DE3620350C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils, mit

• - einem ersten Impulsgenerator zum Erzeugen einer Impulsfolge mit einer Frequenz, die der Drehzahl des rotierenden Teils proportional ist,
• - einem ersten Zähler zum Zählen der Impulse der Impulsfolge, vom ersten Impulsgenerator und zur Ausgabe eines Zählwertes,
• - einem zweiten Impulsgenerator zum Erzeugen eines Taktsignals fester Frequenz,
• - einem am zweiten Impulsgenerator angeschlossenen zweiten Zähler zum Zählen der Taktsignale und zum Ausgeben eines Zählwertes und eines zusätzlichen Ausgangssignals, wenn der Zählwert einen vorbestimmten Wert erreicht hat, und mit
• - einer Recheneinheit zum Berechnen der Drehzahl des rotierenden Teils, wobei nach Abschluß eines solchen Rechenvorgangs die Recheneinheit ein Voreinstellsignal ausgibt, wodurch der zweite Zähler auf einen vorbestimmten Anfangszählstand eingestellt wird.

Eine solche Vorrichtung zum Messen der Drehzahl ist normalerweise in einem Drehzahlsteuersystem enthalten, wie es für Vorrichtungen zum Ändern der Drehzahl für eine Thyristor-Leonard-Schaltung in einem Walzwerk oder dergleichen verwendet wird.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Regelsystems mit einer konventionellen Drehzahlmeßvorrichtung. Die Anordnung enthält einen Gleichstrommotor 11, eine Vorrichtung 12 zum Messen der Drehzahl des Gleichstrommotors 11 und einen Drehzahlregler 13 zum Erzeugen einer Regelgröße, die der Differenz zwischen einem Drehzahl-Sollsignal und der durch die Vorrichtung 12 gemessenen tatsächlichen Drehzahl entspricht. Außerdem sind eine Dreiphasen-Wechselstromquelle 14, ein Leistungsgleichrichter 15 zum Umwandeln des Dreiphasen-Wechselstroms in eine variable Gleichspannung, ein Stromsensor 16 zum Messen des dem Leistungsgleichrichter 15 zugeführten Stromes und ein Stromregler 17 zur Einstellung der Ausgangsspannung des Leistungsgleichrichters 15 vorgesehen. Die Einstellung der Ausgangsspannung des Leistungsgleichrichters 15 erfolgt in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen dem durch den Stromsensor 16 gemessenen Strom und der von dem Drehzahlregler 13 gelieferten Regelgröße. Weiterhin ist eine Gate-Steuerschaltung 18 vorgesehen, die die Schaltelemente wie Thyristoren des Leistungsgleichrichters 15 in Übereinstimmung mit den von dem Stromregler 17 gelieferten Signalen steuert. Die Drehzahl des Gleichstrommotors 11 wird durch Veränderung der ihm zugeführten Spannung gesteuert. Der Leistungsgleichrichter 15 ist in der Lage, entweder eine positive oder eine negative Ausgangsspannung zu liefern, je nach der von dem Drehzahlregler 13 gelieferten Regelgröße.

Die vorstehend beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt.
Das Regelverhalten einer solchen Schaltungsanordnung wird im allgemeinen verbessert, wenn die Abtastzeit für das Messen der Drehzahl verkürzt wird. Aufgrund des in jedem Mechanismus wie eines Getriebes vorhandenen Spiels treten jedoch große kurzzeitige Schwankungen in der gemessenen Drehzahl auf, wenn die Abtastzeit kurz ist, so daß auch die Regelgröße des Drehzahlreglers 13 in erheblichem Maße impulsartig schwankt. Ist die angeschlossene Last gering, so daß ein verhältnismäßig geringes Drehmoment erforderlich ist, so ist der mittlere Strom ebenfalls gering. Es kann somit ein Zustand entstehen, bei dem die Regelgröße aufgrund der kurzzeitigen Drehzahlschwankungen zwischen positiven und negativen Werten schwankt. Dementsprechend muß der Leistungsgleichrichter 15 dauernd zwischen der Erzeugung einer positiven Spannung und einer negativen Spannung hin- und hergesschaltet werden, wodurch das Regelsystem unstabil wird und unnötige Schaltzeiten verbraucht werden.

