DE4217265A1 - Verfahren zur Ermittlung von relativen Extremwerten eines störimpulsbeaufschlagten Signals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von relevanten relativen Extremwerten eines störimpulsbe­ aufschlagten Signals, und insbesondere die Verwendung eines derartigen Verfahrens zur Ermittlung der Dreh­ stellung der Antriebswelle eines mehrpoligen Gleich­ strommotors, wie er beispielsweise als Stellmotor ein­ gesetzt wird.

Um die Drehstellung der Antriebswelle eines Stellmotors (beispielsweise für die Drosselklappe eines Kraftfahr­ zeuges), ermitteln zu können, bedient man sich entweder Drehpositionsgebern oder man verwendet Schrittmotore, um dann die Drehstellung der Antriebswelle durch Zählen der Impulse bei bekannter Polung des Motors zu ermit­ teln. Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem die Drehstellung anhand der Welligkeit des Ankerstrom­ signals eines mehrpoligen Gleichstrommotors ermittelt wird. Der Grundgedanken dabei ist, daß sich durch das kurzzeitige Kurzschließen zweier Kollektorlamellen durch die Bürsten des Gleichstrommotors der Ankerstrom­ widerstand kurzzeitig verändert, was sich in einer Welligkeit des Ankerstromsignals niederschlägt. Gelingt es nun, die relativen Extremwerte (also die relativen Maxima und relativen Minima), die im Zeitverlauf des Ankerstromsignals aufgrund der Kommutierung auftreten, zuverlässig zu erfassen, kann durch Zählen beispiels­ weise der Maxima (oder auch der Minima) bei bekannter Polung bzw. Nutung die Drehstellung der Antriebswelle ermittelt werden. Bei einem achtpoligen Gleichstrom­ motor treten pro voller Umdrehung acht Maxima und acht Minima auf. Aufgrund von dem Ankerstromsignal über­ lagerten Störimpulsen ist die Ermittlung der Extrem­ werte erschwert. So kann beispielsweise ein relatives Maximum auch aufgrund eines Störimpulses auftreten, braucht also nicht notwendigerweise durch die Kommutie­ rung verursacht zu sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von relativen Extremwerten eines stör­ impulsbeaufschlagten Signals anzugeben, bei der die Auswertung der relativen Extremwerte durch ausreichende Störimpulsunterdrückung zuverlässig möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem wie folgt vorgegangen wird:

• a) Das zu untersuchende störimpulsbeaufschlagte Sig­ nal wird - gegebenenfalls nach vorheriger Filte­ rung und Differenzierung zur Unterdrückung der gegenüber der Kommutierung niederfrequenteren Störanteile - einer Minimum-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines relativen Minimums und einer Maximum-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines relevanten relativen Maximums zugeführt. Bei einem Stellmotor liegt nach Filterung und Differentia­ tion des beispielsweise über einen Shunt-Wider­ stand abgegriffenen Ankerstromsignals ein Signal vor, das eine Minimum-/Maximum-Erkennung erlaubt. Allerdings ist nicht jedes Minimum bzw. jedes Maximum auf die Kommutierung zurückzuführen. Viel­ mehr entstehen Extremwerte im Signalverlauf bei­ spielsweise auch infolge der Sättigung des Stator- Magnetflusses oder anderer Störungen, weshalb es sich bei derartigen Extremwerten um irrelevante Minima und Maxima handelt.
• b) Aus der Differenz zwischen der Amplitude bei einem relativen Minimum des Signals und der Amplitude bei einem folgenden, vorzugsweise dem nächst­ folgenden relativen Maximum wird eine Maximum- Amplitudendifferenz ermittelt.
• c) Aus der Differenz der Amplitude bei einem relati­ ven Maximum des Signals und der Amplitude bei einem folgenden, vorzugsweise dem nächstfolgenden relativen Minimum wird eine Minimum-Amplituden­ differenz ermittelt.
• d) Die Maximum-Amplitudendifferenz sowie die Minimum- Amplitudendifferenz multipliziert jeweils mit einem Faktor k, der größer als 0 und kleiner als 1 ist, liefert jeweils einen Schwellenwert, nämlich eine Maximum-Mindestamplitudendifferenz und eine Minimum-Mindestamplitudendifferenz.
• e) Sofern der Signalwert größer als die oder gleich der Maximum-Mindestamplitudendifferenz ist und anschließend gleich der oder unter die Minimum- Mindestamplitudendifferenz wird bzw. abfällt, wird ein relevantes relatives Maximum erkannt. Gleiches gilt sinngemäß für die Erkennung eines relevanten relativen Minimums.
• f) Die Maximum-Erkennungsvorrichtung spricht zur Er­ kennung eines relativen Maximums nur dann dann, wenn das Signal im Anschluß an ein relatives Mini­ mum wieder größer als die oder gleich der Maximum- Mindestamplitudendifferenz wird. Das Erreichen bzw. überschreiten der Maximum-Mindestamplituden­ differenz (errechnet in Schritt d) stellt also eine notwendige Bedingung für das Vorliegen des nächsten relativen Maximums dar. Bei ansprechender Maximum-Erkennungsvorrichtung wird das nächste relevante relative Maximum nur dann erkannt, wenn das Signal nach dem Erreichen bzw. Überschreiten der Maximum-Mindestamplitudendifferenz wieder kleiner als die oder gleich der Minimum-Mindest­ amplitudendifferenz wird. Das Erreichen bzw. Unterschreiten der Minimum-Mindestamplitudendifferenz stellt also die hinreichende Bedingung für das Vorliegen eines relativen Maximums dar.
• g) Die Minimum-Erkennungsvorrichtung arbeitet ent­ sprechend der Maximum-Erkennungsvorrichtung, wie unter f) beschrieben.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Hauptgedanke zugrunde, daß sich die Amplituden zweier aufeinander­ folgender relevanter Extremwerte, beispielsweise zweier relevanter Maxima oder zweier relevanter Minima nicht um mehr als den Faktor k voneinander unterscheiden können. Handelt es sich bei dem zu untersuchenden Signalverlauf um den einen Stellmotor durchfließenden Strom, wird unterstellt, daß die auf den Motor wirken­ den maximalen Beschleunigungen oder Verzögerungen nicht so groß sind, daß das Verhältnis der Amplituden zweier aufeinanderfolgender relativer Maxima bzw. Minima um mehr als den Faktor k voneinander differiert. Geht man beispielsweise einmal davon aus, daß ein achtpoliger Gleichstrommotor aus dem Stillstand heraus frühestens nach einer halben Umdrehung mit seiner Höchstdrehzahl dreht, so wird klar, daß - eine konstante Beschleuni­ gung vorausgesetzt - die vier relativen Maxima sich amplitudenmäßig nicht um mehr als ein Viertel der je­ weils vorherigen Amplitude voneinander unterscheiden können. Sofern ein Maximum richtig erkannt ist, muß das Signal nach dem Durchlaufen des folgenden Minimums wert- oder pegelmäßig erst wieder eine bestimmte Min­ desthöhe, nämlich die Maximum-Mindestamplitudendiffe­ renz aufweisen, damit das nächste relative Maximum als das durch die nächste Kommutierung hervorgerufene rela­ tive Maximum erkannt wird. Dazwischenliegende relative Maxima und Minima werden nicht beachtet, da sie nicht auf die Kommutierung zurückzuführen sind, sondern es sich um Extremwerte aufgrund von Störimpulsen handelt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also eine Aus­ wertung eines Signalverlaufs bezüglich seiner relativen Minima und Maxima bei gleichzeitiger Störimpulsunter­ drückung möglich.

