DE3925716A1 - Steuer- und regelungseinrichtung mit indentifikationsverfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuer- und Regelungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Moderne elektronische Steuer- und Regelungseinrichtungen an Maschinen, insbesondere Gasturbinen für Fluggeräte, erfüllen oft zusätzlich zur Steuerung und Regelung eine Reihe von Aufgaben wie Betriebsdatenerfassung, Lebens­ dauerberechnung und ähnliches. Viele dieser Daten sind maschinenspezifisch.

Wird die Steuer- und Regelungseinrichtung als Elektronik-Einheit ausgetauscht, benötigt die neue Einheit die Information, an welcher Maschine sie installiert ist. Es ist üblich, diese Informationen über geeignete Geräte per Hand einzugeben. Dies setzt neben geschultem Personal auch entsprechende Einrichtungen voraus. Außerdem können sich bei der Eingabe leicht Fehler einschleichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektro­ nische Steuer- und Regelungseinrichtung zu schaffen, wel­ che möglichst ohne zusätzliches Gewicht durch Sensoren, Kabel, Stecker und Elektronik eine automatische Identifi­ zierung der Maschine, in der die Steuer- und Regelungsein­ richtung eingebaut ist, vornimmt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch ist mit einfachen Mitteln ohne zusätzliches Gewicht eine automatische Identifizierung der Maschine erreicht. Der Wartungsaufwand ist speziell bei mobilen Geräten wie Fahrzeugmotoren oder Gasturbinen in Flugzeugen erheblich reduziert, wobei zugleich Fehlerquellen ausge­ schaltet sind. Da die maschinenspezifischen Angaben auf dem Drehzahlsignal aufmoduliert sind, ist nur ein Meßkanal zur zeitgleichen Übertragung zweier Informationen (Dreh­ zahl, maschinenspezifische Angaben) nötig. Erst in der Auswerteschaltung werden beiden Signale decodiert und der weiteren Bearbeitung zugeführt. Es handelt sich daher um eine serielle Übertragung mit passiven Elementen.

Erfindungsgemäß greift der Sensor das Kombinationssignal berührungslos von der rotierenden Komponente ab. Hierdurch kommt es zu keinem Verschleiß am Sensor und der rotieren­ den Komponente.

In bevorzugter Ausführungsform sind dem Drehzahlsignal die maschinenspezifischen Angaben impulshöhen- und/oder breitenmoduliert aufgesetzt. Diese Modulationen lassen sich in der nachgeschalteten Auswerteschaltung leicht deco­ dieren.

Sind auf der rotierenden Komponente Sektoren mit magne­ tisch unterschiedlichen Eigenschaften, wie Zähne und Zahn­ lücken angeordnet, so greift in einer vorteilhaften Aus­ führungsform der Sensor das Kombinationssignal induktiv ab und die maschinenspezifischen Angaben sind über eine Ände­ rung der geometrischen Form und/oder Anordnung der Sekto­ ren codiert.

Sind auf der rotierenden Komponente Sektoren unterschied­ lichen Licht-Reflexionsgrades oder Durchlässigkeit ange­ ordnet, so greift in einer alternativen bevorzugten Aus­ führungsform der Sensor das Kombinationssignal optisch ab und die maschinenspezifischen Angaben sind über eine Ände­ rung der geometrischen Form und/oder Anordnung der Sekto­ ren codiert.

In einer exemplarisch genannten zweckmäßigen Ausgestaltung der Auswerteschaltung wird in einem ersten Komparator über einen ersten Triggerpegel das Drehzahlsignal vom Kombina­ tionssignal isoliert und in einem parallel geschalteten zweiten Komparator über einen zweiten Triggerpegel das maschinenspezifische Signal abgegriffen.

