechteckschwingungserregung eines Drehmelders beschreibt. Tatsächlich sind die Funktionseinzelheiten von vielen der einzelnen Elemente der Zeichnung zum vollen Verständnis der Erfindung nicht notwendig; das volle Verständnis ergibt sich ohne weiteres aus der folgenden Beschreibung.

Ein Zeitbasisgenerator 12 liefert ein sehr stabiles, sich periodisch veränderndes Signal, das als Eingangssignal an einen Digitalzähler 14 angelegt wird. Der Zeitbasisgenerator 12 kann einfach ein sehr stabiler, guarzgesteuerter Oszillator sein, der mit einer Frequenz von beispielsweise etwa 2,5 MHz arbeitet. Der Zähler 14 wird in seinem Zählwert bei jedem Taktzyklus erhöht und zählt, bis er voll ist, wobei er an diesem Punkt rückgestellt wird und wieder ab null zu zählen beginnt. Der Gesamtzählwert wird so

-1-

gewählt, daß sich die gewünschte Auflösung der Winkelposition der Drehmelderwelle ergibt. Der Zähler 14 kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß er von 0 bis 999 zählt und so lange wiederholt rückgestellt wird, wie das Eingangstaktsignal aus dem Zeitbasisgenerator 12 zugeführt
wird.

Der Zählwert aus dem Digitalzähler 14 wird ständig über
einen Signalbus 16 an einen Sinus/Kosinus-Decoder 18 angelegt. Der Decoder 18 wandelt den ständig laufenden Zählwert in zwei Signale um, welche die Sinus- und die Kosinusschwingung bilden, die zur Erregung des Drehmelders erforderlich sind, wie oben erwähnt. Die Implementierung des Sinus/Kosinus-Decoders 18 kann in irgendeiner bekannten Technik erfolgen, für die Verwendung in Verbindung mit der hier beschriebenen Erfindung ist der Sinus/Kosinus-Decoder 18 aber vorzugsweise von einer Bauart, bei
der von einem programmierbaren Festwertspeicher (PROM)
Gebrauch gemacht wird, aus welchem Werte zum Approximieren der gewünschten Schwingungen abgerufen werden. Das
heißt, es gibt eine Eins-zu-eins-Entsprechung zwischen
dem Zählwert aus dem Zähler 14 und dem gespeicherten
Schwingungswert. Ein programmierbarer Festwertspeicher,
der zur Verwendung bei der Erfindung geeignet ist, ist
das Modell TBP18S42 der Texas Instruments, Incorporated. Die Sinus/Kosinus-Signale können die Form von Kerbrechteckschwingungen haben, durch die die Sinus- und Kosinusschwingungen angenähert werden, wie oben erwähnt. In jedem Fall haben die Sinus- und Kosinussignale eine gegenseitige Phasenverschiebung von 90 elektrischen Grad. Es
sei angemerkt, daß die Verwendung der Kerbrechteckschwingungserregung gestattet, die Phasenbeziehung der Erregersignale und deren Amplituden sehr genau zu steuern.

— S( "■

Λ%

Das Ausgangssignal des Drehmelders (das in einem Positionsregelsystem als Rückführungssignal bezeichnet werden kann) wird über eine Leitung 20 als ein Eingangssignal an einen Signalmultiplexer 22 angelegt. Die Sinus- und Kosinuserregersignale werden als gesonderte Eingangssignale an den Multiplexer 22 angelegt. Der Phasenabstand des Rückführungssignals von etweder dem Sinus- oder dem Kosinuserregersignal ist ein Maß für die durch den Drehmelder 10 abgefühlte Verlagerung.

Der Multiplexer 22 (im wesentlichen eine Schaltvorrichtung; ein geeigneter Multiplexer ist beispielsweise das Modell MC 14052B der Motorola, Incorporated) dient zum Auswählen des einen oder anderen der drei Eingangssignale als Ausgangssignal, welches an ein Analogfilter 24 angelegt wird. Das durch den Multiplexer 22 ausgewählte Signal wird durch Steuerleitungen 25 und 26 bestimmt, die durch eine Steuerlogikschaltung 28 verschiedenartig programmiert oder gesteuert werden können, um festzulegen, welches Signal an dem Multiplexerausgang erscheint. Die Leitungen 25 und 26 können beispielsweise periodisch angesteuert werden, so daß jedes Eingangssignal periodisch am Ausgang erscheint; statt dessen kann die Auswahl unter der Steuerung durch eine Bedienungsperson oder so erfolgen, daß eines der Erregersignale vorübergehend an dem Multiplexerausgang nur beim ersten Einschalten der Systemstromversorgung erscheint.