Die Erkennung relativer Minima und Maxima mit vorge­ gebener Mindesthöhe aus einem elektrischen Signalver­ lauf erfolgt vorteilhafterweise durch Spitzenwert­ gleichrichtung des Signals und "phasenrichtiger" Addi­ tion einer Schwellenspannung zum gemessenen Spitzen­ wert. Ein nachgeschalteter Komparator vergleicht das Eingangssignal mit der auf den Spitzenwert bezogenen Schwelle. Nach erfolgter Komparatorentscheidung werden die Polarität der Schwelle und des Gleichrichters umge­ schaltet. Die Schwellenspannung wird dabei konstant gehalten, überträgt also z. B. 100 mV bis einige 100 mV. Zur Erkennung eines relativen Maximums wird von dem Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters ein kon­ stanter Wert ("die Schwelle") subtrahiert und der so erhaltene Signalverlauf mit dem zu untersuchenden Signalverlauf verglichen. Der Spitzenwertgleichrichter behält den Amplituden-(Spitzen-)Wert bei, wenn sich das Signal verringert. Werden also das zu untersuchende Signal und der um die Schwelle reduzierte Ausgang des Spitzenwertgleichrichters gleich groß, so hat das zu untersuchende Signal zuvor ein relatives Maximum durchlaufen. Sobald die Gleichheit der beiden zu ver­ gleichenden Signale erkannt wird, wird der Spitzenwert­ gleichrichter umgeschaltet, so daß er nun dem abfallenden Signalverlauf folgt. Ferner wird zum Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters die Schwelle addiert. Sobald der Komparator wieder die Gleichheit des zu untersuchenden Signals mit dem schwellenbeaufschlagten Ausgangssignal des Spitzenwert­ gleichrichters erkennt, muß der zu untersuchende Signalverlauf zuvor ein relatives Minimum durchlaufen haben. Bei diesem Verfahren ist die Schwelle, also der Wert, der zum Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrich­ ters addiert oder von diesem subtrahiert wird, stets kontant. In der Praxis beträgt dieser Schwellenwert je nach Anwendung beispielsweise 100 mV.

Je größer die Schwelle ist, desto unempfindlicher ist die Minimum-Maximum-Erkennung. Schwankt beispielsweise das zu untersuchende Signal um weniger als 100 mV, so könnten mit einer Schwelle von 100 mV Minima und Maxima nicht ermittelt werden, da es nicht zu einem Schnitt­ punkt des zu untersuchenden Signalverlaufs mit dem schwellenbeaufschlagten bzw. schwellenbehafteten Aus­ gangssignals des Spitzenwertgleichrichters kommt. Nach der Erfindung wird die Schwelle in Abhängigkeit von den zuvor ermittelten Minimum- und Maximum-Mindestamplitu­ dendifferenzen auf größere Werte eingestellt. Erst wenn nach einem relativen Minimum der Signalverlauf bezüg­ lich seiner Amplitude um mindestens die Maximum- Mindestamplitudendifferenz variiert, wird wieder auf die empfindliche kleine Schwelle umgeschaltet, um das nächste relative Maximum zu ermitteln. Diese Überlegun­ gen gelten für den Fall, daß die Erkennung relativer Minima und Maxima durch Spitzenwertgleichrichtung des Signals und phasenrichtiger Addition an der Schwellen­ spannung zum gemessenen Spitzenwert erfolgt.

Vorteilhafterweise wird der abgespeicherte Wert für die Maximum-Mindestamplitudendifferenz und für die Minimum- Mindestamplitudendifferenz jeweils aktualisiert. Hierzu wird zunächst die Amplitudendifferenz zwischen dem zu­ letzt erkannten relativen Minimum des Signals und dem zuletzt erkannten relativen Maximum des Signals ermit­ telt und als Maximum-Amplitudendifferenz abgespeichert. Genauso wird die Amplitudendifferenz zwischen dem zu­ letzt erkannten relativen Maximum und dem nächstfolgen­ den relativen Minimum ermittelt und als Minimum-Ampli­ tudendifferenz abgespeichert. Diese aktualisierten Maximum- und Minimum-Amplitudendifferenzen werden mul­ tipliziert mit dem Faktor k und bilden dann die neuen Werte für die Maximum- und die Minimum-Mindestamplitu­ dendifferenzen.

Auch die Detektion eines relativen Minimums wird vor­ teilhafterweise dann durchgeführt, wenn eine hin­ reichende und eine notwendige Bedingung erfüllt sind. Die notwendige Bedingung besteht darin, daß zur Erken­ nung eines relativen Minimums des Signals die Minimum- Erkennungsvorrichtung nur dann aktiviert wird, wenn das Signal im Anschluß an ein relatives Maximum wieder kleiner als die oder gleich der Minimum-Mindestamplitu­ dendifferenz wird. Die hinreichende Bedingung für das Vorliegen eines relativen Minimums besteht darin, daß das Signal anschließend wieder größer als die oder gleich der Maximum-Mindestamplitudendifferenz wird. Auf diese Weise werden sowohl die "richtigen", d. h. rele­ vanten Minima als auch die "richtigen", d. h. relevanten Maxima bei gleichzeitiger Störimpulsunterdrückung er­ mittelt.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei­ spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schaltungstechnische Realisierung zur Er­ kennung relativer Minima und Maxima mit vorge­ gebener Mindesthöhe aus einem elektrischen Signalverlauf durch Spitzenwertgleichrichtung des Signals und phasenkorrekter Addition bzw. Subtraktion einer Schwellenspannung zum gemes­ senen Spitzenwert,

