DE4138194A1 - Verfahren und vorrichtung zur erfassung der position und bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegter aggregate - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur erfassung der position und bewegungsrichtung translatorisch und/oder rotatorisch bewegter aggregateInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der
Position und Bewegungsrichtung translatorisch und/oder
rotatorisch bewegter Teile eines Aggregates nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 30 34 118 C2 ist ein Verfahren zur elektro
nischen Überwachung des Öffnungs- und Schließvorganges
von elektrisch betriebenen Aggregaten, insbesondere
von Fensterhebern und Schiebedächern in Kraftfahrzeu
gen, bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird die
Geschwindigkeit eines an ein gleichspannungsgespeistes
Bordnetz angeschlossenen elektrischen Stellorgans des
Aggregates gemessen und aus dem erhaltenen Meßwert ein
Grenzwert gebildet, der anschließend mit allen nach
folgenden Meßwerten verglichen wird.
In dem Grenzwert sind die momentanen, sich über die
Betriebszeit des Aggregates ändernden elektrischen und
mechanischen Größen wie die Eigenerwärmung eines
Fensterhebermotors, die Höhe der Batteriespannung und
die Position der Fensterscheibe bei einem elektrischen
Fensterheber als elektrisch betriebenes Aggregat sowie
statische Gegebenheiten des Fensterhebersystems wie
die Krümmung der Fensterscheibe berücksichtigt.
Die Verarbeitung und Aufnahme der Meßwerte erfolgt
durch einen Mikrocomputer, der eine Speicher- und eine
Vergleichsvorrichtung aufweist, mit denen beim Öff
nungs- und Schließvorgang des Aggregates der zu
durchlaufende Weg in drei Bereiche aufgeteilt wird.
Beim Öffnungs- und Schließvorgang wird der zurückge
legte Weg elektronisch erfaßt, während beim Schließ
vorgang der Öffnungsweg mit dem jeweils zurückgelegten
Schließweg verglichen wird. Innerhalb eines bestimmten
Bereichs wird bei Auftreten eines Blockierzustandes
des Aggregates das Stellorgan abgeschaltet, sobald ein
zeitlicher Grenzwert erreicht wird.
Die Geschwindigkeitsmessung wird bei dem bekannten
Verfahren mittels einer Lochscheibe und lichtelektri
schen Elementen oder ähnlicher Sensorelemente, die mit
dem Aggregat verbunden sind, durchgeführt.
Zur Durchführung des bekannten Verfahrens sind zur
Erfassung der Position und Bewegungsrichtung der
bewegten Teile des Aggregates somit mindestens zwei
Sensoren erforderlich. Um eine möglichst genaue
Positionsangabe zu erzielen, muß ein hochgenaues
Sensorsystem vorgesehen werden, das eine Umdrehung des
Fensterhebermotors in mehrere Teilbereiche unterteilt,
so daß insgesamt eine aufwendige und damit in der
Herstellung teure Sensoreinrichtung zur Durchführung
des Verfahrens vorgesehen werden muß.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabenstellung
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Erfassung der Position und Bewegungsrichtung transla
torisch und/oder rotatorisch bewegter Teile eines
Aggregates der eingangs genannten Gattung anzugeben,
die bei hohem Auflösungsvermögen der Positions- und
Bewegungsrichtungserkennung nur eine Sensoreinrichtung
erforderlich machen und somit einen geringen Herstel
lungsaufwand erfordern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kenn
zeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht sowohl eine
Positions- als auch eine Bewegungsrichtungserkennung
mit nur einem Sensor, der bewegungsproportionale
Impulse abgibt, während eine Erfassung der Bewegungs
richtung unmittelbar an den Klemmen des Antriebsaggre
gates vorgenommen wird, so daß die gewonnen elektri
schen Signale direkt weiterverarbeitet werden können.