Wird jedoch die Abtastzeit verlängert, so gehen die momentanen Schwankungen in dem Mittelwert unter, so daß die Drehzahlvariationen zurückgehen und das Regelsystem sich stabilisiert. Wird jedoch von dem Motor zum Beispiel aufgrund eines Walzvorganges durch eine höhere Last ein größeres Drehmoment gefordert, so steigt als Resultat der mittlere Strom an. Die Stromschwankungen gehen im Verhältnis zum mittleren Strom zurück und werden fast vernachlässigbar. Es ist aus diesem Grunde erforderlich, das Ansprechverhalten in einem solchen Zustand durch Einstellen einer kurzen Abtastzeit zu verbessern.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ist es also erforderlich, die Abtastzeit abhängig von der Last zu verändern, um über den vollen Arbeitsbereich eine hohe Stabilität zu erzielen.

Es ist bereits eine Drehzahlmeßvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art für ein Drehzahlsteuersystem bekannt, wie es in der japanischen Gebrauchsmusterpublikation Nr. 53-53 776 beschrieben wurde. In der vorliegenden Anmeldung zeigt Fig. 4 ein Blockschaltbild und Fig. 5 ein Zeitdiagramm der Signale zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung. Ein Impulsgenerator 1 erzeugt eine Impulsfolge ϕ mit einer Frequenz, die proportional der Drehzahl ist, und diese Impulsfolge wird zum Zählen einem ersten Zähler 2 zugeleitet. Ein weiterer (zweiter) Impulsgenerator 3 erzeugt eine Taktimpulsfolge CLK mit fester Frequenz, die einem zweiten Zähler 5 zum Zählen zugeführt wird. Beim Eintreffen jedes Impulses Φ vom Impulsgenerator 1 wird der Zählwert des zweiten Zählers 5 in ein Register 8 eingegeben. Dies bedeutet, daß in dem Register 8 Ns1 Taktimpulse gespeichert werden, wenn während des ersten Drehzahlimpulses Φ Ns1 Taktimpulse CLK vom Impulsgenerator 3 ausgegeben werden. Während des nächsten Drehzahlimpulses Φ werden dann Ns2 Taktimpulse und anschließend Ns3 Taktimpulse nacheinander gespeichert. Die Summe Ns der Zählerwerte des zweiten Zählers 5, die in dem Register 8 während der Zählzeit des ersten Zählers 2 von Null bis NΦ gespeichert wird, kann wie folgt ausgedrückt werden:

Ns = Ns1 + Ns2 + . . . + NsΦ.

Die Anzahl N von Umdrehungen in einem Wert ist also proportional der Anzahl der Drehzahlimpulse des Impulsgenerator 1 während einer Zeiteinheit und kann wie folgt ausgedrückt werden

Die Drehzahl N kann also durch Berechnung der Gleichung (2) ermittelt werden, indem die Inhalte NΦ und Ns des Registers 8 in eine CPU 7 eingegeben werden, wobei Ka und Kb Proportionalitätskonstanten sind und Ts eine Drehzahlmeßzeit darstellt, die der Abtastperiode für den Drehzahlmeßvorgang entspricht.

Ein solches konventionelles Drehzahlmeßsystem, bei dem die Drehzahl durch die Anzahl der Taktimpulse CLK bestimmt wird, die während der Zeiteinheit eines Impulses Φ eingegeben wird, hat zur Folge, daß die Dauer eines Impulses Φ bei niedriger Geschwindigkeit lang ist und die Anzahl NsΦ von Taktimpulsen CLK pro Impuls Φ genügend groß wird, so daß der Fehler gering ist. Ist die Dauer eines Impulses Φ jedoch bei hoher Drehzahl kurz, so hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß die Anzahl Ns1 von Taktimpulsen CLK pro Impuls Φ gering wird, wodurch sich der Fehler erhöht. Dementsprechend erhöht sich der in die Summe Ns von Ns0, Ns1 . . . usw. hineingebrachte Fehler ebenfalls bei hoher Geschwindigkeit. Wird NΦ konstant gehalten, so ändert sich die Abtastzeit Ts nur abhängig von der Periode des Signals Φ, das der Drehzahl entspricht, und es ist unmöglich, die Abtastzeit Ts der CPU 7 unabhängig von dem Signal Φ zu machen. In einer Schaltungskonfiguration, in der Ts zusammen mit NΦ variabel in Abhängigkeit mit Φ gemacht werden kann, ist ein Komparator erforderlich, um den Zählwert des ersten Zählers 2 mit einem eingestellten Wert NΦ zu vergleichen. Hierdurch wird jedoch die Anzahl von Bauelementen erhöht und die Schaltungsanordnung erheblich komplizierter.