Das Analogfilter 24 ist eine Signalaufbereitungsschaltung zum Filtern des Drehmelderausgangssignals, um eine nichtlineare Verzerrung und äußere Rauschsignale zu eliminieren. Das Positionsanzeigesignal, aus dem der Oberschwingungsgehalt und Rauschen herausgefiltert sind, wird so der anschließenden Schaltungsanordnung als eine im wesentlichen reine Sinusschwingung dargeboten. Eine Sinus-

schwingung ist für die höchste Genauigkeit notwendig, wenn die Position mit einem Drehmelder abgefühlt wird, da die maximale Linearität der Messung davon abhängig ist, daß das Signal in Sinusschwingungsform vorliegt.

Das gefilterte Signal aus dem Analogfilter 24 geht zu einem Nulldurchgangsdetektor 29 (herkömmlicher Bauart, z.B. ausgerüstet mit einem LM-311-Komparator der National Semiconductor, Incorporated), der ein Ausgangssignal zu den Zeiten erzeugt, zu denen das gefilterte Signal durch den NullSpannungspunkt hindurchgeht, beispielsweise in der positiven Richtung. Das Ausgangssignal des Nulldurchgangsdetektors 29 wird an die Takteingangsklemme CLK eines Positionsspeicherregisters 30 angelegt. Das Positionsspeicherregister 30 ist außerdem über den Signalbus 16 mit dem Zähler 14 verbunden, um dessen Zählwert zu empfangen. Der Zählwert, der im wesentlichen gleichzeitig mit dem Nulldurchgang des gefilterten Signals erscheint, wird daher in dem Positionsspeicherregister 30 gespeichert. Der in dem Positionsspeicherregister 30 gespeicherte Zählwert zeigt den Phasenabstand zwischen dem gefilterten Signal und den Referenzsignalen (d.h. den Sinus- und Kosinuserregersignalen) an. Wenn das gefilterte Signal das Drehmelderausgangssignal ist, zeigt der gespeicherte Zählwert die überwachte Position an. Es sei jedoch angemerkt, daß der Zählwert in diesem Fall teilweise auf Phasenverschiebungen beruht, die durch das Analogfilter 24 und durch andere Phasenverschiebungseinrichtungen in dem Schaltungsweg systematisch verursacht werden. Der gespeicherte Zählwert zeigt daher ohne Kompensation nur die scheinbare Position der überwachten Vorrichtung und nicht deren wahre Position an.

Das Analogfilter 24 ist zwar zum Eliminieren von nicht-

linearer Verzerrung notwendig, es ruft jedoch, ebenso wie andere zugeordnete Schaltungselemente, die auf die Signalaufbereitungsfunktion gerichtet sind, in dem Signal, das hindurchgeleitet wird, eine greifbare Phasenverschiebung hervor. Da das Ausmaß der Phasenverschiebung in dem Drehmelderausgangssignal die gemessene Variable angibt, bedeutet jede feste oder fremde Phasenverschiebung, die durch die Schaltungsanordnung verursacht wird, durch welche das Signal hindurchgeht, einen systematischen Fehler. Durch die Erfindung wird das Drehmelderausgangssignal hinsichtlich solcher systematischer Fehler kompensiert.