Die Erfassung der Klemmenspannung oder des Kurzschluß
stromes des Elektromotors ermöglicht es, aus der
Polarität der Klemmenspannung oder des Kurzschlußstro
mes nach Verklingen der transienten, induktiven
Übergangsschwingung die Drehrichtung des Elektromotors
festzustellen. Eine derartige Maßnahme erweist sich
besonders dann als kostengünstig, wenn der Strom oder
die Spannung des Elektromotors aus anderen Applikati
onsgründen, beispielsweise für einen Überstromschutz
oder eine Leistungserfassung ohnehin gemessen wird.
Durch die Erfassung der Welligkeit des Motorstromes,
die durch die Kommutierung zwischen den verschiedenen
Motorwicklungen verursacht wird, kann die Bewegungs
messung sehr fein unterteilt werden, so daß eine
hochgenaue Auflösung möglich ist, ohne daß eine
hochgenaue, beispielsweise mit der Motorwelle verbun
dene Sensoreinrichtung erforderlich ist.
Die elektronische Korrektur der durch die Welligkeit
des Motorstroms gewonnenen Sensorsignale gewährlei
stet, daß ausfallende Welligkeitsimpulse die Genauig
keit der Messung nur innerhalb einer Umdrehung des mit
dem Elektromotor verbundenen Impulsgebers berühren, da
der Impulsgeber einmal pro Umdrehung die exakte
Position des Elektromotors festlegt.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
gekennzeichnet durch einen Elektromotor, der einer
seits mit einem beweglichen Aggregatteil und anderer
seits mit einer an eine Spannungsquelle angeschlosse
nen Steuereinrichtung verbunden ist, einen mit dem
Elektromotor und/oder dem beweglichen Aggregatteil
verbundenen Impulsgeber, und einen mit den Anschluß
klemmen des Elektromotors verbundenen Klemmenspan
nungs- und/oder Stromsensor.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung einen die Welligkeit des Motorstro
mes erfassenden Stromsensor enthält, dessen Ausgang
mit einem Impulsbildner verbunden ist, der der Motor
stromwelligkeit entsprechende Impulse abgibt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfin
dungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung eine Korrektureinrichtung
enthält, die die vom Impulsgeber abgegebenen, der
Bewegung des beweglichen Aggregatteils oder der
Umdrehung des Elektromotors proportionalen Impulse mit
den vom Impulsbildner abgegebenen, der Motorstromwel
ligkeit entsprechenden Impulsen vergleicht und letzte
re in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bewegungs
länge des beweglichen Aggregatteils oder Winkelstel
lung des Elektromotors korrigiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsge
mäßen Lösung besteht die Speiseschaltung aus einer
H-Brückenschaltung mit vier Feldeffekttransistoren, von
denen jeweils zwei Feldeffekttransistoren mit ihren
Drain- oder Sourceanschlüssen miteinander verbunden
und an die Spannungsquelle bzw. Massepotential ange
schlossen sind, während die verbleibenden Drain- bzw.
Sourceanschlüsse mit dem Drain- oder Sourceanschluß
des in Reihe geschalteten Feldeffektstransistors
verbunden sind, wobei der Elektromotor an die Verbin
dung der in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren
angeschlossen ist, die Gateanschlüsse der vier Feldef
fekttransistoren mit dem Ausgang der Steuerschaltung
verbunden sind und zwei parallelgeschaltete Feldef
fekttransistoren als Sensor-Feldeffekttransistoren
ausgebildet sind, deren Sensoranschlüsse mit den
Eingängen einer die Feldeffekttransistoren ansteuern
den Steuerschaltung verbunden sind.
