DE3425472A1

DE3425472A1 - Method and device for digitally determining the number of revolutions of rotating bodies

Info

Publication number: DE3425472A1
Application number: DE19843425472
Authority: DE
Inventors: Hans 7980 Ravensburg Schaudt
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-23

Abstract

The subject matter of the invention is a method and a device for determining a number which is proportional to the rotational speed of a body. The body is connected to a pulse generator (1) which generates a previously set number of pulses per revolution, a pulse train generated by a clock oscillator being used as reference timer. The clock pulses of the clock oscillator are alternately counted up to the end of a period in in each case two sequential periods determined by the pulses or pulse periods of the pulse generator (1). The respective count value is corrected by a factor by means of which the influence of the pitch error of the pulse generator is eliminated. Thereafter, it is checked whether the count value is equal to or greater than a value prescribed for the resolution of the rotational speed values. If this is the case, the count value for the formation of the reciprocal is released. In the other case, the count value is stored for summing with the immediately following count value. Thereafter, the sum is compared with the prescribed value and further processed in the manner previously specified for the count value. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur digitalen Bestimmung Method and device for digital determination

der Zahl der Umdrehungen sich drehenderr Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur digitalen Bestimmung einer Zahl, die der Drehzahl eines Körpers proportional ist, der mit einem Impulsgeber verbunden ist, der pro Umdrehung eine vorgegebene Anzahl von Impulsen erzeugt, wobei eine von einem Taktoszillator erzeugte Impulsfolge, die eine konstante Impulsfrequenz hat, für die Bezugszeitvorgabe verwendet wird. the number of revolutions of the rotating r The invention relates to a method and an apparatus for the digital determination of a number, the the speed of a body is proportional, which is connected to a pulse generator is, which generates a predetermined number of pulses per revolution, one Pulse train generated by a clock oscillator, which has a constant pulse frequency is used for the reference timing.

Zur digitalen Bestimmung von Drehzahlen werden die Impulsperioden der während der Drehung erzeugten Impulse mittels der Taktimpulse des Taktoszillators gemessen. Nach der Feststellung der lmpulsperiodendauern werden durch Kehrwertbildung die Drehzahlen gewonnen. Diese Kehrwertbildung kann durch eine Nachlaufsteuerung ausgeführt werden, die gleichzeitig die Meßwerte filtert. Eine solche Filterung ist notwendig, um Unterschiede in den Impulsperioden des Impulsgebers auszugleichen. Als Impulsgeber werden häufig Scheiben eingesetzt, die in Segmente unterteilt sind, die mittels Abtastelementen bei der Drehung erfaßt werden. Die Abtastelemente erzeugen die Impulse, die einer Impulsformung unterworfen werden können. Da Teilungsfehler bei der Herstellung nicht völlig zu vermeiden sind, treten unterschiedlich lange Impulsperioden auf, die korrigiert werden müssen, um Meßfehler zu vermeiden.The pulse periods are used to digitally determine speeds the pulses generated during rotation by means of the clock pulses of the clock oscillator measured. After the pulse periods have been determined, the reciprocal value the speeds won. This reciprocal value formation can be achieved by a follow-up control which filters the measured values at the same time. Such a filtering is necessary to compensate for differences in the pulse periods of the pulse generator. Discs, which are divided into segments, are often used as pulse generators. which are detected by means of scanning elements during rotation. Generate the sensing elements the pulses that can be subjected to pulse shaping. Because division error in production cannot be completely avoided, occur for different lengths of time Pulse periods that have to be corrected in order to avoid measurement errors.

Bei einer bestimmten Art von Drehzahlmeßeinrichtungen werden die vom Taktgeber erzeugten Impulse einem Frequenzvervielfacher zugeführt, der als PLL-Schaltung ausgebildet ist. Dem Frequenzvervielfacher ist ein Vor-/Riickwärtszähler nachgeschaltet, dessen Ausgang einen der Drehzahl proportionalen Wert abgibt. Der Zählerausgang ist an den Steuereingang eines Frequenzmultiplizierers gelegt, dem die Taktimpulse des Taktoszillators zugeführt werden. Die im Verhältnis des Zählerausgangswerts zu einem vorgegebenen Maximalwert multiplizierte Taktimpulsfolge beaufschlagt den Rückwärtszähleingang des Zählers, während der Vorwärtszähleingang an den Frequenzvervielfacher angeschlossen ist. Der Zähler bildet mit dem Frequenzmutiplizierer einen Integrator, der ein Verzögerungsglied 1. Ordnung darstellt. Eine weitere Zeitverzögerung wird durch den Frequenzvervielfacher hervorgerufen, der einen Spannungsfrequenzumsetzer aufweist, der eine Glättungszeit benötigt.In a certain type of speed measuring devices, the Clock generated pulses fed to a frequency multiplier, the as PLL circuit is formed. The frequency multiplier is an up / down counter downstream, the output of which gives a value proportional to the speed. Of the Counter output is connected to the control input of a frequency multiplier, the the clock pulses of the clock oscillator are supplied. The ratio of the counter output value clock pulse sequence multiplied to a predetermined maximum value is applied to the Down count input of the counter, while the up count input to the frequency multiplier connected. The counter and the frequency multiplier form an integrator, which represents a first-order delay element. Another time delay will be caused by the frequency multiplier, which is a voltage frequency converter that needs a smoothing time.

Das Ausgangssignal des Zählers hat demnach eine geringe Dynamik. Es eignet sich aus diesem Grunde nicht als Istwert für einen digital arbeitenden Drehzahl regler.The output signal of the counter therefore has a low dynamic. It For this reason, it is not suitable as an actual value for a digitally operating speed regulator.

Eine andere Art von Drehzahlmeßeinrichtungen nutzt die Impulse des Impulsgebers aus, um eine Torschaltung zu steuern, der Taktimpulse über einen Frequenzvervielfacher zugeführt werden. An die Torschaltung ist ein Zähler angeschlossen, der von den Impulsen des Impulsgebers periodisch zurückgesetzt wird. Der Ausgang des Zählers ist an den Minuendeneingang einer Subtrahierschaltung gelegt, der Subtrahendeneingang von einer Konstanten beaufschlagt. Der Ausgang der Subtrahierschaltung ist mit einem Summierspeicher verbunden, dessen Ausgang an den Steuereingang der Frequenzvervielfacherschaltung gelegt ist. Der Inhalt des Speichers legt den Wert fest, mit dem die Taktimpulse multipliziert werden. Im Zähler befindet sich z. B. nach einer oder mehreren, wahlweise vorgebbaren Impulsperioden die Summe der in dieser Zeit mit dem Speicherinhalt multiplizierten Taktimpulse. Weicht diese Summe von der Konstanten ab, dann wird die Differenz, die positiv oder negativ sein kann, zur Korrektur des Inhalts des Summierspeichers verwendet.Another type of speed measuring device uses the impulses of the Pulse generator to control a gate circuit, the clock pulses through a frequency multiplier are fed. A counter is connected to the gate circuit, which is controlled by the Pulses of the pulse generator is periodically reset. The output of the counter is connected to the minuend input of a subtraction circuit, the subtrahend input acted upon by a constant. The output of the subtracter is with a Summing memory connected, its output to the control input of the frequency multiplier circuit is laid. The content of the memory determines the value with which the clock pulses be multiplied. In the counter is z. B. after one or more, optionally predeterminable pulse periods the sum of those multiplied by the memory content in this time Clock pulses. If this sum deviates from the constant, then the difference becomes which can be positive or negative to correct the content of the summation memory used.

Bei dieser Art der Drehzahlfeststellung ergeben sich geringere Zeitverzögerungen, da die Vorrichtung bei Drehzahländerungen nach wenigen Impulsperioden des Impulsgebers ihren stationaren Zustand erreicht. Der schaltungstechnische Aufwand ist dagegen wesentlich gi5ßer. Außerdem ist bei dieser Erfassungsart ein spezieller Impulsgeber mit geringem Teilungsfehler erforderlich.This type of speed determination results in lower time delays, because the device changes the speed after a few pulse periods of the pulse generator reached their steady state. The circuitry effort is on the other hand much better. Also is a special one for this type of acquisition Pulse generator with low pitch error required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß auf möglichst einfache Weise eine hohe Meßgenauigkeit mit guter Dynamik erreicht werden kann.The invention is based on the object of a method and a device to develop the genus described above in such a way that on as possible a high measurement accuracy with good dynamics can be achieved in a simple manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Ein Vorteil des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens ist darin zu sehen, daß über den gesamten Drehzahlbereich eine gleichbleibend hohe Auflösung der Werte erreicht werden kann. Die Werte stehen weiterhin in sehr kurzer Zeit zur Verfügung, wobei der Einfluß von Teilungsfehlern beseitigt ist.The object is achieved according to the invention for the method by the claims 1 resolved the measures described. An advantage of the method specified in claim 1 can be seen in the fact that over the entire speed range a consistently high Resolution of the values can be achieved. The values are still very short Time is available, the influence of pitch errors being eliminated.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Zählwerte mit einem Korrekturfaktor multipliziert werden, der ein echter oder unechter Bruch ist, dessen Zähler die Zahl der pro Umdrehung je Zeitabschnitt im Mittel auftretenden Taktimpulse und dessen Nenner der jeweilige Zählwert ist.A preferred embodiment is that the count values with be multiplied by a correction factor that is a proper or improper fraction, whose counter is the average number of times that occur per revolution per time segment Clock pulses and whose denominator is the respective count value.