Aus der GB 20 13 896 A ist eine Vorrichtung bekannt, die gewisse Ähnlichkeiten im Schaltungsaufbau mit der bereits zuvor anhand von Fig. 4 beschriebenen Vorrichtung hat, sich jedoch in ihrer Funktion unterscheidet und dabei noch zusätzlich zwischen den Zählern und der Recheneinheit geschaltete Datenlatches enthält. Zwei Aufwärtszähler sind vorgesehen, wobei der erste Zähler die Anzahl der von einem Tachometer gegebenen Impulse und der zweite Zähler die Anzahl der mit fester Frequenz abgegebenen Taktimpulse zählt. Gestartet werden beide Zähler simultan, nachdem sie zurückgesetzt worden sind. Nachdem der Zählwert des zweiten Zählers einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird ein zusätzliches Ausgangssignal über einen Dekoder an die Recheneinheit abgegeben. Bei Empfang dieses zusätzlichen Ausgangssignals liest die Recheneinheit den im Datenlatch zwischengespeicherten Zählstand des ersten Zählers, um aus den Zählständen der beiden Zähler die Drehzahl zu berechnen. Die Abtastzeit wird vom Zählstand des zweiten Zählers bestimmt, welcher demnach als Zeitbasis dient.

Während also bei dem anhand von Fig. 4 beschriebenen konventionellen Drehzahlmeßsystem die Drehzahl durch die Anzahl der Taktimpulse bestimmt wird, die während der Zeiteinheit eines Drehzahlimpulses eingegeben wird, mißt die Vorrichtung gemäß GB 20 13 896 A die Anzahl der Drehimpulse während einer vorbestimmten Anzahl von zu zählenden Taktimpulsen und somit während einer vorbestimmten Abtastzeit. Mit einer solchen Zählweise kann zwar der Meßfehler bei hoher Drehzahl und somit einer hohen Anzahl von erfaßten Drehzahlimpulsen verringert werden, jedoch steigt die Meßungenauigkeit mit sinkender Drehzahl und somit sinkender Anzahl der gezählten Drehzahlimpulse. Demnach sind die Meßungenauigkeiten bei niedrigen Drehzahlen recht hoch, wodurch die Regelgenauigkeit einer nachgeschalteten Regelung erheblich beeinträchtigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils vorzuschlagen, die in der Lage ist, einen Drehzahlmeßwert mit hoher Genauigkeit unabhängig davon auszugeben, ob die Drehzahl hoch oder niedrig ist, wobei die Vorrichtung einen einfachen Aufbau aufweisen soll.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

• - der zweite Zähler als voreinstellbarer Abwärtszähler zum schrittweisen Abwärtszählen vom Anfangszählstand ausgebildet ist und als zusätzliches Ausgangssignal ein Borgesignal abgibt, wenn der Zählwert auf den vorbestimmten Wert erniedrigt worden ist,
• - eine Abtastbefehlschaltung vorgesehen ist, die abhängig von einem Ladefreigabesignal der Recheneinheit ein Ladesignal dem zweiten Zähler zuführt, das diesen mit Hilfe des von der Recheneinheit abgegebenen Voreinstellsignals auf den vorbestimmten Anfangszählstand voreinstellt und den Beginn einer Abtastzeit bewirkt, und die abhängig vom Empfang des Borgesignals vom zweiten Zähler und eines Impulssignals vom ersten Impulsgenerator der Recheneinheit ein Interruptsignal zuführt, das die Beendigung der Abtastzeit bewirkt, und daß
• - die Recheneinheit direkt die Zählwerte der ersten und zweiten Zähler bis zum Empfang des Interruptsignals empfängt und zur Berechnung der Drehzahl verwendet.