Die Verwendung einer aus einer H-Brückenschaltung
bestehenden Speiseschaltung mit vier Feldeffekttransi
storen, von denen zwei Feldeffekttransistoren als
Sensor-Feldeffekttransistoren ausgebildet sind,
ermöglicht es, ohne zusätzlichen Aufwand die Speise
schaltung als Sensorschaltung zu verwenden, die eine
Anzeige über eine Drehrichtungsumkehr des Elektromo
tors liefert.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
verbleibenden Unteransprüchen gekennzeichnet. Anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei
spieles soll der der Erfindung zugrundeliegende
Gedanke näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antriebs
teile eines elektrischen Fensterhebers mit
elektrischen Anschlüssen;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Speise- und Steu
erschaltung für den Antrieb und die Erfas
sung der Positions- und Bewegungsrichtung
translatorisch und/oder rotatorisch beweg
ter Aggregatteile und
Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der Drehzahl des
Stromes und der Ansteuersignale eines Elek
tromotors zum Antrieb beispielsweise eines
elektrischen Fensterhebers in Kraftfahrzeu
gen.
Die schematische Darstellung in Fig. 1 zeigt einen
als Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor 1 mit
einem Rotor 11 und einem Stator 12. Der Rotor 11 ist
in an sich bekannter Weise mit einem Kommutator 13
versehen und mit einer Motorwelle 14 verbunden, die in
diesem Ausführungsbeispiel als Teil eines Schneckenge
triebes ausgebildet ist. Die Motorwelle 14 treibt die
translatorisch oder rotatorisch bewegten Teile 2 eines
Aggregates an, das beispielsweise aus dem Getriebe
einer Fensterhebeeinrichtung für Kraftfahrzeuge
bestehen kann. Diese setzt die rotatorische Bewegung
in eine lineare bzw. translatorische Bewegung zum
Anheben oder Absenken einer Fensterscheibe um.
Das Aggregatteil 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel
mit einem Impulsgeber 3 verbunden, der beispielsweise
aus einem Hallsensor, einem elektro-optischen, induk
tiven, kapazitiven, magnetischen oder mechanischen
Sensor bestehen kann. Aufgrund der mechanischen
Kopplung zwischen Motorwelle 14 und Aggregatteil 2
kann der Impulsgeber auch unmittelbar mit dem Elektro
motor 1 bzw. der Motorwelle 14 verbunden sein. Dieser
Impulsgeber 3 gibt für den Fall einer rotatorischen
Bewegung des Aggregatteils 2 mindestens einen
Impuls pro Umdrehung ab. Eine größere Impulszahl pro
Umdrehung des Rotors 11 bzw. der Motorwelle 14 ist
nicht erforderlich, liegt aber ebenfalls im Rahmen der
vorliegenden Erfindung.
Der Elektromotor 1 ist mit einem Akkumulator bzw.
einer Batterie 4 zur Speisung des Elektromotors 1
sowie mit einem Steckanschluß 9 verbunden, der eine
Verbindung zu einer Steuerschaltung 5 herstellt, die
gleichzeitig eine Überwachungsschaltung für die
Erfassung der Position und Bewegungsrichtung des
Elektromotors 1 bzw. des Aggregatteils 2 enthält.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuer
schaltung 5 auch im Elektromotor 1 integriert sein, so
daß die Steuerschaltung 5 und der Elektromotor 1 eine
bauliche Einheit bilden.
Anstelle eines mindestens einen Impuls pro Umdrehung
des Rotors 11 des Elektromotors 1 bzw. der Motorwelle
14 abgebenden elektro-optischen, magnetischen, induk
tiven, kapazitiven oder mechanischen Sensors 3 kann
ein entsprechender Sensor beispielsweise in der
Bewegungsbahn der Fensterscheibe des elektrischen
Fensterhebers angeordnet werden, der bei Zurücklegen
einer vorgegebenen Strecke der Fensterscheibe einen
Impuls abgibt, so daß aufgrund der starren mechani
schen Kopplung zwischen Elektromotor 1 und bewegtem
Aggregatteil 2 eine Relation zwischen zurückgelegtem
Weg und Drehwinkel bzw. Umdrehung des Elektromotors
hergestellt werden kann.