Bei dieser Ausführungsform wird der Einfluß von Teilungsfehlern des Impulsgebers auf das Meßergebnis beseitigt, indem der relative Teilungsfehler festgestellt und mit dem Drehzahlwerr multipliziert wird. Der relative Teilungsfehler ist unabhängig von der Drehzahl. Deshalb reicht es aus, den relativen Teilungsfehler in größeren Zeitabständen zu bestimmen.In this embodiment, the influence of pitch errors of the Encoder on the measurement result eliminated by determining the relative division error and is multiplied by the speed value. The relative pitch error is independent on the speed. Therefore it is sufficient to divide the relative division error into larger To determine time intervals.

Diese Methode arbeitet auch bei Drehzahländerungen genau.This method works precisely even when the speed changes.

Vorzugsweise werden die Zählwerte um die für eine Umdrehung benötigte Zeit verzögert werden, bevor der Korrekturfaktor bestimmt wird, der nach einer weiteren vorgebbaren größeren Zeitverzögerung mit dem Zählwert multipliziert wird. Damit läßt sich erreichen, daß der Korrekturfaktor bei Änderungen der Drehzahl nicht die Meßgenauigkeit nachteilig beeinflußt.The count values are preferably around that required for one revolution Time before the correction factor is determined, which after another predeterminable larger time delay is multiplied by the count value. In order to it can be achieved that the correction factor does not change the speed when the speed changes Accuracy of measurement adversely affected.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird der Korrekturfaktor gespeichert und mit dem jeweiligen Zählwert multipliziert.In an expedient embodiment, the correction factor is stored and multiplied by the respective count value.

Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Zähiwerte durch einen Korrekturfaktor erhoht oder vermindert werden, der die Differenz zwischen dem Mittelwert der pro Umdrehung je Zeitabschnitt auftretenden Taktimpulse und dem jeweiligen Zählwert ist.In a further advantageous embodiment it is provided that the counting values can be increased or decreased by a correction factor that Difference between the mean value that occurs per revolution per time segment Clock pulses and the respective count value.

Diese Methode liefert bei geringerem Aufwand dann genaue Werte, wenn sich die Drehzahl nicht sprunghaft ändert. Dies ist bei der überwiegenden Anzahl der Anwendungen von Drehzahlregelungen der Fall. Die durch die Teilungsfehler des Impulsgebers bedingte Ungenauigkeit wird hierbei mittels Addition einer Korrekturgröße vermindert. Bei Drehzahländerungen paßt sich die Korrekturgröße zeitverzögert an die neue Drehzahl an. Während des Drehzahlübergangs arbeitet die Korrektur nicht exakt.This method then delivers precise values with less effort, if the speed does not change suddenly. This is the case with the vast majority of the applications of speed control is the case. The errors caused by the division of the Pulse generator-related inaccuracy is hereby added by adding a correction variable reduced. If the speed changes, the correction variable adapts with a time delay the new speed. The correction does not work during the speed transition exactly.

Vorzugsweise wird aus dem jeweils korrigierten Zählwert oder aus der Summe der Zählwerte durch Kehrwertbildung die Drehzahl des Körpers bestimmt. Die auf die oben angegebene Weise bestimmte Zahl, die der Drehzahl des Körpers proportional ist, wird vorwiegend zur Feststellung der Drehzahl ausgenutzt.Preferably, the corrected count value or the The sum of the counted values determines the rotational speed of the body by forming the reciprocal value. the number determined in the manner indicated above, proportional to the number of revolutions of the body is mainly used to determine the speed.

Es ist auch möglich, für eine jeweils gleiche Anzahl von Impulsperioden zweier gleiche Teilungen aufweisender Impulsgeber, die mit verschiedenen, sich drehenden Körpern verbunden sind, die Impulse des Taktoszillators zu zwei Zähiwerten aufzusummieren, deren Differenz periodisch gebildet wird.It is also possible for the same number of pulse periods two pulse generators having the same pitches, with different, rotating Bodies are connected to add up the pulses of the clock oscillator to two counting values, the difference of which is formed periodically.

Die Differenz entspricht der Abweichung des Winkelwegs der beiden Körper. Die Messung kann insbesondere bei Gleichlauf regelungen eingesetzt werden, um den Istwert festzustellen. Es handelt sich dabei um eine Winkeldifferenz, ausgedrückt in Impulsen bzw. Bruchteilen von Impulsen.The difference corresponds to the deviation of the angular path of the two Body. The measurement can be used in particular with synchronization controls, to determine the actual value. It is an angular difference, expressed in pulses or fractions of pulses.

Bei einem fest vorgegebenen Verhältnis der Drehzahlen der beiden Körper wird zweckmäßigerweise einer der Zählwerte vor der Differenzbildung mit dem Übersetzungsverhältnis multipliziert. Damit kann ein Vergleich der Winkelstellung zweier Körper bei verschiedenen Drehzahlen erreicht werden, die in einem festen Verhältnis zueinander stehen sollen.With a fixed predetermined ratio of the speeds of the two bodies is expediently one of the count values before the difference is formed with the transmission ratio multiplied. This allows a comparison of the angular position of two bodies with different Speeds can be achieved that should be in a fixed ratio to each other.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform ist im Anspruch 10 beschrieben. Mit dieser Ausführungsform ist es moglich, die Winkeldifferenz feiner als die Impulsteilung dei Impulsgeber zu bestimmen.A particularly useful embodiment is described in claim 10. With this embodiment it is possible to make the angular difference finer than the pulse division to determine the pulse generator.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß ein Impulsgeber mit den Steuereingängen und ein Taktoszillator mit den Zähleingängen zweier Zähler verbunden sind, daß die Ausgänge der Zähler auf einen Umschalter geführt sind, der bei jedem Impuls des Impulsgebers von einem Zählerausgang auf den anderen Zählerausgang umschaltet, daß an den Umschalter ein Eingang einer Recheneinrichtung und eine den Faktor zur Korrektur des jeweiligen Zählerwerts bestimmende Einrichtung angeschlossen ist, die mit dem anderen Eingang der Recheneinrichtung verbunden ist, der eine Auswahllogik nachgeschaltet ist, die einen Vergleicher für die Zählwerte und einen vorgebbaren Wert aufweist.An apparatus for performing the method described above is designed according to the invention in such a way that a pulse generator with the control inputs and a clock oscillator are connected to the counting inputs of two counters that the Outputs of the counter are led to a changeover switch, which is activated with each pulse of the Pulse generator switches from one counter output to the other counter output that an input of a computing device and a correction factor to the switch the device determining the respective counter value is connected, which is connected to the other input of the computing device is connected, which is followed by a selection logic which has a comparator for the count values and a predefinable value.

Die Zähler, Vergleicher und die Auswahl logik sind zweckmäßigerweise mittels eines Mikrorechners realisiert.The counters, comparators and the selection logic are expedient realized by means of a microcomputer.

Eine andere bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des oben heschriebenen Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß ein in zyklischem Umlauf betriebener Zähler mit Taktimpulsen beaufschlagt und ausgangsseitig mit einem FIFO-Speicher verbunden ist, der durch die Impulse des Impulsgebers jeweils für die Eingabe des Inhalts des Zählers freigebbar ist, daß der Ausgang des FlFO-Speichers mit einer Anordnung verbunden ist, die eine Recheneinrichtung und eine den Faktor zur Korrektur des jeweiligen Zählwerts bestimmenden Einrichtung aufweist, die an den anderen Eingang der Recheneinrichtung angeschlossen ist, und daß der Anordnung eine Auswahllogik nachgeschaltet ist, die mit einem bei Erreichung des vorgebbaren Werts ein Signal abgebenden Einrichtung verbunden ist.Another preferred apparatus for performing the above According to the invention, the method consists in that one operated in cyclical circulation Counter with clock pulses applied and on the output side with a FIFO memory connected by the pulses from the pulse generator for entering the Content of the counter can be released that the output of the FFO memory with a Arrangement is connected, the a computing device and a factor for correction of the respective count value determining device which is connected to the other input the computing device is connected, and that the arrangement has a selection logic is connected downstream with a signal when the predefinable value is reached donating institution is connected.

Diese Anordnung ist besonders gut für einen Einsatz eines Mikroprozessors geeignet. Daruber hinaus zeichnet sich die Anordnung durch geringen schaltungstechnischen Aufwand aus.This arrangement is particularly good for use with a microprocessor suitable. In addition, the arrangement is characterized by low circuitry Effort.