Die Kompensation wird folgendermaßen erreicht. Mit Hilfe der Steuerlogikschaltung 28 wird eines der Eingangsreferenzsignale (d.h. das Sinus- oder das Kosinuserregersignal) ausgewählt, um über den Multiplexer 22 und den Schaltungsweg, den das Drehmelderausgangssignal nimmt, zu dem Analogfilter 24 geleitet zu werden. Das ausgewählte Signal betätigt den Nulldurchgangsdetektor 29 und bewirkt, daß ein Zählwert in dem Positionsspeicherregister 30 abgespeichert wird. An dieser Stelle ist die Tatsache bemerkenswert, daß der gespeicherte Zählwert die Phasenverschiebung darstellt, die durch das Filter 24 verursacht wird und von der Drehmelderphasenverschiebung unabhängig ist, d.h. der Zählwert zeigt nur die systematische Phasenverschiebung an, die nicht zu der in dem Drehmelder erzeugten Phasenverschiebung in Beziehung steht.

Unter diesen Umständen und bei Erzeugung eines Freigabesignals durch die Steuerlogikschaltung 28 wird der gespeicherte Zählwert, der den Offset oder systematischen Fehler darstellt, in ein OffSetspeicherregister 32 übertragen. Der in dem Offsetspeicherregister 32 gespeicherte Zählwert zeigt deshalb die Phasenverschiebung an, die durch

die Schaltungsanordnung verursacht wird, durch welche das Drehmelderausgangssignal hindurchgeht.

Anschließend veranlaßt die Steuerlogikschaltung 28 den Multiplexer 22, wieder das Drehmelderausgangssignal durchzulassen. Das Positionsspeicherregister 30 nimmt, wie oben beschrieben, wieder einen Zählwert an, der die scheinbare überwachte Position anzeigt. Die Zählwerte aus dem Positionsspeicherregister 30 und aus dem Offsetspeicherregister 32 werden dann einem Subtrahierer 34 zugeführt, der den Offsetwert aus dem Register 32 von dem Wert der scheinbaren Position aus dem Register 30 subtrahiert. Es ist somit ein Wert, der den systematischen Phasenverschiebungsfehler darstellt, von dem Signal, das die scheinbare Position darstellt, subtrahiert worden. Dadurch ist der systematische Phasenverschiebungsfehler heraussubtrahiert oder kompensiert worden, und das Ausgangssignal des Subtrahierers 34, das auf einer Leitung 35 erscheint, stellt die wahre Position des überwachten Objekts dar.

Der Wert auf der Leitung 35 stellt zwar die wahre Position dar, es ist jedoch zu beachten, daß unter gewissen Umständen der Subtraktionsvorgang einen negativen Wert auf der Leitung 35 erzeugt. Wenn das der Fall ist, kann es erwünscht sein, den negativen Wert wieder in den positiven Bereich umzusetzen. Das bedeutet ein einfaches Übertragen des Drehmelderwinkels in positive Positionswerte. Als ein Beispiel sei angenommen, daß der Zähler 14 einen Rücksetzpunkt bei 999 hat. Es ist dann möglich, daß das Positionsspeicherregister 30 und das Offsetspeicherregister 32 irgendeinen Zählwert zwischen null und 999 enthalten, wobei jeder Zählwert 0,36° Phasenverschiebung darstellt. Es kann passieren, daß das Offsetspeicherregister 32 einen Zählwert von 200 enthält, der die systematische Phasenverschiebung anzeigt, und daß das

-Vt-

Positionsspeicherregister 30 einen Zählwert von 950 enthält, der die scheinbare überwachte Position anzeigt. Der Subtrahierer 34 würde dann einen Wert von 750 für die wahre Position liefern. Wenn die Drehmelderwellenposition fest bleibt und eine Zunahme von 36° an systematischer Phasenverschiebung erfolgt, würde das Offsetspeicherregister 32 einen Wert von 300 und das Positionsspeicherregister 30 einen Wert von 50 enthalten. Der Subtrahierer würde dann einen Wert von -250 für die wahre Position abgeben. Offenbar stellen die Werte +750 und -250 auf der Leitung 35 beide dieselbe Drehmelderwellenposition dar.

Das Auftreten von negativen Werten auf der Leitung 35 wird korrigiert, indem einfach die Zählkapazität des Zählers 14 zu dem negativen Wert addiert wird. In dem oben angegebenen Beispiel ergibt das Addieren von 1000 Zählwerten (der Zählkapazität des Zählers 14) zu -250 den gewünschten Wert, nämlich +750. Positive Werte auf der Leitung 35 erfordern keine Umsetzung.