Der dem Elektromotor 1 zugeführte Motorstrom wird
mittels der Steuereinrichtung 5 gesteuert, die in
diesem Ausführungsbeispiel eine Speiseschaltung
enthält, die an den Akkumulator bzw. an die Batterie 4
als Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Steuerein
richtung 5 ist vorzugsweise über eine Multiplexverbin
dung mit einer Schalteinrichtung 10 verbunden, die
einen oder mehrere Schalter aufweist, mit denen die
Bewegung der bewegten Aggregatteile in der einen oder
anderen Richtung eingestellt bzw. ausgelöst werden
kann.
Zu diesem Zweck können die Schalter aus Kipp- oder
Tastschaltern bestehen, die bei einmaliger Berührung
die Bewegung der Aggregatteile bis zum Endanschlag in
der einen oder anderen Richtung sowie nur dann eine
Bewegung bewirken, solange der betreffende Schalter
betätigt wird.
Die Steuereinrichtung 5 weist einen Klemmenspannungs- und/oder
Kurzschlußstromsensor auf, dessen Anschluß
leitungen mit den Anschlußklemmen des Elektromotors 1
verbunden sind bzw. in einer Anschlußleitung des
Elektromotors 1 liegen. Zur Kurzschlußstromerfassung
kann in der Anschlußleitung ein Widerstand angeordnet
werden, an dem der Spannungsabfall abgetastet und zur
Erfassung des Motorstromes und damit des Kurzschluß
stromes an den Kurzschlußstromsensor der Steuerrich
tung 5 abgegeben wird.
Zusätzlich weist die Steuerrichtung 5 einen Impuls
bildner auf, mit dessen Hilfe die Motorstromwelligkeit
erfaßt und wiedergegeben wird. Die Motorstromwellig
keit wird durch die Kommutierung zwischen den einzel
nen Motorwicklungen verursacht und ermöglicht damit
eine Unterteilung einer Umdrehung des Rotors 11 des
Elektromotors 1 in eine der Anzahl Kommutierungen
entsprechende Anzahl Teilumdrehungen, so daß bei
spielsweise bei zwölf Segmenten des Kommutators 13
zwölf Welligkeitsimpulse gezählt werden. Damit läßt
sich ohne zusätzlichen Aufwand an Sensoren die Auflö
sung der Bewegung der bewegten Aggregatteile erhöhen,
so daß keine zusätzlichen Sensorelemente mit einer
entsprechend hohen Präzision und in Folge davon
höheren Kosten erforderlich sind.
Durch eine in der Steuereinrichtung 5 angeordnete
Vergleichseinrichtung kann ein ständiger Vergleich
zwischen den im Impulsbildner abgegebenen Welligkeits
impulsen und den vom Impulsgeber 3 abgegebenen, einer
Motorumdrehung entsprechenden Impulsen durchgeführt
werden. Gehen daher vom Impulsbildner abgegebene
Welligkeitsimpulse verloren, beispielsweise infolge
einer Überbrückung zwischen zwei Kommutatorsegmenten
oder aufgrund mangelhafter Ausbildung eines entspre
chenden Sensorimpulses, so berührt dies lediglich die
Genauigkeit innerhalb einer Umdrehung des Elektromo
tors 1.
Werden beispielsweise bei zwölf Kommutatorsegmenten
nur elf Impulse pro Umdrehung des Rotors 11 des
Elektromotors 1 erfaßt, so bedeutet dies lediglich
eine geringfügigere Reduzierung der Auflösung der
Bewegung des Rotors 11 innerhalb einer Umdrehung.
Durch eine entsprechende Korrektureinrichtung kann
entweder der fehlende Impuls ausgeglichen oder eine
geringfügig geringere Auflösungsgenauigkeit hingenom
men werden.
Am Beispiel eines Fensterhebeantriebs für einen
elektrischen Fensterheber in einem Kraftfahrzeug soll
nachstehend die Erfassung der Postition und Bewegungs
richtung der bewegten Aggregatteile näher erläutert
werden.