Vorzugsweise ist der Auswahllogik eine Dividiereinrichtung nachgeschaltet, mit der jeweils der Reziprokwert des Eingangssignals gebildet wird, um die Drehzahl zu bestimmen.A dividing device is preferably connected downstream of the selection logic, with which the reciprocal value of the input signal is formed to the speed to determine.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß an den Umschalter ein Filter für die Bildung des Mittelwerts der Taktimpulse je Umdrehung angeschlossen ist, mit dem eine Dividiereinrichtung verbunden ist, die vom Umschalter gespeist wird und daß der Dividiereinrichtung über ein weiteres Filter ein Eingang einer Multipliziereinrichtung nachgeschaltet ist, deren anderer Eingang vom Umschalter gespeist wird und deren Ausgang mit der Auswahllogik verbunden ist.A preferred embodiment is that to the switch a filter is connected to calculate the mean value of the clock pulses per revolution is to which a dividing device is connected, which is fed by the switch is and that the dividing device via a further filter is an input of a Multiplier is connected downstream, the other input from the switch is fed and whose output is connected to the selection logic.

Bei dieser Ausführungsform wird der jeweilige Drehzahlwert auch bei schnellen Drehzahländerungen trotz der Teilungsfehler des Impulsgebers exakt bestimmt.In this embodiment, the respective speed value is also at fast speed changes are precisely determined despite the pitch errors of the pulse generator.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß an den Umschalter ein Filter für die Bildung des Mittelwerts der Taktimpulse je Umdrehung angeschlossen ist, mit dem eine Subtrahiereinrichtung verbunden ist, die vom Umschalter gespeist wird und daß der Dividiereinrichtung über ein weiteres Filter ein Eingang einer weiteren Subtrahiereinrichtung nachgeschaltet ist, deren anderer Eingang vom Umschalter gespeist wird und deren Ausgang mit der Auswahllogik verbunden ist.In an advantageous embodiment it is provided that the Changeover switch a filter for the formation of the mean value of the clock pulses per revolution is connected to which a subtracter is connected, which is from the switch is fed and that the dividing device has an input via a further filter a further subtracter is connected downstream, the other input of the Changeover switch is fed and its output is connected to the selection logic.

Diese Anordnung ist weniger aufwendig. Dafür arbeitet die Anordnung nur im quasistationären Betrieb genau.This arrangement is less complex. This is what the arrangement works for only accurate in quasi-stationary operation.

Bei den oben erläuterten Anordnungen unterliegen die Zähler inhalte bis zur Bildung der Kehrwerte keiner Filterung. Eine Filterung wird nur für die Korrektur der Teilungsfehler eingesetzt. Die Drehzahlwerte stehen daher mit hoher Dynamik zur Verfügung.In the arrangements explained above, the counter contents are subject to No filtering until the reciprocal values are formed. Filtering is only for the Correction of the pitch errors used. The speed values are therefore higher Dynamics available.

Zweckmäßigerweise besteht das Filter für die Bildung des Mittelwerts aus einem Schieberegister, dessen Registerstufen der Anzahl der Taktimpulse des Impulsgebers je Umdrehung entsprechen, aus einer dem Ausgang des Schieberegisters nachgeschalteten Subtrahieranordnung, in der jeweils die vom Schieberegister angegebenen Zählwerte von den am Eingang des Schieberegisters anstehenden Zählwerten subtrahiert werden, und aus einem an die Subtrahieranordnung angeschlossenen Summierspeicher, dem eine Dividieranordnung nachgeschaltet ist.The filter is expediently for the formation of the mean value from a shift register, the register stages of which correspond to the number of clock pulses of the Pulse generator per revolution, from one to the output of the shift register downstream subtraction arrangement, in which each of the specified by the shift register Count values are subtracted from the count values present at the input of the shift register and from a summing memory connected to the subtraction arrangement, which is followed by a dividing arrangement.

Mit der im Anspruch 20 beschriebenen Anordnung lassen sich mehrere Drehzahlen gleichzeitig feststellen. Die Anordnung kann bei Drehzahlregelungen eingesetzt werden, wenn der Drehzahlsollwert als Impulsfolge vorgegeben wird. Die im Anspruch 21 angegebene Anordnung eignet sich zum Vergleich des Drehwinkelweges zweier sich drehender Körper. Eine derartige Messung kann in Verbindung mit einer Gleichlaufregelung eingesetzt werden, wenn eine mechanische Wellenverbindung durch eine elektrische ersetzt wird. Soll zwischen den Drehzahlen zweier Körper ein festes Übersetzungsverhältnis vorliegen, dann wird die im Anspruch 22 beschriebene Anordnung eingesetzt.With the arrangement described in claim 20, several Determine speeds at the same time. The arrangement can be used for speed controls if the speed setpoint is specified as a pulse train. The one in the claim 21 specified arrangement is suitable for comparing the angle of rotation path of two rotating body. Such a measurement can be carried out in conjunction with a synchronization control be used when a mechanical shaft connection through an electrical is replaced. Should a fixed transmission ratio between the speeds of two bodies are present, then the arrangement described in claim 22 is used.

Eine besonders günstige Anordnung, die für die Regelung einer Drehzahl geeignet ist, ist im Anspruch 24 erläutert. Diese Anordnung bietet die Möglichkeit einer sehr genauen Drehzahlregelung, ohne daß eine Korrektur aufgrund von Teilungsfehlern des Impulsgebers notwendig ist. Die hochgenaue Drehzahlregelung wird durch die Überlagerung eines der Regelabweichung proportionalen Signals mit der gemessenen Winkeldifferenz zwischen dem integrierten Drehzahlsollwert und dem integrierten Drehzahlistwert erreicht.A particularly favorable arrangement for regulating a speed is suitable is explained in claim 24. This arrangement offers the possibility a very precise speed control without a correction due to pitch errors of the pulse generator is necessary. The high-precision speed control is achieved by the superposition a signal proportional to the control deviation with the measured angular difference between the integrated speed setpoint and the integrated actual speed value achieved.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus dem sich weitere Merkmale sowie Vorteile ergeben.The invention is illustrated below with reference to a drawing Embodiment explained in more detail, from which further features and advantages result.

Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer ersten Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl eines Körpers, Figur 2 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl eines Körpers, Figur 3 ein Blockschaltbild einer dritten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bestimmung der Drehzahl eines Körpers, Figur 4 ein Filter zur Bestimmung eines Korrekturfaktors, Figur 5 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Messung mehrerer Drehzahlen, Figur 6 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Vergleich der Drehwinkel zweier Körper, Figur 7 ein Zeitdiagramm der Impulse zweier an verschiedene Körper angeschlossener Impulsgeber mit gleicher Teilung.They show: FIG. 1 a block diagram of a first device for Determination of the speed of a body, Figure 2 is a block diagram of a second Embodiment of a device for determining the speed of rotation of a body, figure 3 shows a block diagram of a third embodiment of a device for determination the speed of a body, Figure 4 a filter for determining a correction factor, FIG. 5 shows a block diagram of an arrangement for measuring a plurality of rotational speeds, FIG 6 is a block diagram of an arrangement for comparing the angles of rotation of two bodies, figure 7 shows a timing diagram of the pulses from two pulse generators connected to different bodies with the same pitch.

Figur 8 ein Schaltbild einer Anordnung zur hochgenauen Regelung der Drehzahl eines Körpers.Figure 8 is a circuit diagram of an arrangement for high-precision regulation of the Speed of a body.

Ein nicht nahcr dargestellter Körper, dessen Drehzahl festgestellt werden soll, ist mit einem Impulsgeber 1 verbunden. Der Impulsgeber 1 ist beispielsweise eine Scheibe, die in einem bestimmten Rastermaß abwechselnd mit zwei Arten von Markierungen versehen ist, die photoelektrisch abgetastet werden. Je Umdrehung gibt der Impulsgeber 1 eine vom Rastermaß abhängige Zahl von impulsen ab, die zwei Zählern 2 und 3 zugeführt werden. Die Impulse legen die Öffnungszeiten der Zähler 2, 3 für Taktimpulse fest, die von einem Taktoszillator 4 mit konstanter Impulsfrequenz erzeugt werden. Von beiden Zählern 2 und 3 ist abwechselnd immer nur einer in Betrieb. Der Kerhwert der Zählerinhalte ist nach Ablauf eines impulses proportional der Drehzahl. Die Ausgänge der Zähler 2, 3 sind an einen Umschalter 7 angeschlossen, der in aufeinanderfolgenden Impulsen des Impulsgebers 1 abwechselnd die Ausgänge an nachgeschaltete Einrichtungen anlegt.A body not shown in detail, the speed of which has been determined is connected to a pulse generator 1. The pulse generator 1 is for example a disc that alternates with two types of markings in a certain pitch is provided which are photoelectrically scanned. The pulse generator gives per revolution 1 a number of pulses depending on the grid size, which are fed to two counters 2 and 3 will. The pulses determine the opening times of counters 2, 3 for clock pulses fixed, which are generated by a clock oscillator 4 with a constant pulse frequency. from of both counters 2 and 3, only one is in operation alternately. The Kerhwert the content of the counter is proportional to the speed after a pulse has elapsed. the Outputs of the counters 2, 3 are connected to a changeover switch 7 in successive Pulses from the pulse generator 1 alternately send the outputs to downstream devices applies.