Der Positionswertumsetzer 37 enthält daher eine Logik, die das Auftreten eines negativen Zählwertes auf der Leitung 35 erkennt und dann das Addieren eines festen Wertes, welcher gleich der Zählkapazität des Zählers 14 ist, zu dem negativen Wert bewirkt. Es ist zu erkennen, daß der feste Wert außerdem gleich den Zählwerten pro Umdrehung der Welle des Drehmelders 10 ist, d.h. 1000 Zählwerten pro Umdrehung (d.h. pro 360°) in dem hier beschriebenen Beispiel. Der umgesetzte Wert erscheint auf einer Ausgangsleitung 38.

Obige Darlegungen zeigen, daß das Offsetspeicherregister 32 nach verschiedenen Zeitplänen und mehr oder weniger häufig auf den neuesten Stand gebracht werden

Air

- 12" -

kann, je nach Erfordernis, um Auswirkungen der Temperatur und der Bauelementalterung zu kompensieren. In der einfachsten Form braucht der Offsetwert in dem Register 32 nur dann auf den neuesten Stand gebracht zu werden, wenn sich die besondere Schaltungsplatte, die das Filter 24 enthält, ändert. In diesem Fall können der Multiplexer 22 und die Steuerlogikschaltung 28 einfach die Form von Handwählschaltern haben, die durch das Bedienungspersonal betätigt werden. Diese Schalter würden das Wählen des geeigneten Eingangssignals an dem Filter (zur gewünschten Zeit) gestatten und dem Offsetspeicherregister 32 ermöglichen, den Offsetwert zu erhalten und zu speichern. Vorzugsweise werden die Steuerlogik und die Subtraktions- und Korrekturprozesse mit einem Mikroprozessor (z.B. einem Intel 8085) implementiert, der ein gespeichertes Betriebsprogramm hat. Das Positionsspeicherregister 30 und das Offsetspeicherregister 32 können mit D-Flipflops implementiert werden, beispielsweise mit den Flipflops 74LS374 und 74LS173, die aus verschiedenen Quellen einschließlich Texas Instruments, Incorporated erhältlich sind.

Es ist außerdem zu erkennen, daß die Betätigungsfolge gegenüber der oben beschriebenen zur Erzielung desselben Ergebnisses verändert werden kann. Beispielsweise kann der Wert oder der Zählerstand für die scheinbare Position gespeichert werden, bevor der Offsetzählwert gewonnen wird, und dann der Subtraktionsvorgang ausgeführt werden. Die Reihenfolge des Gewinnens des Wertes der scheinbaren Position und des Offsetwertes kann somit verändert werden; die oben beschriebene Folge wird jedoch bevorzugt. Darüber hinaus können das Positionsspeicherregister 30 und das Offsetspeicherregister 32 wiederholt auf den neuesten Stand gebracht werden, um

-Vf-

eine im wesentlichen kontinuierliche Anzeige der wahren
Position des überwachten Objekts zu erhalten.

Vorstehend sind ein Verfahren und eine Anordnung beschrieben, durch die ein Ausgangswert aus einem Positionserkennungssystem erzeugt wird, der gänzlich von der Position der Drehmelderwelle und nicht von der Phasenverschiebungsstabilität der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung abhängig ist.

Claims

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A. Verfahren und Anordnung zum Erzeugen eines fehlerkompensierten Positionsanzeigewertes Patentansprüche

1. Verfahren zum Erzeugen eines Positionsanzeigewertes der hinsichtlich Fehlern kompensiert ist, die durch systematische Phasenverschiebungen im Ausgangssignal eines Drehmelders in bezug auf Referenzsignale verursacht werden, wobei dem Drehmelder eine Betriebsschaltungsanordnung zugeordnet ist und der Drehmelder zum überwachen der Relativposition eines Objekts dient, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Liefern der Referenzsignale als Erregung für den Drehmelder, der so anspricht, daß die Phasenbeziehungen des Ausgangssignals, das er erzeugt, zu den Referenzsignalen die überwachte Position anzeigen?