Nach Vorgabe eines Steuerbefehls an der Schalteinrich
tung 10 wird dem Elektromotor 1 gesteuert von der
Steuereinrichtung 5 ein Motorstrom zugeführt, so daß
der Rotor 11 des Elektromotors 1 und damit die Motor
welle 14 in der gewünschten Drehrichtung betrieben
wird. Während der Drehung des Rotors 11 des Elektromo
tors 1 bzw. der Motorwelle 14 und damit des bewegten
Aggregatteils 2 wird mindestens ein Impuls pro
Umdrehung vom Impulsgeber 3 an die Steuereinrichtung 5
abgegeben. Gleichzeitig werden der Motorstromwellig
keit entsprechende Impulse abgegeben und gegebenen
falls eine Korrektur der Welligkeitsimpulse vorgenom
men, falls die Anzahl der Welligkeitsimpulse pro
Umdrehung nicht der vorgegebenen Anzahl entspricht.
Infolge der Welligkeitsimpulse läßt sich die Umdrehung
der Motorwelle 14 in entsprechende Winkelgrade unter
teilen, so daß der mit den bewegten Aggregatteilen 2
verbundene lineare Antrieb des elektrischen Fensterhe
bers in entsprechende Teilbewegungen umgesetzt und
erfaßt wird.
Bei einer an der Schalteinrichtung 10 eingestellten
Unterbrechung der Drehbewegung oder aufgrund einer
externen Störung, beispielsweise durch Einklemmen
eines Gegenstandes zwischen der Oberkante der nach
oben bewegten Fensterscheibe und dem Türrahmen, die
ebenfalls zu einem Abbremsen des Rotors 11 des Elek
tromotors 1 führt, wird der Kurzschlußstrom bzw. die
an den Motorklemmen anliegende Klemmenspannung mittels
der Steuereinrichtung 5 erfaßt und deren Polarität
bestimmt. Die jeweils ermittelte Polarität des Kurz
schlußstromes bzw. der Klemmenspannung bestimmt nach
Abklingen des transienten Übergangs die vorangegangene
Drehrichtung des Elektromotors 1.
Auf diese Weise kann ebenfalls auf einen zweiten
Sensor verzichtet werden, mit dessen Hilfe die Erfas
sung einer Drehrichtung eines Elektromotors nur
möglich ist. Damit ist eine qualitative Bewegungsana
lyse im Stillstand des Elektromotors 1 möglich, ohne
daß von kostenaufwendigen Sensoreinrichtungen Gebrauch
gemacht werden muß.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild zur Steue
rung sowie Erfassung der Positions- und Bewegungsrich
tung eines Elektromotors 1, der über eine mechanische
Verbindung mit einem translatorisch oder rotatorisch
bewegten Teil eines Aggregates 2 verbunden ist.
Die Steuer- und Überwachungsschaltung umfaßt eine
Speiseschaltung 6, eine Steuerschaltung 51 und einen
Mikrocomputer 50, der Steuersignale über eine Leitung
54 zur Steuerschaltung 51 zur Ansteuerung der Speise
schaltung 6 für den Elektromotor 1 abgibt und Sensor
signale über die Steuerschaltung 51 und eine Leitungs
verbindung 55 empfängt. Der Mikrocomputer 50 ist mit
einer Schalteinrichtung 10 verbunden, die entsprechend
dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
mehrere Kipp- oder Sensorschalter zum Einstellen einer
gewünschten Bewegung des Elektromotors 1 aufweist.
Der Elektromotor 1 ist mit einem Impulsgeber 3 verbun
den, der beispielsweise pro Umdrehung des Rotors des
Elektromotors 1 einen Impuls an den Mikrocomputer 50
abgibt. Zusätzlich ist in einer Anschlußleitung des
Elektromotors 1 eine Sensoreinrichtung 80 angeordnet,
der über einen Impulsbildner 8 ebenfalls mit dem
Mikrocomputer 50 verbunden ist, wobei diese Sensorein
richtung wahlweise vorgesehen werden kann.