Die Drehzahlen sollen mit einer bestimmten Genauigkeit festgestellt werden. Die Genauigkeit steigt mit der Auflösung, d. h. mit der Anzahl der je Impuls des Taktgebers aufsummierten Anzahl von Taktimpulsen. Die Genauigkeit hängt damit von der Anzahl der Impulse des Takt gebers je Umdrehung und von der Frequenz der Taktimpulse ab. Sowohl dem Rastermaßstab des Impulsgebers als auch der Frequenz des Taktoszillators sind von der Technik und vom vertretbaren Aufwand her Grenzen gesetzt.The speeds should be determined with a certain accuracy will. The accuracy increases with the resolution, i. H. with the number of per pulse of the clock generator summed up the number of clock pulses. The accuracy depends on it of the number of pulses of the clock generator per revolution and of the frequency of the Clock pulses. Both the grid scale of the pulse generator and the frequency of the clock oscillator are limits in terms of technology and reasonable effort set.

Wird das Teilerverhältnis und die Taktimpulsfrequenz so aufeinander abgestimmt, daß sich bei einer bestimmten Drehzahl eine gewünschte Auflösung ergibt, dann nimmt die Auflösung und damit die Genauigkeit bei höheren Drehzahlen ab. Um eine solche Verminderung der Genauigkeit zu beseitigen, ist eine Auswahllogik 5 vorgesehen, die den Inhalt des jeweiligen Zählers 2 oder 3 daraufhin überprüft, ob eine vorgegebene Zahl von Taktimpulsen erreicht oder überschritten worden ist. Ist dies nicht der Fall, dann veranlaßt die Auswahllogik 5 die Summierung aufeinanderfolgender Zählwerte. Nach jeder Addition zweier Zählwerte wird von der Auswahl logik 5 geprüft, ob die vorgegebene Auflösung erreicht oder überschritten worden ist. Die Summierung wird so lange fortgesetzt, bis die Summe der Zählwerte die vorgegebene Auf lösung erreicht oder überschritten hat. Die Auswahl logik 5 stellt weiterhin die Anzahl der Impulse bzw. Impulsperioden fest, die benotigt worden ist, und speichert die Zahl ab. Mit der Auswahl logik 5 ist ein Dividierwerk 6 verbunden, dem die Inhalte der Zähler 2, 3 zur Bestimmung der Drehzahl zugeführt werden.If the divider ratio and the clock pulse frequency are so on top of each other coordinated that a desired resolution results at a certain speed, then the resolution and thus the accuracy decrease at higher speeds. Around to eliminate such a reduction in accuracy is a selection logic 5 provided, which then checks the content of the respective counter 2 or 3, whether a specified number of clock pulses has been reached or exceeded. If this is not the case, then the selection logic 5 initiates the addition of successive ones Counts. After each addition of two counted values, logic 5 is checked, whether the specified resolution has been reached or exceeded. The summation is continued until the sum of the counted values has the specified resolution has reached or exceeded. The selection logic 5 continues to set the number of the pulses or pulse periods that have been required and stores the Pay off. With the selection logic 5 a dividing unit 6 is connected to which the content the counter 2, 3 are supplied to determine the speed.

Mittels des Dividierwerks 6 wird die Drehzahl nach folgender Beziehung errechnet, wobei mit K eine Konstante, mit V die Anzahl der Impulse bzw. Impulsperioden und mit Z der Inhalt des Zählers 2 oder 3 bezeichnet sind. Über einen den Zählern 2, 3 nachgeschalteten Umschalter 7 werden die Zähler 2, 3 abwechselnd tber die Auswahllogik 5 mit dem Dividierwerk 6 verbunden.By means of the dividing mechanism 6, the speed is calculated according to the following relationship: where K is a constant, V is the number of pulses or pulse periods and Z is the content of counter 2 or 3. The counters 2, 3 are alternately connected to the dividing unit 6 via the selection logic 5 via a changeover switch 7 connected downstream of the counters 2, 3.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen hat der Impulsgeber 1 Teilungsfehler, d.Due to manufacturing tolerances, the pulse generator has 1 pitch error, d.

h. die Perioden der Impulse sind teilweise oder völlig um geringe Beträge voneinander verschieden. Diese Teilungsfehler beeinträchtigen die Meßgenauigkeit. Um den Einfluß der Teilungsfehler auf die Meßgenauigkeit zu beseitigen, müssen die Meßwerte korrigiert werden. Vorzugsweise werden die Teilungsfehler durch eine Multiplikation der von den Zählern 2 bzw. 3 ausgegebenen Zähler inhalte berucksichtigt. Hierfür ist eine Multipliziereinrichtung 8 vorgesehen, die im Anschluß an den Umschalter 7 angeordnet ist.H. the periods of the impulses are partially or entirely small Amounts different from each other. These pitch errors affect the measurement accuracy. In order to eliminate the influence of the pitch errors on the measurement accuracy, the Measured values are corrected. The division errors are preferably determined by a multiplication the contents of the counters output by counters 2 or 3 are taken into account. Therefor a multiplier 8 is provided, which is connected to the switch 7 is arranged.

Die Zählerinhalte werden über ein Filter 9 geführt, das nur für den Mittelwert des Zählwerts pro Impuls bzw. Impulsperiode des Taktgebers 1 durchlässig ist. Der Mittelwert wird aus der gesamten Anzahl von Taktimpulsen während einer Umdrehung gebildet, d. h. es gilt die Beziehung wobei T mittel den mittleren Zählerstand je Impuls bzw. Impulsperiode, T.The counter contents are passed through a filter 9 which is only permeable to the mean value of the count value per pulse or pulse period of the clock generator 1. The mean value is formed from the total number of clock pulses during one revolution, ie the relationship applies where T mean is the mean count per pulse or pulse period, T.

die Anzahl der Taktimpulse und U die Zahl der Impulse bzw. Impulsperioden pro Umdrehung ist. Die Zeitkonstante des Filters 9 ist jeweils die für eine Umdrehung benötigte Zeit.the number of clock pulses and U the number of pulses or pulse periods per revolution is. The time constant of the filter 9 is in each case that for one revolution needed time.

Der mittlere Zahlerstand T mittel wird nach jeder Ausgabe eines neuen Zählerinhalts durch diesen dividiert. Hierfür ist eine weitere Dividierschaltung 10 vorgesehen, die dem Filter 9 nachgeschaltet ist. Am Ausgang der Dividierschaltung 10 steht der relative Teilungsfehler zur Verfügung, der über ein weiteres Filter 11 gffihrt wird, das eine größere Zeitkonstante als das Filter 9 hat. Die Zeitverzögerung durch die Filter 9, 11 ist notwendig, um zu verhindern, daß bei Drehzahländerungen eine Kompensation des Meßwerts durch den relativen Teilungsfehler stattfindet. Nach der Filterung bildet der relative Teilungsfehler einen Faktor, mit dem die von den Zählern 2, 3 ausgegebenen Werte multipliziert werden. Das Ausgangssignal des Filters 11 ist deshalb an einen Eingang der Multipliziereinrichtung 8 gelegt. Der relative Teilungsfehler wird weiterhin in einem Schieberegister 12 abgelegt. Das Schieberegister 12 enthält das Abbild des Impulsgebers 1, d. h. im Schieberegister sind für jeden Impuls bzw. jede Impulsperiode die relativen Teilungsfehler gespeichert. Diese relativen Teilungsfehler werden in größeren Zeitabständen festgestellt und abgespeichert. Zur Korrektur der Zählerinhalte werden die relativen Teilungsfehler dem Schieberegister 12 entnommen und der Multipliziereinrichtung 8 zugeführt. Der Wert im Schieberegister 12 kann in beliebigen Zeitabständen aktualisiert werden. Bei einem Geberwechsel wird der Wert auf jeden Fall im Schieberegister 12 abgespeichert. Das Schieberegister 12 verliert nur bei Spannungsausschaltung seine Information und baut diese nach Spannungswiederkehr innerhalb sehr kurzer Zeit selbsttätig wieder auf.The mean counter status T is medium after each issue of a new one The content of the counter divided by this. There is another dividing circuit for this 10 is provided, which is connected downstream of the filter 9. At the output of the dividing circuit 10 the relative division error is available, which is determined by an additional filter 11 is found that a larger time constant than the filter 9 has. The time delay through the filters 9, 11 is necessary to prevent that when the speed changes, the measured value is compensated by the relative division error takes place. After the filtering, the relative division error forms a factor, by which the values output by counters 2, 3 are multiplied. The output signal of the filter 11 is therefore applied to an input of the multiplier 8. The relative division error is also stored in a shift register 12. The shift register 12 contains the image of the pulse generator 1, i. H. in the shift register the relative division errors are stored for each pulse or each pulse period. These relative pitch errors are detected at longer time intervals and saved. The relative division errors are used to correct the counter contents taken from the shift register 12 and fed to the multiplier 8. Of the The value in the shift register 12 can be updated at any time. If the encoder is changed, the value is stored in shift register 12 in any case. The shift register 12 only loses its information when the voltage is switched off and rebuilds it automatically after the voltage has returned within a very short time on.

Der relative Teilungsfehler ist ein echter oder unechter Bruch. Um die Multiplikation zu vereinfachen, wird mit einem ganzzahligen 2n-fachen Wert gearbeitet. Das Ergebnis wird wiederum durch 2n geteilt.The relative division error is a real or improper fraction. Around To simplify the multiplication, an integer 2n-fold value is used. The result is again divided by 2n.