Mit Hilfe der Erfindung wird die Abtastzeit der Drehzahl angepaßt. Bei höherer Drehzahl ist die Abtastzeit relativ kurz, da genügend Drehzahlimpulse zur Verfügung stehen, um ein Meßergebnis mit ausreichender Genauigkeit zu erzielen. Ist demgegenüber die Drehzahl niedrig, so wird die Abtastzeit fast unendlich hoch, damit die Drehzahlimpulse noch mit ausreichender Genauigkeit abgetastet werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als zweiter Zähler ein voreinstellbarer Abwärtszähler verwendet wird, der die Anzahl der Taktimpulse fester Frequenz zählt. In Übereinstimmung mit den Taktimpulsen zählt der voreinstellbare Abwärtszähler von einem Anfangszählstand abwärts und gibt bei Erreichen eines bestimmten Zählwertes ein Übertrag- bzw. Borgesignal an die erfindungsgemäß vorgesehene Abtastbefehlsschaltung aus. Anschließend zählt der voreinstellbare Abwärtszähler weiter abwärts. Bei Empfang des Borgesignals vom Abwärtszähler und des Drehzahlimpulssignals übermittelt die Abtastbefehlsschaltung an die Recheneinheit ein Interruptsignal, das die Beendigung der Abtastzeit bewirkt. Bis zum Empfang dieses Interruptsignals verwendet die Recheneinheit den Zählwert des ersten Zählers, d. h. die gezählte Anzahl der Drehzahlimpulse, zur Berechnung der Drehzahl. Demnach wird mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen Abwärtszählers und der erfindungsgemäß vorgesehenen Abtastbefehlsschaltung die Abtastzeit in Abhängigkeit von der Drehzahl bestimmt, wodurch ein Drehzahlmeßwert mit hoher Genauigkeit unabhängig davon ermittelt werden kann, ob die Drehzahl hoch oder niedrig ist.

Zwar ist aus der DE 31 48 654 A1 eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitserfassung bekannt, welche einen ersten Zähler und einen als Abwärtszähler ausgebildeten zweiten Zähler enthält. Jedoch arbeiten diese Zähler nach einem gänzlich anderen Prinzip und sind auch ganz anders geschaltet. Zu Beginn eines Erfassungszyklus wird nämlich zunächst eine abgeschätzte Maximalgeschwindigkeit in den ersten Zähler geladen. Die abgeschätzte Maximalgeschwindigkeit ist vorgegeben durch die maximale Winkelgeschwindigkeit, die mit gewisser Wahrscheinlichkeit bei einem angeschlossenen Drehmelder auftritt. Die äquivalente Periodendauer der Impulsfolge für diese abgeschätzte Geschwindigkeit wird dem zweiten Zähler zugeführt. Wenn die äquivalente Periode richtig in den zweiten Zähler eingegeben ist, zählt dieser bis zum Ende einer Kodier-Impuls-Periode genau auf Null herunter. Wenn die äquivalente Periode nicht richtig ist, erreicht dieser Zähler den Zählstand Null vor dem Ende der tatsächlichen Periode. In einem solchen Fall wird der erste Zähler um eins herabgesetzt, wodurch sich eine neue abgeschätzte Geschwindigkeit ergibt, und der zweite Zähler wird mit der Periodendifferenz zwischen der zunächst abgeschätzten Geschwindigkeit und der neuen abgeschätzten Geschwindigkeit geladen. Diese Prozedur wird so lange fortgesetzt, bis das laufende Eingangssignal im zweiten Zähler gleichzeitig mit dem Auftreten des Endes der tatsächlichen Periode auf Null gezählt ist, so daß dann die laufende abgeschätzte Geschwindigkeit im ersten Zähler die tatsächliche Geschwindigkeit ergibt. Damit die beiden Zähler in der zuvor beschriebenen Weise zusammenwirken können, ist der zweite Zähler hinter den ersten Zähler direkt in Reihe geschaltet.

Daraus wird deutlich, daß der Abwärtszähler im Stand der Technik eine ganz andere Aufgabe hat als bei der Erfindung. Beim Stand der Technik wird der Abwärtszähler nämlich zur Einstellung eines vorgeschalteten Zählers verwendet, während bei der Erfindung der Abwärtszähler Taktimpulse fester Frequenz von einem Taktimpulsenerator zählt und ein Borgesignal an eine Abtastbefehlsschaltung abgibt, wodurch die Abtastzeit zum Abtasten der Drehimpulse eingestellt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Signale an den verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ein bekanntes Drehzahlregelsystem, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesetzt werden kann;

Fig. 4 das Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung zum Messen der Drehzahl; und

Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die Signale an verschiedenen Punkten der Vorrichtung nach Fig. 4.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 sind ein Impulsgenerator 1, ein erster Zähler 2, ein Impulsgenerator 3 und eine CPU 7 vorgesehen, die die gleiche Funktion wie die entsprechenden Teile in der Fig. 4 ausüben und deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Zusätzlich enthält die Vorrichtung nach Fig. 1 ein Einstellregister 6, einen voreinstellbaren Abwärtszähler 9 und eine Abtastbefehlsschaltung 10.