Fig. 2 drei Signalverläufe an näher bezeichneten Schaltungspunkten der Schaltung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen angenommenen Zeitverlauf eines auf rele­ vante Minima und Maxima zu untersuchenden Signals mit überlagerten Störimpulsen zur Ver­ deutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 zeigt eine Schaltung 10 zur Ermittlung von rela­ tiven Minima und Maxima eines Signals. Das zu unter­ suchende Signal IN wird dem Plus-Eingang eines Opera­ tionsverstärkers 11 zugeführt, an dessen Ausgang zwei parallel- und gegeneinandergeschaltete Dioden 12 ange­ schlossen sind. Über einen steuerbaren Umschalter 14 wird das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 11 dem Minus-Eingang rückgeführt. Zum zwischenzeitlichen Speichern des Ausgangssignals ist ein Kondensator 16 vorgesehen. Der Operationsverstärker 11, die beiden Dioden 12, der steuerbare Schalter 14 und der Konden­ sator 16 bilden zusammen einen umschaltbaren Spitzen­ wertgleichrichter 18, der je nach Stellung des steuer­ baren Umschalters 14 einem ansteigenden Signal bis zum Erreichen von dessen Spitzenwert folgt, um diesen Spitzenwert zu halten, oder einem abfallenden Signal folgt, um dessen (negativen) Spitzenwert zu halten, wenn das Signal wieder ansteigt.

Dem Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 18 wird eine Schwellenspannung _ΔU hinzuaddiert, wobei das Vorzeichen dieser Addition umschaltbar ist. Diese Schwellenspannungsaddition bzw. -subtraktion erfolgt in der bei 20 in Fig. 1 angedeuteten Einrichtung. Der Wert des Signals am Ausgang der Einrichtung 20 ist also um den Betrag der Schwellenspannung _ΔU größer oder kleiner als das Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 18. Das Ausgangssignal der Einrichtung 20 wird zusammen mit dem zu untersuchenden Signal einem Komparator 22 zugeführt, der bei Gleichheit der an seinen Eingängen anliegenden Signalen am Ausgang umschaltet. Das Aus­ gangssignal des Komparators 22, das entweder HIGH- oder LOW-Pegel annehmen kann, wird als Steuersignal für den steuerbaren Umschalter 14 und die Einrichtung 20 zum Addieren bzw. Subtrahieren der Schwellenspannung zum bzw. vom Ausgangssignal des Spitzenwertgleichrichters 18 verwendet.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Schal­ tung wird nachfolgend anhand der Zeitverläufe gemäß Fig. 2 verdeutlicht. In Fig. 1 ist mit I der Zeitver­ lauf des zu untersuchenden Signals dargestellt. Solange das Signal I ansteigt, folgt ihm der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters 18, was in Fig. 2 im Bereich der ersten ansteigenden Flanke des Signals IN darge­ stellt ist. Wenn das Signal IN bei 24 sein relatives Maximum durchschritten hat und anschließend wieder ab­ fällt, behält das Signal II am Ausgang des Spitzenwert­ gleichrichters 18 den Spitzenwert, also die Amplitude des relativen Maximums bei. Zu diesem Zeitpunkt ist die Einrichtung 20 derart eingestellt, daß von dem Aus­ gangssignal II des Spitzenwertgleichrichters 18 die Schwellenspannung _ΔU, beispielsweise 100 V, subtrahiert werden. Auch das Ausgangssignal III der Einrichtung 20 behält also seinen Spitzenwert bei nach dem relativen Maximum abfallendem Signal IN bei. Zum Zeitpunkt 26 sind die beiden dem Komparator 22 zugeführten Signale gleich, so daß der zuvor auf logisch 1 liegende Ausgang des Komparators 22 von logisch 1 auf logisch 0 umschal­ tet, mit der Folge, daß sowohl der Umschalter 14 als auch die Einrichtung 20 umgeschaltet wird. Jetzt folgt der Spitzenwertgleichrichter 18 an seinem Ausgang dem abfallenden Ast des Eingangssignals IN, und diesem Sig­ nal wird die Schwellenspannung hinzuaddiert. Nach Durchschreiten des relativen Minimums bei 28 kommt es bei 30 wieder zu einer Gleichheit des Ausgangssignals der Einrichtung 20 und des Signals IN, mit der Folge, daß wiederum die Einrichtung 20 und der umschaltbare Schalter 14 umgeschaltet werden. Das Ausgangssignal des Komparators 22 wird wieder logisch 1, bis im Anschluß an das nächste bei 32 angedeutete relative Maximum der Komparator 22 wieder auf logisch 0 umschaltet, wenn, gemäß 34 in Fig. 2, die zu vergleichenden Signale wie­ der gleich werden. Auf diese Weise können die relativen Maxima des Signals IN ermittelt werden und durch Addi­ tion der Impulse am Ausgang des Komparators 22 gezählt werden. Bei bekannter Polung des Gleichstrommotors mit dem Ankerstromverlauf gemäß Fig. 2 kann anhand der An­ zahl der Impulse ermittelt werden, um welchen Drehwin­ kel sich die Antriebswelle des Motors gedreht hat.