Nach der oben beschriebenen Methode steht nach jeder Ausgabe eines Zählwerts aus den Zählern 2 bzw. 3 im Anschluß an die Multiplikation mit dem relativen Teilungsfehler und die Bildung des Kehrwerts ein der Drehzahl genau proportionaler Wert zur Verfügung. Dieser Wert kann als Istwert in Drehzahl regelkreisen verwendet werden. Auch bei sprunghaften Änderungen der Drehzahl geht die Proportionalitãt nicht verloren.According to the method described above, there is one after each output Count value from counters 2 or 3 following the multiplication with the relative Division errors and the formation of the reciprocal value exactly proportional to the speed Value available. This value can be used as an actual value in speed control loops will. Even with sudden changes in the speed, the proportionality works not lost.

Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform wird der Teilungsfehler auf andere Art berücksichtigt. Gegenüber der Ausführungsform gemäß Figur list kein Unterschied in bezug auf den Impulsgeber 1, die Zähler 2, 3, den Taktoszillator 4, den Umschalter 7, die Auswahllogik 5, die Dividiereinrichtung 6, das Filter 10 und das Schieberegister 12 vorhanden.In the embodiment shown in Figure 2, the pitch error considered in a different way. Compared to the embodiment according to FIG Difference in relation to the pulse generator 1, the counters 2, 3, the clock oscillator 4, the switch 7, the selection logic 5, the dividing device 6, the filter 10 and the shift register 12 is present.

Statt der Multipliziereinrichtung 8 ist gemäß Figur 2 eine Subtrahiereinrichtung 13 und statt der Dividiereinrichtung 10 eine Subtrahiereinrichtung 14 vorgesehen.Instead of the multiplier 8, according to FIG. 2, there is a subtracter 13 and instead of the dividing device 10, a subtracting device 14 is provided.

In der Dividiereinrichtung 14 wird die Differenz zwischen dem mittleren Zählwert T mittel und dem jeweils vom Zähler 2 bzw. 3 ausgegebenen Zählstand gebildet. Hieraus ergibt sich ein absoluter Teilungsfehler AT.In the dividing device 14, the difference between the mean Count value T medium and the count output from counter 2 or 3, respectively. This results in an absolute division error AT.

Die absoluten Teilungsfehler für jeden Impuls bzw. jede Impulsperiode des Impulsgebers 1 werden im Schieberegister 12 abgespeichert und, je nach dem Vorzeichen, dem Zählerinhalt in der Subtrahiereinrichtung 13 hinzugefügt oder vom Zählerinhalt abgezogen.The absolute division errors for each pulse or each pulse period of the pulse generator 1 are stored in the shift register 12 and, depending on the sign, added to the counter content in the subtracter 13 or from the counter content deducted.

Bei schnellen Drehzahlveränderungen paßt sich der absolute Teilungsfehler zeitverzögert an die Drehzahlen an. Während des Übergangs wird daher die Drehzahl nicht exakt angegeben. Die oben beschriebenen Maßnahmen eignen sich daher vor allem für stationären Betrieb.In the case of rapid changes in speed, the absolute division error adjusts with a time delay to the speeds. During the transition, therefore, the speed becomes not specified exactly. The measures described above are therefore particularly suitable for stationary operation.

Der Drehzahlwert läßt sich bei beiden oben angegebenen Methoden ohne Verzogerung durch Filter ermitteln. Lediglich für die Korrekturen für Teilungsfehler sind Filter notwendig. Deshalb können Drehzahlen mit großer Dynamik gemessen werden.The speed value can be omitted in both of the methods given above Determine delay through filter. Only for the corrections for pitch errors filters are necessary. Therefore, speeds can be measured with great dynamics.

Die oben erwähnten Bauelemente 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 können durch einen Mikrorechner realisiert werden, der Divisionen bzw.The above-mentioned components 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 can be implemented by a microcomputer, the divisions or

Multiplikationen in kurzen Zykluszeiten ausführen kann. Zweckmäßig ist hierbei ein Mikrorechner, der mindestens 16 bit-Wörter verarbeiten kann.Can carry out multiplications in short cycle times. Appropriate is a microcomputer that can process at least 16 bit words.

Der Taktgeber 4 kann hierbei neben der Erzeugung von Zählimpulsen auch den Arbeitsablauf im Mikrorechner steuern.The clock generator 4 can in addition to the generation of counting pulses also control the workflow in the microcomputer.

Bei der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung ist der Taktgeber 4 mit dem Zähleingang eines Zählers 15 verbunden, dessen Ausgang an einen FIFO-Speicher 16 angeschlossen ist. Der Steuereingang des FIFO-Speichers 16 ist mit dem Taktgeber 1 verbunden. Der Ausgang des FIFO-Speichers 16 ist an eine Anordnung 17 angeschlossen, die entweder die Elemente 8, 9, 10, 11 und 12 in der in Figur 1 dargestellten Weise oder die Elemente 9, 10, 12, 13, 14 in der in Figur 2 dargestellten Gruppierl;g enthält. Der Anordnung ist die Auswahllogik 5 nachgeschaltet, die mit einem vom Taktgeber 4 gespeisten Zähler 18 verbunden ist, der voreinstellbar ausgebildet sein kann. Als Voreinstellwert dient die gewünschte Auflösung. Die Auswahllogik 5 speist das Dividierwerk 6.In the device shown in Figure 3, the clock 4 is with connected to the counting input of a counter 15, the output of which is sent to a FIFO memory 16 is connected. The control input of the FIFO memory 16 is with the clock 1 connected. The output of the FIFO memory 16 is connected to an arrangement 17, either the elements 8, 9, 10, 11 and 12 in the manner shown in FIG or the elements 9, 10, 12, 13, 14 in the group shown in FIG. 2; g contains. Of the Arrangement is followed by the selection logic 5, the is connected to a counter 18 fed by the clock generator 4, which can be preset can be formed. The desired resolution is used as the default value. The selection logic 5 feeds the dividing mechanism 6.

Der Zähler 15 arbeitet zyklisch und zählt fortlaufend die Impulse des Taktgebers 4. Nach einem Zählerüberlauf beginnt der Zähler 15 wieder mit dem Zählwert null. Wenn der Impulsgeber 1 einen Impuls abgibt, wird der Zähler inhalt mit der Impulsflanke in den FIFO-Speicher 16 übernommen. Im FIFO-Speicher 16 sind dann in aufeinanderfolgenden Speicherzellen die Werte für die zeitlichen Impulsabstände vorhanden. Wenn die Auflösung erreicht ist, stellt dies die Auswahllogik 5 mit Hilfe des Zählers 18 fest und veranlaßt die Auslesung entsprechender Werte aus dem FIFO-Speicher 16 und deren Weiterverarbeitung in der Anordnung 17 auf die oben beschriebene Weise. Der FIFO-Speicher 16 wird vorzugsweise in Verbindung mit einem Mikrorechner realisiert. Die Inhalte des Zählers 15 werden vorzugsweise durch Direct-Memory-Access eingegeben.The counter 15 works cyclically and continuously counts the pulses of the clock 4. After a counter overflow, the counter 15 starts again with the Count zero. When the pulse generator 1 emits a pulse, the counter becomes content transferred to the FIFO memory 16 with the pulse edge. In the FIFO memory 16 are then the values for the time pulse intervals in successive memory cells available. When the resolution is reached, the selection logic 5 provides this with the aid of the counter 18 and causes the corresponding values to be read out from the FIFO memory 16 and their further processing in the arrangement 17 in the manner described above. The FIFO memory 16 is preferably implemented in connection with a microcomputer. The contents of the counter 15 are preferably entered by direct memory access.

Das Filter 9 hat die in Figur 4 dargestellte Struktur. Ein Schieberegister 19 hat so viele Stufen wie bei dem Impulsgeber 1 Impulse je Umdrehung auftreten. Jede Stufe des Schieberegisters 19 ist für die Aufnahme eines Zählerinhalts vorgesehen. Die Zählwerte werden nacheinander in die Stufen des Schieberegisters 19 eingegeben. An den Ausgang des Schieberegisters 19 ist der Minuendeneingang einer Subtrahieranordnung 20 angeschlossen, deren Addendeneingang die gleichen Zählwerte wie dem Eingang des Schieberegisters 19 zugeführt werden. Der Ausgang der Subtrahieranordung ist mit einem Summierspeicher 21 verbunden, dessen Ausgang dem Dividierer 22 zugeführt wird, dem jeweils die Subtrahiereinrichtung 14 oder die Dividiereinrichtung 10 nachgeschaltet ist.The filter 9 has the structure shown in FIG. A shift register 19 has as many levels as the pulse generator has 1 pulse per revolution. Each stage of the shift register 19 is provided for receiving a counter content. The count values are entered into the stages of the shift register 19 one by one. The minuend input of a subtraction arrangement is connected to the output of the shift register 19 20 connected, the addend input of which has the same count values as the input of the Shift register 19 are supplied. The output of the subtraction arrangement is with connected to a summing memory 21, the output of which is fed to the divider 22, each of which is followed by the subtracting device 14 or the dividing device 10 is.