Zweckmäßigerweise wird das im zweiten Komparator decodier­ te maschinenspezifische Signal mit Hilfe des Drehzahlsig­ nals in ein Schieberegister eingetaktet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und den Figuren, welche eine Ausführungsform der Erfindung zeigen und nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 das Prinzip der Codierung und Decodierung,

Fig. 2 das Prinzip einer Auswerteschaltung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in Prinzipskizzen die erfin­ dungsgemäße Codierung und Decodierung von maschinenspezi­ fischen Angaben mit der dazugehörigen Auswerteschaltung, welche Bestandteil einer elektronischen Steuer- und Rege­ lungseinrichtung für eine Maschine, insbesondere Gastur­ bine für ein Fluggerät, ist. Die Maschine ist in den Figu­ ren nicht im einzelnen gezeigt, zu sehen ist lediglich eine rotierende Komponente 1 dieser Maschine. Als Beispiel handelt es sich hierbei um ein Zahnrad mit auf dem Umfang angeordneten Zähnen. Auf dem Zahnrad sind erfindungsgemäß von einem Sensor 2 lesbare maschinenspezifische Angaben aufgebracht.

In der Fig. 1a ist eine Ausführungsform eines Zahnrades in Axialrichtung gezeigt, bei der diese Codierung durch unterschiedliche Zahnhöhen erreicht ist. Die Zahnhöhendif­ ferenz ist dabei übertrieben dargestellt. In der Praxis reichen wenige zehntel Millimeter Zahnhöhendifferenz aus.

Die Codierung kann z.B. über eine Änderung der geometri­ schen Form bzw. auch der unterschiedlichen Anordnung der Zähne codiert sein. Zum Lesen eignen sich in vorteilhafter Weise berührungslose Sensoren, wie induktive oder optische Sensoren.

Wird ein optischer Sensor verwendet, so müssen auf der rotierenden Komponente Sektoren unterschiedlichen Licht- Reflexionsgrades oder Durchlässigkeit angeordnet sein. Unter Sektoren sind in diesem Beispiel also reflektierende Stellen gemeint, wobei auch die gesamte rotierende Komponente reflektierend sein kann und einige Stellen eine andere bzw. keine oder nur eine schwache Reflexion haben. Die maschinenspezifischen Angaben können dabei über eine Änderung der geometrischen Form und/oder Anordnung der Sektoren codiert sein. Das gleiche gilt auch für eine Lochscheibe, bei der die Codierung über eine Änderung z.B. der Abstände, Breiten oder Übergänge der abgetasteten Teile gestaltet sein kann.

Der Sensor liest in jedem Fall sowohl das der Drehzahl proportionale Signal (Drehzahlsignal), als auch das Sig­ nal, welches die maschinenspezifischen Angaben beinhaltet. Die maschinenspezifischen Angaben sind dabei dem Drehzahl­ signal aufmoduliert. Der Sensor liest somit ein Kombina­ tionssignal, welches aus dem Drehzahlsignal und den ma­ schinenspezifischen Angaben zusammengesetzt ist.

Vorteilhafterweise sind dem Drehzahlsignal die maschinen­ spezifischen Angaben impulshöhen- und/oder breitenmoduliert aufgesetzt.

In den Fig. 1b, c, d ist die Impulsform gezeigt, die ein induktiver Sensor bei unterschiedlicher Zahnhöhe ab­ gibt. Zahn und Impuls sind in der Darstellung durch ent­ sprechende Numerierung einander zugeordnet. Ein Triggerpe­ gel TPA (Fig. 1b) isoliert bei geeigneter Triggerpegelein­ stellung das normale Drehzahlsignal, Triggerpegel TPB die codierte Information. Fig. 1c zeigt das Drehzahlsignal, abgeleitet durch den Triggerpegel TPA und Fig. 1d das codierte Identifikationssignal, d.h. die maschinenspezi­ fischen Angaben, abgeleitet durch Triggerpegel TPB.