Die Speiseschaltung 6 besteht aus vier in einer
H-Brückenschaltung angeordneten Feldeffekttransistoren
61, 62, 63, 64 von denen zwei Feldeffekttransistoren,
nämlich die Feldeffekttransistoren 61 und 62 als
Sensor-Feldeffekttransistoren mit einem zusätzlichen
Sensoranschluß ausgebildet sind. Der Sensoranschluß
dieser Feldeffekttransistoren 61, 62 gibt über die
Leitungen 71, 72 eine dem Motorstrom proportionale
Signalspannung an den Impulsbildner 8 ab, die einen
Bruchteil des durch den betreffenden Sensor-Feldef
fekttransistor 61, 62 fließenden Motor- bzw. Laststro
mes ist.
Die Drain- bzw. Sourceanschlüsse der beiden Sensor-Feld
effekttransistoren 61, 62 sind miteinander verbun
den und an den positiven Pol einer Spannungsquelle Ub
angeschlossen, während die Source- bzw. Drainanschlüs
se der beiden verbleibenden Feldeffekttransistoren 63,
64 an Null- oder Massepotential angeschlossen sind.
Die Verbindungen der Leistungsanschlüsse der Sensor-Feld
effekttransistoren 61, 62 einerseits und der
verbleibenden Feldeffekttransistoren 63, 64 anderer
seits sind mit den Motorklemmen des Elektromotors 1
verbunden. Sämtliche Steuer- und Sensor-Anschlüsse der
Feldeffekttransistoren 61, 62, 63, 64 sind über
Leitungen 71 bis 76 mit der Steuerschaltung 51 verbun
den, die in Abhängigkeit von den über die Leitung 54
vom Mikrocomputer empfangenen Steuersignalen die
Feldeffekttransistoren 61 bis 64 ansteuert bzw. die
von den Sensoranschlüssen der Sensor-Feldeldeffekt
transistoren 61, 62 empfangenen Sensorsignale über die
Leitungsverbindung 55 an den Mikrocomputer 50 abgibt.
In der Leitungsverbindung 55 ist ein Filter 52 und ein
Komparator 53 angeordnet, mit deren Hilfe der Strom
des Elektromotors 1 bzw. die vorangegangene Bewegungs
richtung des Elektromotors 1 erfaßt wird.
Zum Abbremsen des Elektromotors 1 werden die Feldef
fekttransistoren 61, 62 eingeschaltet, so daß der
Elektromotor 1 elektrisch gebremst wird. Die im
Elektromotor 1 gespeicherte Energie bewirkt einen
Stromanstieg durch die Sensor-Feldeffekttransistoren
61, 62, was sich in einem entsprechenden Anstieg des
über die Sensoranschlüsse dieser Sensor -Feldeffekt
transistoren 61, 62 erfaßten Stromes auswirkt. Die mit
den Sensoranschlüssen der Sensor-Feldeffekttransisto
ren 61, 62 verbundene Steuerschaltung 51 empfängt die
Stromsignale von den beiden Sensor-Feldeffekttransi
storen 61, 62 und wandelt sie in ein Spannungssignal
um, das Summe der positiven Ströme, d. h. der vom
Drain- zum Source-Anschluß fließenden Ströme durch die
beiden Sensor-Feldeffekttransistoren 61, 62 ent
spricht.
Diese Spannung wird mittels des Filters 52 gefiltert
und mit einer Referenzspannung Vref im Komparator 53
verglichen, die einem Stromfluß Null bzw. nahezu Null
durch die Sensor-Feldeffekttransistoren 61, 62 ent
spricht. Durch Erfassen des Null-Stromes wird somit
angegeben, wann der Motor seine vorangegangene Dreh
richtung beendet hat.
Zur Erfassung der Bewegungsrichtung des Elektromotors
1 kann alternativ oder in Ergänzung hierzu die mit den
Motorklemmen des Elektromotors 1 verbundene Sensorein
richtung 80 in Verbindung mit dem Impulsbildner 8
verwendet werden, mit denen die Klemmenspannung bzw.
der Kurzschlußstrom des Elektromotors 1 erfaßt wird.