Bei der Inbetriebnahme werden das Schieberegister 19 und der Summierspeicher 21 gelöscht. Jeder von den Zählern 2, 3 bzw. vom FIFO-Speicher 16 ausgegebene Zählwert wird anschließend in das Schieberegister 19 fibernommen. Im Schieberegister 19 befindet sich daher die Anzahl der Zahl werte pro Umdrehung. Von jedem eingegebenen Zählwert wird in der Subtrahieranordnung 20 der zugleich am Ausgang des Schieberegisters 19 ausgegebene Zählwert subtrahiert. Durch die AJfsummierung dieser Differenzwerte ergibt sich im Summierspeicher 21 der Wert: d. h. die Summe der Zählwerte im Schieberegister. Hieraus wird der mittlere Zahlerstand T mittel in einer Dividieranordnung 22 berechnet.When starting up, the shift register 19 and the summing memory 21 are cleared. Each count value output by counters 2, 3 or by FIFO memory 16 is then transferred to shift register 19. The shift register 19 therefore contains the number of numerical values per revolution. In the subtraction arrangement 20, the count value simultaneously output at the output of the shift register 19 is subtracted from each input count value. By adding up these difference values, the value in summing memory 21 results: ie the sum of the counts in the shift register. The mean counter status T means is calculated from this in a dividing arrangement 22.

Durch die oben beschriebenen Maßnahmen ist es nicht notwendig, bei jedem Impuls des Impulsgebers 1 die Summe aller Zählwerte einer Umdrehung zu bilden, um den mittleren Zahlerstand zu bestimmen.With the measures described above, it is not necessary to to form the sum of all counted values of one revolution for each pulse of pulse generator 1, to determine the average payment status.

Bei der in Figur 5 dargestellten Anordnung sind mehrere Impulsgeber 1, 23, 24 vorgesehen, die an verschiedenen, sich drehenden Körpern befestigt sind. Die Impulsgeber 1, 23, 24 sind gemeinsam an den Eingang des FIFO-Speichers 16 angeschlossen. Der Taktoszillator 1, die Zähler 15 und 18 sind ebenfalls nur einmal für alle drei Impulsgeber 1, 23, 24 vorhanden.In the arrangement shown in Figure 5, there are several pulse generators 1, 23, 24 are provided which are attached to various rotating bodies. The pulse generators 1, 23, 24 are connected together to the input of the FIFO memory 16. The clock oscillator 1, the counters 15 and 18 are also only once for all three Pulse generator 1, 23, 24 available.

Der Ausgang des FIFO-Speichers 16 speist ebenso wie bei der Anordnung gemäß Figur 3 die Anordnung 17, der die Auswahllogik 5 und das Dividierwerk 6 nachgeschaltet sind. Für die weiteren Impulsgeber 23, 24 sind zu der Anordnung 17 gleichartige Anordnungen 25, 26 vorhanden, die jeweils Auswahllogiken 27, 28 speisen, deren Aufbau mit der Auswahllogik 5 übereinstimmt. An jede Auswahllogik 27, 28 ist ein Dividierwerk 29, 30 angeschlossen.The output of the FIFO memory 16 feeds in the same way as in the case of the arrangement according to FIG. 3, the arrangement 17, which is followed by the selection logic 5 and the dividing mechanism 6 are. For the further pulse generators 23, 24 are similar to the arrangement 17 Arrangements 25, 26 are present, each of which feed selection logics 27, 28, their structure matches the selection logic 5. A dividing unit is attached to each selection logic 27, 28 29, 30 connected.

Den Impulsgebern 1, 23, 24 sind jeweils Kennungen zugeordnet, die zusammen mit dem bei einem Impuls bzw. einer Flanke im Zähler 15 vorhandenen Inhalt in den FIFO-Speicher 16 eingegeben werden. Beim Auslesen der abgespeicherten Werte erfolgt an Hand der Kennung eine Aufteilung der Speicherwerte auf die drei Anordnungen 17, 25, 26, von denen jede für einen der Impulsgeber 1, 23, 24 vorgesehen ist. Die Bestimmung der Drehzahlen der Impulsgeber 1, 23 24 erfolgt auf die in Verbindung mit Figur 5 für den Impulsgeber 1 beschriebene Art.The pulse generators 1, 23, 24 are each assigned identifiers that together with the content present in counter 15 for a pulse or an edge can be entered into the FIFO memory 16. When reading out the saved values the storage values are divided into the three arrangements on the basis of the identifier 17, 25, 26, each of which is provided for one of the pulse generators 1, 23, 24. the Determination of the speeds of the pulse generator 1, 23 24 takes place on the in connection with Figure 5 for the pulse generator 1 described type.

Bei der in Figur 6 dargestellten Anordnung sind die beiden Impulsgeber 1, 23 mit dem FIFO-Speicher 16 verbunden. Der Taktoszillator 4 und die Zähler 15, 18 sind auf die in Fig. 3 und 5 dargestellte Art an den FIFO-Speicher 16 angeschlossen.In the arrangement shown in Figure 6, the two pulse generators 1, 23 connected to the FIFO memory 16. The clock oscillator 4 and the counter 15, 18 are connected to the FIFO memory 16 in the manner shown in FIGS.

Der Ausgang des FIFO-Speichers 16 speist zwei Summierspeicher 31, 32 sowie die Anordnungen 17 und 25. Dem Summierspeicher 31 ist ein Multiplizierer 33 nachgeschaltet, dessen weiterem Eingang eine feste Zahl vorgegeben wird, bei der es sich um das Über- bzw. Untersetzungsver hältnis der Drehzahlen der Körper handelt, mit denen die Impulsgeber 1, 23 verbunden sind. An den Ausgang des Multiplizierers 33 und den Ausgang des Summierspeichers 32 ist ein Subtrahierer 34 angeschlossen.The output of the FIFO memory 16 feeds two summing memories 31, 32 and the arrangements 17 and 25. The summing memory 31 is a multiplier 33 connected downstream, the other input of which a fixed number is specified, at which is the transmission or reduction ratio of the speeds of the body acts, with which the pulse generator 1, 23 are connected. To the output of the multiplier 33 and the output of the summing memory 32, a subtracter 34 is connected.

Die Anordnungen 17, 25 speisen jeweils einen Eingang einer weiteren Subtrahierschaltung 35, an deren Ausgang eine Dividierschaltung 36 angeschlossen ist. Der zweite Eingang der Dividierschaltung 36 wird vom Mittelwert beaufschlagt, wie er am Ausgang der in Fig. 4 dargestellten Schaltung verfügbar ist. Diese Schaltung ist Besrandteil der Anordnung 17.The arrangements 17, 25 each feed one input of another Subtracting circuit 35, at the output of which a dividing circuit 36 is connected is. The second input of the dividing circuit 36 is acted upon by the mean value, as is available at the output of the circuit shown in FIG. This circuit is edge part of the arrangement 17.

Die Ausgänge des Subtrahierers 34 und der Dividierschaltung 36 sind mit Eingangen einer Summierschaltung 37 verbunden.The outputs of subtracter 34 and divider circuit 36 are connected to inputs of a summing circuit 37.

Mit der in Figur 6 dargestellten Anordnung lassen sich Winkeldifferenzen zwischen zwei sich drehenden Körpern feststellen. Die Summierspeicher 31, 32 liefern für jeden Impulsgeber 1, 23 die Summen der in den FIFO-Speicher 16 eingelaufenen Zählerinhalte. Wenn das Drehzahlverhältnis der beiden Körper 1 ist, wird am Multiplizierer 33 der Multiplikator 1 eingestellt. Die Summen der Zählerinhalte des FIFO-Speichers für die Impulsgeber 1, 23 können mit Z(l) und Z(23) bezeichnet werden. Die Summe Z(23) wird im Subtrahierer 34 von der Summe Z(1) subtrahiert. Am Ausgang des Subtrahierers 34 steht daher die Differenz Z(1) - Z(23) zur Verfügung, bei der es sich um die Winkeldifferenz der beiden sich drehenden Körper, ausgedrückt durch die Anzahl von Impulsen, handelt.With the arrangement shown in FIG. 6, angle differences can be made between two rotating bodies. The summing memories 31, 32 deliver for each pulse generator 1, 23 the sums of those entered into the FIFO memory 16 Counter contents. If the speed ratio of the two bodies is 1, then the multiplier is used 33 the multiplier 1 is set. The sums of the counter contents of the FIFO memory for the pulse generator 1, 23 can be designated with Z (l) and Z (23). The sum Z (23) is subtracted from the sum Z (1) in the subtracter 34. At the output of the subtracter 34 is therefore the difference Z (1) - Z (23) available, which is the Angular difference of the two rotating bodies, expressed by the number of Impulses, acts.

In Figur 7 sind eine Anzahl der Impulse der beiden von den Impulsgebern 1, 23 erzeugten Impulsfolgen in Abhangigkeit von der Zeit dargestellt.In Figure 7 are a number of the pulses of the two from the pulse generators 1, 23 generated pulse sequences as a function of time.

Impulse der jeweiligen Impulsgeber 1, 23 sind in Figur 7 mit T(l)i bzw.Pulses from the respective pulse generators 1, 23 are indicated in FIG. 7 by T (l) i respectively.

T(23)i bezeichnet, um anzugeben, daß es sich um den i-ten Impuls handelt.T (23) denotes i to indicate that it is the i-th pulse.