Im Betrieb erzeugt der erste Impulsgenerator 1 Ausgangsimpulse Φ mit einer Frequenz, die der Drehzahl proportional ist. Diese Impulse werden dem ersten Zähler 2 zugeführt, der als Aufwärtszähler ausgebildet ist. Außerdem erzeugt der Impulsgenerator 3 Taktimpulse CKL mit der Frequenz 1/t, die dem voreinstellbaren Abwärtszähler 9 zugeführt und durch diesen gezählt werden. Wird dem voreinstellbaren Zähler 9 von der Abtastbefehlsschaltung 10 ein Ladesignal zugeleitet, so wird der Zähler auf einen Zählerstand Nc eingestellt, der durch das Einstellregister 6 vorgegeben wird. In Übereinstimmung mit den Taktimpulsen CLK vom Impulsgenerator 3 zählt der voreinstellbare Abwärtszähler 9 von dem Wert Nc abwärts und gibt beim Erreichen des Zählerstandes Null ein Borgesignal an die Abtastbefehlsschaltung 10 aus. Anschließend zählt der voreinstellbare Abwärtszähler 9 bis -1, -2, -3 . . . usw. abhängig von dem Eintreffen der Taktimpulse CLK.

Die in der Fig. 2 gezeigten Zeitdiagramme zeigen, wie der Drehzahlmeßvorgang in der Vorrichtung nach Fig. 1 abläuft. Wird von der Abtastbefehlsschaltung 10 dem voreinstellbaren Abwärtszähler 9 ein Ladesignal zugeführt, so wird der Zählwert des voreinstellbaren Abwärtszählers 9 gleich dem in dem Einstellregister 6 gespeicherten Wert Nc. Wird angenommen, daß der Zählwert des ersten Zählers 2 zu diesem Zeitpunkt gleich NΦ1 ist, so zählt der voreinstellbare Abwärtszähler 9 schrittweise abwärts entsprechend den ankommenden Taktimpulsen CLK. Die Abtastzeit Ts endet mit dem Anstieg des nächsten Drehzahlimpulses Φ nach Erreichen des Zählwertes Null.

Somit wird die Zeit Tc, die erforderlich ist, um den Zählwert des voreinstellbaren Zählers 9 von Nc auf Null zu erniedrigen, durch folgende Größe angegeben:

Tc = Nct (4)

Somit ist Ts Tc. Ist die Drehzahl niedrig, so wird die Abtastzeit Ts fast unendlich hoch. In einem Normalzustand, bei dem während der eingestellten Abtastzeit Tc mehr als ein Drehzahlimpuls Φ erzeugt wird, steigt der Drehzahlimpuls Φ vor dem Ablauf des letzten Abtastzeitraums Tc nach einem vorhergehenden Abtastzeitraum Tc an. Somit ergibt sich bei normalem Betrieb folgendes Bild:

2Tc Ts Tc (5)

Somit wird Ts begrenzt und es wird somit möglich, Ts durch Variation von Nc, der Tc bestimmt, zu steuern.

Am Ende der Abtastzeit Ts wird ein Interruptsignal von der Abtastbefehlsschaltung 10 an die CPU 7 gegeben. Abhängig von diesem Interruptsignal wird die CPU 7 so gesteuert, daß sie die entsprechenden Zählwerte NΦ2 und Nsa des ersten Zählers 2 und des voreinstellbaren Abwärtszählers 9 empfängt. Wird ein Ladesignal an den voreingestellten Abwärtszähler 9 gegeben, um das Laden des Wertes des Einstellregisters 6 zu ermöglichen, so schaltet die Drehzahlmessung auf die nächste Abtastperiode weiter. Die Anzahl ΔNs von Taktimpulsen CLK, die während des Zeitraums Ts - Tc erzeugt werden, ist gleich -Nsa, während die Anzahl Ns von Taktimpulsen CLK, die während der tatsächlichen Abtastzeit erzeugt werden, durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

Ns = Nc + ΔNs = Nc - Nsa (6)

Die Anzahl NΦ von Drehzahlimpulsen Φ, die während des Zeitraums Ts erzeugt wird, ist durch folgende Gleichung bestimmt:

NΦ = NΦ2 - NΦ1 (7)

Werden die obigen Werte in die Gleichung (2) eingesetzt, so ergibt sich die Drehzahl N aus dem folgenden Wert:

Hieraus folgt, daß der voreinstellbare Abwärtszähler 9 die Funktion eines Zählers der Taktimpulse CLK hat, die vom Impulsgenerator 3 geliefert werden. Eine andere Funktion besteht darin, die eingestellte Abtastzeit Tc zu messen, um die Abtastzeit Ts zu bestimmen. Somit ist kein Komparator erforderlich, um den Zählwert des voreinstellbaren Abwärtszählers 9 mit dem Wert Nc zu vergleichen. Da die CPU 7 in der Lage ist, die Zählwerte NΦ und Ns abhängig von dem zugeführten Interruptsignal zu bestimmen, ist kein Register erforderlich, um etwa die Werte NΦ und Ns zu speichern.

Mit anderen Worten, es besteht eine Zeitdifferenz ΔTs zwischen der Bestimmung der Abtastzeit Ts und der Eingabe der Zählwerte in die CPU 7 nach Zuführung des Interruptsignals. Es tritt jedoch kein Problem auf, wenn die Perioden der erzeugten Drehzahlimpulse Φ und Taktimpulse CLK deutlich länger sind als die Zeitdifferenz ΔTs. Mit der Ausnahme spezieller Fälle ist die Periode der erzeugten Drehzahlimpulse Φ ausreichend länger als die Zeitdifferenz ΔTs, und die Periode der Taktimpulse CLK ist im wesentlichen gleich oder kürzer als ΔTs.

Obgleich die tatsächliche Anzahl der während der Abtastzeit Ts erzeugten Taktimpulse CLK gleich Ns ist, wird der an die CPU 7 eingegebene Wert gleich Ns + ε (siehe Fig. 2). Da die von ε herrührende Zeitdifferenz ΔTs bei der Aufstellung eines Programms bestimmt wird, entspricht die Anzahl ε von während ΔTs erzeugten Impulsen der Taktimpulsfolge CLK in einer vorbestimmten Periode einem bestimmten festen Wert. Auf diese Weise kann ein exakter Wert Ns durch entsprechende Kompensation erzielt werden , indem von dem in die CPU 7 eingegebenen Wert Ns + ε immer der Wert ε substrahiert wird.

In der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung wird die Drehzahl aus zwei Faktoren berechnet. Der eine Faktor besteht aus der Anzahl NΦ von Drehzahlimpulsen Φ, während der andere Faktor durch die Anzahl Ns von Taktimpulsen CLK gebildet wird, die während der Abtastzeit Ts erzeugt werden, wobei die Abtastzeit Ts im Bereich von 2Tc Ts Tc im wesentlichen konstant ist. Hierdurch kann die Messung der Drehzahl mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, unabhängig davon, ob die Drehzahl hoch oder niedrig ist.

Es wurde in Verbindung mit der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, daß, wenn der Zählwert des voreinstellbaren Abwärtszählers 9 den Wert Null erreicht, der Zählwert entsprechend -1, -2 . . . usw. in Übereinstimmung mit den eingehenden Impulsen fortschreitet. Der voreinstellbare Abwärtszähler 9 kann jedoch auch so ausgebildet sein, daß bei einem Erreichen des Zählerstandes Null wieder ein Ladewert Nc automatisch in den Zähler 9 eingeladen wird, und daß nach Ersetzen des Zählwertes durch Nc der Zähler entsprechend Nc - 1, Nc - 2 . . . usw. in Übereinstimmung mit den eingehenden Impulsen fortschreitet. In einem solchen Fall wird der Zählwert Nsc des voreinstellbaren Abwärtszählers 9 am Ende der Abtastzeit Ts durch folgenden Wert bestimmt:

ΔNs = Nc - Nsc (9),

so daß Ns wie folgt bestimmt wird:

Ns = Nc + ΔNs = Nc + Nc-Nsc (10)

Der erste Zähler 2 in der vorliegenden Ausführungsform ist als Aufwärtszähler ausgebildet und die Anzahl von Drehzahlimpulsen Φ wird aus NΦ = NΦ2 - NΦ1 ermittelt, unter der Bedingung, daß NΦ1 kleiner ist als NΦ2. Es ist jedoch auch möglich, den ersten Zähler 2 als Abwärtszähler auszubilden. In einem solchen Fall ist NΦ1 größer als NΦ2, und die Anzahl der Drehzahlimpulse Φ wird durch NΦ = NΦ1 - NΦ2 bestimmt.