Die jeweilige Polarität des Kurzschlußstromes bzw. der
Klemmenspannung vor Erreichen des Stillstandes des
Elektromotors 1 ergibt dabei die dem Stillstand des
Elektromotors 1 vorangegangene Bewegungsrichtung.
Fig. 3 zeigt die Drehzahl, den Motorstrom und die
Ansteuerimpulse für die Feldeffekttransistoren 61 bis
64 gemäß Fig. 2 zur Speisung des Elektromotors 1 über
der Zeit bei Anwendung unterschiedlicher Verfahren zum
Abbremsen des Elektromotors 1.
Die gestrichelte Darstellung zeigt die Drehzahlver
ringerung des Elektromotors 1 bei nichtgebremstem
Elektromotor, während die durchgezogene Linie den
Drehzahl-, Motorstrom- und Steuerimpulsverlauf bei
aktiv gebremstem Elektromotor zeigt. Wird beim Abbrem
sen des Elektromotors 1 die Drehrichtung des Elektro
motors 1 reversiert, so ergibt sich ein strichpunk
tiert dargestellter Verlauf der Drehzahl, des Motor
stroms und der Ansteuerimpulse für die Feldeffekttran
sistoren.
Zum Zeitpunkt t0 wird bei einem Bremsverfahren der
Bremsvorgang eingeleitet, Zeitraum zwischen t0 und t1
klingt der induktive Strom im Elektromotor 1 aufgrund
des Freilaufs in der H-Brückenschaltung ab, wobei die
Motordrehzahl und Drehrichtung des Elektromotors 1 in
diesem Zeitintervall als konstant angesehen wird. Zum
Zeitpunkt t1 wird die Drehrichtung des Elektromotors 1
über die H-Brückenschaltung reversiert, indem die
Feldeffekttransistoren 63 und 62 eingeschaltet werden.
Zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 bzw. t1 und t3 wird
eine lineare Verzögerung bzw. Beschleunigung in der
entgegengesetzten Richtung angenommen und zu diesem
Zeitpunkt die mittels des Impulsgebers 3 ebenfalls in
Verbindung mit der Motorstromwelligkeit erfaßten
Positionsimpulse in einem Speicher des Microcomputers
50 gemäß Fig. 2 abgelegt, da von diesem Zeitpunkt an
entweder die andere Drehrichtung des Elektromotors 1
bei Reversieren des Motors (strichpunktierte Linie)
eingenommen bzw. der Motor stillgesetzt wird (durchge
zogene Linie).
Jenachdem ob der Motor somit aktiv gebremst oder
reversiert wurde, kann beginnend vom Zeitpunkt t2 bzw.
t3 eine erneute Zählung der Sensorimpulse vorgenommen
werden, die vom Impulsgeber 3 bzw. mittels der Motor
stromwelligkeit erfaßt werden.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung
nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausfüh
rungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten
denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei
grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch
machen. Insbesondere beschränkt sich die Ausführung
nicht auf die Realisierung mit diskreten logischen
Baugruppen sondern läßt sich vorteilhaft auch mit
programmierter Logik - vorzugsweise unter Verwendung
eines Microprozessors - realisieren.