Fig. 2 zeigt das Prinzip der Auswerteschaltung. Vom Sen­ sor 2 geht das Kombinationssignal, bestehend aus Drehzahl­ signal und aufmodulierten maschinenspezifischen Angaben über den Komparator K1, an dem der erste Triggerpegel TPA anliegt zur Drehzahlauswerteeinheit 4.

Parallel dazu wird das Kombinationssignal über einen zwei­ ten Komparator K2 geführt, an dem der zweite Triggerpegel TPB anliegt. Der Referenzpunkt des Komparators K2 liegt höher als der des Komparators K1, so daß nur die hohen Impulsamplituden erfaßt werden.

Da die Impulshöhe bei einem induktiven Sensor drehzahlab­ hängig ist, wird der Triggerpegel für den Komparator K2 vom zweiten Triggerpegel TPB in Abhängigkeit von der Sig­ nalgröße eingestellt. Zur Decodierung des Identifikations­ signals ist ein Startdecoder SD vorgesehen, der eine Aus­ werteschaltung ist, die den Beginn des codierten Wertes erkennt und an eine Steuerung ST meldet. Die Steuerung ST gibt das Schieberegister SR frei, in das das vom Komparator K2 decodierte Signal mit Hilfe des Drehzahlsignals eingetaktet wird. Das Resultat ist eine drehzahlunabhängige Übernahme des Identifikationssignals mit den maschinenspezifischen Angaben in das Schieber­ register SR.

Claims (7)

1. Elektronische Steuer- und Regelungseinrichtung für eine Maschine, insbesondere Gasturbine für ein Fluggerät, mit einer Meßanordnung zur Erfassung der Drehzahl einer rotierenden Komponente (1) in der Maschine, wobei die Meßanordnung einen Sensor (2) beinhaltet, der an der rotierenden Komponente (1) ein der Drehzahl proportionales Signal abgreift und dieses Signal in der Steuer- und Regelungseinrichtung ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf der rotierenden Komponente (1) vom Sensor (2) lesbare maschinenspezifische Angaben aufgebracht sind, daß der Sensor (2) diese Angaben ab­ greift und dem Drehzahlsignal aufmoduliert, daß dieses Kombinationssignal einer Auswerteschaltung übermittelt wird, welche die maschinenspezifischen Angaben vom Kombi­ nationssignal abtrennt und der Steuer- und Regelungsein­ richtung zur Identifizierung der Maschine übermittelt.

2. Steuer- und Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) das Kombina­ tionssignal berührungslos von der rotierenden Komponente (1) abgreift.

3. Steuer- und Regelungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlsignal die maschi­ nenspezifischen Angaben impulshöhen- und/oder breitenmodu­ liert aufgesetzt sind.

4. Steuer- und Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der rotierenden Komponente (1) Sektoren (3) mit magnetisch unterschiedlichen Eigen­ schaften wie Zähne und Zahnlücken angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) das Kombina­ tionssignal induktiv abgreift und die maschinenspezi­ fischen Angaben über eine Änderung der geometrischen Form und/oder Anordnung der Sektoren (3) codiert sind.

5. Steuer- und Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei auf der rotierenden Komponente (1) Sektoren unterschiedlichen Licht- Reflexionsgrades oder Durchlässigkeit angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) das Kombina­ tionssignal optisch abgreift und die maschinenspezifischen Angaben über eine Änderung der geometrischen Form und/oder Anordnung der Sektoren codiert sind.

6. Steuer- und Regelungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung in einem ersten Komparator (K1) über einen ersten Triggerpe­ gel (TPA) das Drehzahlsignal vom Kombinationssignal iso­ liert wird und in einem parallel geschalteten zweiten Komparator (K2) über einen zweiten Triggerpegel (TPB) das maschinenspezifische Signal abgegriffen wird.

7. Steuer- und Regelungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das im zweiten Komparator (K2) decodierte maschinenspezifische Signal mit Hilfe des Dreh­ zahlsignals in ein Schieberegister (SR) eingetaktet wird.