Mit A ist in Figur 7 der Auswertezeitpunkt bezeichnet, zu dem die Winkeldifferenz bestimmt wird. Der Winkelversatz zum Auswertezeitpunkt tA ergibt sich aus der Beziehung: ß T (1, 23)i g T 1i - T nach Taktimpulsen. Diese Differenz wird in der Subtrahierschaltung 35 mit den bereits korrigierten Werten TK(l)i und TZc( 23)i gebildet, d. h. am Ausgang der Subtrahierschaltung 35 ist die Differenz TK(l)i - TK(23) vorhanden.The evaluation time at which the Angular difference is determined. The angular offset at the evaluation time tA results from the relation: ß T (1, 23) i g T 1i - T after clock pulses. This difference is in the subtraction circuit 35 with the already corrected Values TK (l) i and TZc (23) i, i.e. H. at the output of the subtracter circuit 35 the difference TK (l) i - TK (23) is present.

In der Dividierschaltung 36 wird die Differenz durch den Mittelwert T(1)mittel dividiert. Es ergibt sich Es handelt sich bei dem Wert 4 Z um einen Feinwert, der zu dem Grobwert in der Summierschaltung 37 addiert wird. Damit erhält man einen Differenzwinkel, der eine feinere Auflösung als die Impulsteilung hat.In the dividing circuit 36, the difference is divided by the mean value T (1) mean. It surrenders The value 4 Z is a fine value which is added to the coarse value in the summing circuit 37. This gives a difference angle that has a finer resolution than the pulse division.

Mit der in Figur 8 dargestellten Anordnung läßt sich die Drehzahl eines drehbaren Körpers sehr genau regeln. Die Anordnung gemäß Figur 8 enthält zahlreiche Bausteine der in Fig. 3, 5 und 8 gezeigten Anordnungen.With the arrangement shown in Figure 8, the speed regulate a rotatable body very precisely. The arrangement according to FIG. 8 contains numerous Building blocks of the arrangements shown in Figs.

Gleiche Elemente sind in den Fig. 3, 5 und 8 mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same elements are given the same reference symbols in FIGS. 3, 5 and 8 Mistake.

Der Taktgeber 4 speist die Zähleingänge der Zähler 15 und 18. Dem Zähler 15 ist der FIFO-Speicher 16 nachgeschaltet, dessen Eingang weiterhin mit einem zweiten Taktgeber 38 und dem Impulsgeber 1 verbunden ist. Der Ausgang des FIFO-Speichers 16 ist unmittelbar mit der Auswahllogik 5 verbunden, deren weiterer Eingang an den Zähler 18 angeschlossen ist. Mit der Auswahllogik 5 ist das Dividierwerk 6 verbunden.The clock 4 feeds the counting inputs of the counters 15 and 18. Dem Counter 15 is followed by the FIFO memory 16, the input of which continues with a second clock 38 and the pulse generator 1 is connected. The outcome of the FIFO memory 16 is directly connected to the selection logic 5, the other Input to the counter 18 is connected. With the selection logic 5 is the dividing mechanism 6 connected.

Dem Impulsgeber 1 und dem Taktgeber 38 sind jeweils Kennungen zugeordnet, die zusammen mit dem bei einem Impuls bzw. einer Flanke im Zähler 15 vorhandenen Inhalt in den FIFO-Speicher 16 eingegeben werden.The pulse generator 1 and the clock generator 38 are each assigned identifiers, which is present in counter 15 with a pulse or an edge Contents can be entered into the FIFO memory 16.

Beim Auslesen der abgespeicherten Werte erfolgt an Hand der Kennungen eine Aufteilung der Speicherwerte auf drei Kanäle 39, 40, 41. Die dem ImpulsgeLer 1 zugeordneten Werte gelangen sowohl auf den Kanal 40 als auch auf den Kanal 41. An den Kanal 41 ist die Auswahllogik 5 angeschlossen, die die Werte des Zählers 15 daraufhin überprüft, ob eine vorgegebene Zahl von Taktimpulsen erreicht oder überschritten worden ist.When reading out the stored values, the IDs are used a division of the stored values on three channels 39, 40, 41. The pulse generator Values assigned to 1 are transferred to channel 40 as well as even on the channel 41. The selection logic 5 is connected to the channel 41, which the Values of the counter 15 then checked whether a predetermined number of clock pulses has been reached or exceeded.

Ist dies nicht der Fall, dann veranlaßt die Auswahllogik 5 die Summierung aufeinanderfolgender Zählwerte. Die Summierung wird so lange fortgesetzt, bis die Summe der Zählwerte die vorgegebene Auf lösung erreicht oder überschritten hat. Die Auswahllogik 5 stellt weiterhin die Anzahl der Impulse bzw. Impulsperioden fest, die benötigt worden sind, und speichert die Zahl ab. Mit der Auswahllogik 5 ist das Dividierwerk 6 verbunden, mit dem die Drehzahl nach folgender Beziehung errechnet wird: wobei K eine Konstante, V die Anzahl der Impulse bzw. Impulsperioden und Z der jeweilige Zählwert ist.If this is not the case, then the selection logic 5 causes successive counted values to be added up. The totalization continues until the sum of the counted values has reached or exceeded the specified resolution. The selection logic 5 also determines the number of pulses or pulse periods that have been required and stores the number. With the selection logic 5, the dividing mechanism 6 is connected, with which the speed is calculated according to the following relationship: where K is a constant, V is the number of pulses or pulse periods and Z is the respective count value.

Der am Ausgang des Dividierwerks 6 verfügbare Istwert der Drehzahl wird in einem Drehzahl regler 42 einem Vergleicher 43 zugeführt, dessen weiterer Eingang vom Sollwert der Drehzahl beaufschlagt ist. Die Regelabweichung am Ausgang des Vergleichers 43 wird einem Multiplizierer 44 zugeführt, dessen weiterer Eingang von einem Verstärkungsfaktor beaufschlagt ist, der mit K prop bezeichnet wird. Am Ausgang des Multiplizierers 44 steht ein Signal: (n - nist) Kprop zur Verfügung, wobei mit n. der Istwert und mit "soll der Sollwert der Drehzahl bezeichnet ist.The actual speed value available at the output of the dividing unit 6 is fed in a speed controller 42 to a comparator 43, the other Input is acted upon by the speed setpoint. The control deviation at the output of the comparator 43 is fed to a multiplier 44, the further input of which is acted upon by a gain factor, which is denoted by K prop. At the The output of the multiplier 44 is a signal: (n - nist) Kprop available, where n. denotes the actual value and "soll" denotes the setpoint of the speed.

ist Über den Kanal 39 gelangen die von den Impulsen des Taktgebers 38 abhängigen Inhalte des Zählers 15 nach dem Durchlaufen des FIFO-Speichers 16 zu einem Multiplizierer 45. Der Taktgeber 38 liefert einen konstanten Takt, der als Winkel referenz verwendet wir& Die Zahl der pro Impuls des Taktgebers 38 aufgetretenen Zähltaste wird im Multiplizierer 45 mit einem Faktor Knsoll multipliziert. Der Faktor Knsoll ist der Solldrehzahl "soll proportional. Die Ausgangswerte des Multiplizierers 45 werden einschließlich eines gebrochenen Anteils als Winkelsollwert in einem Subtraktionsspeicher 46 aufsummiert. Von dieser Summe werden die von den Impulsen des Impulsgebers 1 abhängigen Inhalte des Zählers 15 nach dem Durchlaufen des FIFO-Speichers 16 abgezogen. Der Ausgangswert des Subtraktionsspeichers 46 entspricht einem Differenzwinkel zwischen Winkelsoll- und Winkelistwett. is Via channel 39, the clock pulses arrive 38 dependent contents of the counter 15 after passing through the FIFO memory 16 to a multiplier 45. The clock 38 provides a constant clock which as an angle reference we used & The number of per pulse of the clock 38 occurred counting key is multiplied in the multiplier 45 by a factor Knsoll. The factor Knsoll is proportional to the setpoint speed "soll. The output values of the Multiplier 45 including a fractional portion are used as the angle setpoint summed up in a subtraction memory 46. From this sum, those of the Pulses of the pulse generator 1 dependent contents of the counter 15 after passing through of the FIFO memory 16 is deducted. The output value of the subtraction memory 46 corresponds a difference angle between target angle and actual angle bet.

Der Wert des Differenzwinkels beaufschlagt einen Multiplizierer 47, dessen zweitem Eingang ein Anpassungsfaktor zugeführt wird. An den Ausgang des Multiplizierers 47 ist ein Summierer 48 angeschlossen, dessen weiterer Eingang mit dem Multiplizierer 44 verbunden ist. Die in Figur 8 dargestellte Anordnung arbeitet als PI-Regler. Das Ausgangssignal des PI-Reglers steht am Summierer 48 zur Verfugung. Der Regler 28 hat eine sehr hohe Genauigkeit, da eine Winkeldifferenz als Integral der Drehzahldifferenz der Drehzahlregelabweichung hinzugefügt wird. Eine Korrektur für Teilungsungenauigkeiten des Impulsgebers 1 ist nicht mehr erforderlich.The value of the difference angle is applied to a multiplier 47, the second input of which is fed an adjustment factor. To the output of the multiplier 47 a summer 48 is connected, the further input of which is connected to the multiplier 44 is connected. The arrangement shown in FIG. 8 works as a PI controller. The output signal of the PI controller is available at the summer 48. The regulator 28 has a very high level of accuracy, since there is an angle difference as an integral of the speed difference is added to the speed control deviation. A correction for pitch inaccuracies of the pulse generator 1 is no longer required.