b) Leiten wenigstens eines Referenzsignals über im wesentlichen denselben Schaltungsweg, über den das Drehntelderausgangssignal geht, um dadurch einen Phasenverschiebungswert zu erzeugen, der die Größe

der systematischen Phasenverschiebung anzeigt, welche durch den Schaltungsweg verursacht wird;

c) Bestimmen der Größe der Phasenverschiebung zwischen dem Drehmelderausgangssignal und dem Referenzsignal, nachdem das Drehmelderausgangssignal über den Schaltungsweg gegangen ist, um einen Wert zu liefern, der die scheinbare überwachte Position anzeigt; und

d) Subtrahieren des Phasenverschiebungswertes aus dem Schritt b) von dem die scheinbare Position anzeigenden Wert aus dem Schritt c), um einen kompensierten Positionswert zu erzeugen, der die wahre überwachte Position anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenverschiebungswert gespeichert und dann von dem die scheinbare Position anzeigenden Wert in dem Schritt d) subtrahiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt c) zeitlich vor dem Schritt b) ausgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), c) und d) ständig wiederholt werden, um eine im wesentlichen ständige Anzeige der überwachten Position zu liefern.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a), b), c) und d) ständig wiederholt werden, um eine im wesentlichen ständige Anzeige der überwachten Position zu liefern.

6. Anordnung zum Erzeugen eines Positionsanzeigewertes, der hinsichtlich Phasenverschiebungsfehlern kompensiert

ist, die durch eine Signalaufbereitungsschaltung verursacht werden, welche das Ausgangssignal eines Drehmelders aufbereitet, der die Relativposition eines Objekts überwacht, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (14, 18) zum Liefern wenigstens eines Referenzsignals als Erregung für den Drehmelder (10), der so anspricht, daß die Phasenbeziehung des Ausgangssignals, das er erzeugt, zu dem Referenzsignal die Objektposition anzeigt;

b) eine Schalteinrichtung (22, 28), die das Referenzsignal und das Drehmelderausgangssignal empfängt und das eine oder andere auswählt, um es durch die Signalaufbereitungsschaltungsanordnung (24) zu leiten;

c) eine Phasenverschiebungserkennungseinrichtung (29, 30)·, die das Signal aus der Signalverarbeitungsschaltungsanordnung empfängt, um einen Ausgangswert zu liefern, der die Phasenbeziehung zwischen dem Referenzsignal und dem empfangenen Signal anzeigt, wodurch der Ausgangswert die scheinbare Objektposition anzeigt, wenn das empfangene Signal das Drehmelderausgangssignal ist, und den Phasenverschiebungsfehler, wenn das empfangene Signal das Referenzsignal ist;

d) eine Einrichtung (32) zum Speichern des Ausgangswertes aus der Phasenverschiebungserkennungseinrichtung, wenn der Wert den Phasenverschiebungsfehler anzeigt; und

e) eine Einrichtung (34) zum Subtrahieren des gespeicherten Wertes von dem die scheinbare Position anzeigenden Wert, um den kompensierten Positionsanzeigewert zu erzeugen.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a) daß die Einrichtung (14, 18), die wenigstens ein Referenzsignal liefert, einen Digitalzähler (14) enthält, dessen Zählwert ständig erhöht wird, und einen Decoder (18), der ständig den Zählwert des Zählers decodiert, um das Referenzsignal zu erzeugen; und

b) daß die Phasenverschiebungserkennungseinrichtung (29, 30) ein erstes Digitalspeicherregister (30) enthält, das den Zählwert aus dem Zähler (14) empfängt, und einen Nulldurchgangsdetektor (29), der auf das empfangene Signal hin bewirkt, daß das Speicherregister den Zählwert festhält, der im wesentlichen gleichzeitig mit dem Auftreten eines Nulldurchgangs des empfangenen Signals auftritt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (22) einen Signalmultiplexer enthält.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (32) zum Speichern des Ausgangswertes der Phasenverschiebungserkennungseinrichtung (29, 30), wenn der Wert den Phasenverschiebungsfehler anzeigt, ein zweites Digitalspeicherregister enthält.

10. Anordnung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (37) zum Umsetzen von negativen Werten des Positionsanzeigewertes in entsprechende positive Werte desselben.