Claims (8)
1. Verfahren zur Erfassung der Position und Bewe
gungsrichtung translatorisch oder rotatorisch bewegter
Teile eines Aggregates, das einen über eine Speise
schaltung mit einer Spannungsquelle verbundenen
Elektromotor enthält, mit einem Impulsgeber, der mit
dem Elektromotor und/oder den bewegten Aggregatteilen
verbunden ist und bewegungsproportionale Impulse an
eine die Speiseschaltung ansteuernde Steuereinrichtung
abgibt, insbesondere für Fensterheber und Schiebedä
cher in Kraftfahrzeugen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich die Klemmenspannung und/oder der
Motorstrom des Elektromotors (1) sowie die Welligkeit
des Motorstroms des Elektromotors (l) erfaßt und der
Steuereinrichtung (5) zugeführt werden und daß die
Steuereinrichtung (5) die vom Impulsgeber (3) abgege
benen Impulse mit den einer Umdrehung des Elektromo
tors (1) entsprechenden Welligkeitsimpulsen vergleicht
und bei Abweichungen die den Welligkeitsimpulsen
entsprechenden Weglängen oder Winkelstellungen korri
giert.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
einen Elektromotor (1), der einerseits mit einem
beweglichen Aggregatteil (2) und andererseits mit
einer an eine Speisespannungsquelle (4) angeschlosse
nen Steuereinrichtung (5) verbunden ist, eine mit dem
Elektromotor (1) und/oder den beweglichen Aggragat
teilen (2) verbundenen Impulsgeber (3) und einen mit
den Anschlußklemmen des Elektromotors (1) verbundenen
Klemmenspannungs- und/oder Motorstromsensor.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (5) einen die Welligkeit des
Motorstromes erfassenden Stromsensor (80) enthält,
dessen Ausgang mit einem Impulsbildner (8) verbunden
ist, der der Motorstromwelligkeit entsprechende
Impulse abgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (5) eine Korrektureinrich
tung enthält, die die vom Impulsgeber (3) abgegebenen,
der Bewegung des beweglichen Aggregatteils (2) oder
Umdrehung des Elektromotors (1) proportionalen Impulse
mit den vom Impulsbildner (8) abgegebenen, der Motor
stromwelligkeit entsprechenden Impulsen vergleicht und
letzteren Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bewe
gungslänge des beweglichen Aggregatteils (2) oder
Winkelstellung des Elektromotors (1) korrigiert.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche
2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Speiseschaltung (6) aus einer H-Brückenschal
tung mit vier Feldeffekttransistoren (61 bis 64)
besteht, von denen jeweils zwei Feldeffekttransistoren
(61, 63 bzw. 62, 64) mit ihren Drain- oder Sourcean
schlüssen verbunden und an die Spannungsquelle (Ub)
bzw. Massepotential angeschlossen sind, während die
verbleibenden Drain- bzw. Sourceanschlüsse mit dem
Drain- oder Sourceanschluß des in Reihe geschalteten
Feldeffekttransistors (61, 63 bzw. 62, 64) verbunden
sind, daß der Elektromotor (1) an die Verbindung der
in Reihe geschalteten Feldeffekttransistoren (61, 63
bzw. 63, 64) angeschlossen, daß die Gateanschlüsse der
vier Feldeffekttransistoren (61 bis 64) mit dem
Ausgang der Steuerschaltung (51) verbunden sind und
daß zwei parallel geschaltete Feldeffekttransistoren
als Sensor-Feldeffekttransistoren (61, 63) ausgebildet
sind, deren Sensoranschlüsse mit den Eingängen der
Steuerschaltung (51) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinrichtung (5) einen Microcomputer (50)
enthält, der einerseits mit einer Schalteinrichtung
(10) zum Einstellen der Positionsveränderung und
Bewegungsrichtung des Elektromotors (1) bzw. der
beweglichen Aggregatteile (2) und andererseits mit
der Steuerschaltung (51) zur Ansteuerung der H-
Brückenschaltung verbunden ist, und daß ein Eingang
des Microcomputers (50) über einen Filter und einen
Komparator, an den eine Referenzspannung angelegt ist,
mit einem Sensorausgang der Steuerschaltung (51)
verbunden ist, deren Sensoreingang mit den Sensoran
schlüssen der Sensor-Feldeffekttransistoren (61, 62)
verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Microcomputer (50) zusätzlich mit dem Elektro
motor (1) gekoppelten Impulsgeber (3) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche
2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgeber aus einem opto-elektrischen,
induktiven, kapazitiven, mechanischen oder magneti
schen Sensor besteht, der eine der Motorwelle des
Elektromotors (1) gekoppelte Codierscheibe und Senso
ren enthält.
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