Zum Zwecke der Variation der Abtastzeit Ts ist das Einstellregister 6 vorgesehen, um Nc durch die CPU 7 in Echtzeitbetrieb zu bestimmen. Soll Ts jedoch nicht variiert werden, so ist das Einstellregister 6 nicht erforderlich, wodurch die Vorrichtung einfacher wird. Wird die Vorrichtung zum Messen der Drehzahl mit einem Mechanismus versehen, um Impulse zu erzeugen, deren Frequenz proportional der Drehzahl ist, so ist die Vorrichtung in der Lage, sowohl die Geschwindigkeit einer Linearbewegung als auch die Drehzahl eines drehenden Teils zu messen.

In der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird ein voreinstellbarer Abwärtszähler verwendet, um die Anzahl Ns von Taktimpulsen CLK zu zählen, und die Daten NΦ und Ns können bei einem Interruptvorgang der CPU eingegeben werden. Auf diese Weise ist eine zusätzliche, effektive Steuerfunktion möglich, um die Abtastzeit Ts zu variieren. Außerdem ist weder ein Komparator noch ein Register erforderlich, um die Zählwerte Ns und NΦ zu speichern. Auf diese Weise ergibt sich ein deutlich geringerer Aufwand und eine wesentlich einfachere Struktur der Vorrichtung bei hoher Genauigkeit.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Messen der Drehzahl eines rotierenden Teils, mit

• - einem ersten Impulsgenerator zum Erzeugen einer Impulsfolge (Φ) mit einer Frequenz, die der Drehzahl des rotierenden Teils proportional ist,
• - einem ersten Zähler (2) zum Zählen der Impulse der Impulsfolge, einem zweiten Impulsgenerator (1) und zur Ausgabe eines Zählwertes (NΦ),
• - einem zweiten Impulsgenerator (3) zum Erzeugen eines Taktsignals (CLK) mit fester Frequenz,
• - einem am zweiten Impulsgenerator (3) angeschlossenen zweiten Zähler (9) zum Zählen der Taktsignale (CLK) und zum Ausgeben eines Zählwertes (Ns) und eines zusätzlichen Ausgangssignals, wenn der Zählwert einen vorbestimmten Wert erreicht hat, und mit
• - einer Recheneinheit (7) zum Berechnen der Drehzahl des rotierenden Teils, wobei nach Abschluß eines solchen Rechenvorgangs die Recheneinheit (7) ein Voreinstellsignal ausgibt, wodurch der zweite Zähler (8) auf einen vorbestimmten Anfangszählstand (Nc) eingestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der zweite Zähler (9) als voreinstellbarer Abwärtszähler (9) zum schrittweisen Abwärtszählen vom Anfangszählstand (Nc) ausgebildet ist und als zusätzliches Ausgangssignal ein Borgesignal abgibt, wenn der Zählwert auf den vorbestimmten Wert erniedrigt worden ist,
• - eine Abtastbefehlschaltung (10) vorgesehen ist, die abhängig von einem Ladefreigabesignal der Recheneinheit (7) ein Ladesignal dem zweiten Zähler (9) zuführt, das diesen mit Hilfe des von der Recheneinheit (7) abgegebenen Voreinstellsignals auf den vorbestimmten Anfangszählstand (Nc) voreinstellt und den Beginn einer Abtastzeit (Ts) bewirkt, und die abhängig vom Empfang des Borgesignals vom zweiten Zähler (9) und eines Impulssignals (Φ) vom ersten Impulsgenerator (1) der Recheneinheit (7) ein Interruptsignal zuführt, das die Beendigung der Abtastzeit (Ts) bewirkt, und daß
• - die Recheneinheit (7) direkt die Zählwerte (NΦ, Ns) der ersten und zweiten Zähler (2, 9) bis zum Empfang des Interruptsignals empfängt und zur Berechnung der Drehzahl verwendet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Einstellregister (6) zur Vorgabe des Anfangszählstandes (Nc).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch das Einstellregister (6) angegebene Anfangszählstand variabel ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zähler (2) ein Aufwärtszähler ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zähler (2) ein Abwärtszähler ist.