Mit dem Multiplizierer 47 wird über einen entsprechend eingestellten konstanten Faktor eine Anpassung des Reglers an die Regelstrecke erreicht. Auch der Multiplizierer 44 ermöglicht die Anpassung an die Regelstrecke.With the multiplier 47 is adjusted accordingly constant factor, an adaptation of the controller to the controlled system is achieved. Even the multiplier 44 enables adaptation to the controlled system.

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Claims

Method and device for the digital determination of the number of revolutions rotating body claims 1. Method for determining a number that the speed of a body is proportional, which is connected to a pulse generator is, which generates a predetermined number of pulses per revolution, one Pulse train generated by a clock oscillator, which has a constant pulse frequency has, is used as a reference timer, characterized in that in each two consecutive, from the impulses resp.

Pulse periods of the pulse generator (1) alternate with certain time segments the clock pulses of the clock oscillator are counted until the end of the time segment, that at the end of each pulse or each pulse period the respective count value goes through a factor is corrected by which the influence of the pitch error of the pulse generator eliminates the fact that a check is then carried out to determine whether the count value is equal to or greater than is a predetermined value for the resolution of the speed values, and that in the case of a positive Test result, the corrected counter value is released for further processing, while with a negative test result the counting value for the summation with the next one corrected count value is saved, the sum with the predefinable value is compared and in the event of equality or positive excess for further processing released and, in the event of a negative excess, for addition to the next corrected count is saved.

2. The method according to claim 1, characterized in that the count values multiplied by a correction factor that is a proper or improper fraction whose counter is the average number of times that occur per revolution per time segment Clock pulses and whose denominator is the respective count value.

3. The method according to claim 1, characterized in that the count values can be increased or decreased by a correction factor which is the difference between the mean value of the clock pulses occurring per revolution per time segment and the respective count value.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the Average value of the clock pulses occurring per revolution per time segment around one Rotation corresponding time is determined with a delay.

5. The method according to claim 2 or one of the following claims, characterized characterized in that the correction factor by a time equal to or greater than one revolution is released after a delay for offsetting with the respective counter value will.

6. The method according to claim 2 or one of the following claims, characterized characterized in that the correction factors for the pulses or pulse periods of the Clock (1) in the order in which the pulses or pulse periods occur, saved and released for offsetting with the counter value.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that from the respectively corrected count value or from the sum of the count values through Reciprocating the speed of the body is determined.

8. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that that for an equal number of pulse periods, two equal divisions having pulse generator connected to various rotating bodies are, the pulses of the clock oscillator are added up to two count values, whose Difference is formed periodically.

9. The method according to claim 8, characterized in that at one fixed predetermined ratio of the speeds of the two bodies of one of the count values is multiplied by the transmission ratio before the difference is formed.

10. The method according to claim 8 or 9 and one of claims 1 to 7, characterized in that the corrected count values for the last Pulse periods used to form the difference between the pulses of the clock oscillator subtracted from each other that the difference by the occurring in the mean Clock pulses per pulse period is divided and that the quotient of the difference is added to the two counts.

11. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a pulse generator (1) with the control inputs and a clock oscillator are connected to the counting inputs of two counters (2, 3) that the outputs of the Counters (2, 3) are led to a changeover switch (7), which is activated with every pulse from the pulse generator switches from one counter output to the other counter output, and that to the Changeover switch (7) an input of a computing device (8, 13) and a factor for Correction of the respective counter value determining device is connected, which is connected to the other input of the computing device (8, 13), which is a selection logic (5) is connected downstream, which has a comparator for the count values and a predefinable one Has value.

12. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that a cyclically operated counter (15) with clock pulses acted upon and is connected on the output side to a FFO memory (16) which by the impulses of the pulse generator (1) for entering the content of the counter it can be released that the output of the FIFO memory (16) with an arrangement (17) is connected, the a computing device and a factor for correcting the each count value determining device, which is connected to the other input the computing device is connected, and that the arrangement (17) a selection logic (5) is connected downstream with a signal when the predefinable value is reached donating device (18) is connected.

13. Apparatus according to claim 11 or 12, characterized in that that the selection logic (5) is followed by a dividing device (6) with which the reciprocal value of the input signal is formed in each case.

14. The apparatus of claim 11, 12 or 13 for performing the Method according to Claims 1 and 2, characterized in that the changeover switch (7) or the counter (2, 3) a filter (9) for the formation of the mean value of the clock pulses is connected per revolution, with which a subtracter (14) is connected is, which is fed by the switch (7) and that the dividing device via a further filter (10) is followed by an input of a further subtracting device (13) whose other input is fed by the switch (7) and whose output is with the selection logic (5) is connected.

15. The apparatus of claim 11, 12 or 13 for performing the Method according to Claims 1 and 3, characterized in that the changeover switch (7) or the counter (2, 3) a filter (9) for the formation of the mean value of the clock pulses is connected per revolution, with which a subtracter (14) is connected is that of Changeover switch (7) is fed and that the dividing device via a further filter (10) an input of a further subtracting device (13) is connected downstream, the other input of which is fed by the switch (7) and whose Output is connected to the selection logic (5).

16. The device according to claim 11 or one of the following claims, characterized in that the one connected to the changeover switch (7) or the counter (2, 3) Filter (9) has a time constant that corresponds to one revolution.

17. The device according to claim 11 or one of the following claims, characterized in that the further filter (10) has a time constant which is greater than that of the first filter (9).

18. The device according to claim 14 or one of the following claims, characterized in that the further filter is connected to a shift register (12) in which the correction factors for all divisions of the pulse generator (1) are stored are.

19. The device according to claim 14 or one of the following claims, characterized in that the filter (9) consists of a shift register (19) whose Register levels correspond to the number of clock pulses of the pulse generator (1) per revolution, from a subtracting arrangement connected downstream of the output of the shift register (19) (20), in which the count values output by the shift register differ from those at the input of the shift register pending count values are subtracted and from an on the subtraction arrangement (20) is connected to the memory (21), which is followed by a dividing arrangement (22).

20. Device according to claim 12 or one of the following claims, characterized in that several pulse generators (1, 23, 24) are connected, through whose pulses the FIFO memory for the input the content of the counter (15) together with one of the respective pulse generator (1, 23, 24) assigned identifier can be released and that at the output of the FIFO memory (15), for each pulse generator (1, 23, 24) with an arrangement that can be selected using the identifier (17, 25, 26) is connected, the calculation device and the factor for correction of the respective count value determining device which is connected to the other input the computing device is connected, and that the arrangement (17, 25, 26) a Selection logic (5, 27, 28) is connected downstream, which with a predetermined when reaching the The value of a signal-emitting device (18) is prevented and the dividing device (6, 29, 30) is connected downstream.

21. The device according to claim 20, characterized in that the FIFO memory (16) each two controllable via the identifier of two pulse generators (1, 23) Summing memory (31, 32) are connected, the outputs of which are the inputs of a Subtracter (34) are connected downstream.

22. Apparatus according to claim 20 and 21, characterized in that the corrected counts divided by the number for the total used pulse periods for the two pulse generators of a subtraction circuit (35) can be fed to which a dividing circuit (36) is connected to its second input from one of the mean of the occurring per pulse period of a pulse generator Value can be applied and that the output of the dividing circuit (36) to a summing circuit (37), the second input of which is connected to the subtracter (34).

23. Device according to claim 21 or 22, characterized in that that a summing memory (31) is connected to a multiplier (33), which as Multiplier a fixed predetermined speed ratio can be supplied.

24. Device, in particular according to claim 12, characterized in that that the input of the FIFO memory (16) is also connected to a clock generator (38) is that by the pulses of the pulse generator (1) and the clock (38) the FIFO memory each for entering the content of the counter (15) along with one of the pulse generator (1) or the identifier assigned to the clock generator (38) can be released that the output of the FIFO memory (16) to those provided with the identification of the pulse generator (1) Counting value processing selection logic (5) is placed, which the dividing unit (6) directly is connected downstream, its output values with a speed setpoint for formation the speed control deviation can be compared with that with the identification of the clock generator (38) provided count values are added up in a subtraction memory (46) of the content of which subtracts the count values provided with the identification of the pulse generator (1) and that the difference at the output of the subtraction memory (46) of the speed control deviation is superimposed.

25. The device according to claim 24, characterized in that the Speed control deviation in a multiplier (44) with a constant gain factor is multiplied.

26. The device according to claim 24 or 25, characterized in that that the count values provided with the identifier of the clock generator (38) after the passage of the FIFO memory (16) is multiplied by a factor in a multiplier (45) which is proportional to the target speed.

27. Device according to one of claims 24, 25 or 26, characterized in that that the values output by the subtraction memory (46) with a constant factor can be multiplied with which an adjustment to the controlled system can be set.