Aufbauend auf diesem zur Erfindung gehörenden Prinzip der Erkennung relativer Minima und Maxima soll nun an­ hand von Fig. 3 das erfindungsgemäße Verfahren zur Er­ mittlung von relativen Extremwerten bei einem durch Störimpulse gestörten Signalverlauf erläutert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für die nach­ folgenden Überlegungen vereinfachend davon ausgegangen, daß zwischen dem ersten Minimum, was in Fig. 3 bei 40 angedeutet ist, und dem ersten Maximum, was in Fig. 3 bei 42 dargestellt ist, keine Störimpulse auftreten. Die Amplitudendifferenz zwischen der Amplitude bei dem relativen Minimum 40 und derjenigen des relativen Maxi­ mums 42 wird als Maximum-Amplitudendifferenz A₁, ermit­ telt und abgespeichert. Auch die im Anschluß an das relative Maximum 42 abfallende Flanke des Signals gemäß Fig. 3 sollte noch keine Störungen aufweisen (derartige Störungen können jedoch durchaus auftreten, ohne daß das Auswerteverfahren zu unzuverlässigen Ergebnissen führt), so daß bei Ermittlung des nächsten relativen Minimums 44 anhand von dessen Amplitudenwert und dem Amplitudenwert beim letzten relativen Maximum 42 eine Minimum-Amplitudendifferenz B₁ ermittelt und abge­ speichert werden kann. Von nun an können dem zu unter­ suchenden Signal Störimpulse überlagert sein, die durch die erfindungsgemäße Auswertung des Signals ausge­ schlossen werden, da sie nicht als zu erfassende Maxima bzw. Minima erkannt werden. Das nächste zu zählende relative Maximum ist in Fig. 3 bei 46 angedeutet. Die relativen Maxima 42 und 46 sind im Beispiel gemäß Fig. 3 auf die Kommutierung des Gleichstrommotors zurückzu­ führen, dessen Ankerstromsignal in Fig. 3 dargestellt ist. Nach dem anhand der Fig. 1 und 2 dargestellten Minimum-/Maximum-Erkennungsverfahren würde das relative Maximum 48 und das relative Minimum 50 erkannt werden und für durch die Kommutierung hervorgerufene Extrem­ werte gehalten werden.

Um die beiden durch einen Störimpuls hervorgerufenen Extremwerte 48 und 50 auszuschließen, wird eine Maximum-Mindestamplitudendifferenz A_2min berechnet, und zwar auf der Grundlage der zuvor ermittelten Maximum- Amplitudendifferenz A₁. Die Maximum-Mindestamplituden­ differenz A_2min ergibt sich dabei als k-ter Teil der Maximum-Amplitudendifferenz A₁. Der Faktor k hat einen Wert größer als 0 und kleiner als 1. Erst wenn das zu untersuchende Signal nach dem letzten auf eine Kommu­ tierung zurückzuführenden Minimum 44 gegenüber diesem um mindestens die Maximum-Mindestamplitudendifferenz A_2min angestiegen ist, kann eine Maximum-Erkennung er­ folgen. In Fig. 3 ist in gestrichelten Linien das Aus­ gangssignal des Spitzenwertgleichrichters dargestellt, soweit es vom Signalverlauf des zu untersuchenden Signals abweicht. Erst wenn das zu untersuchende Signal gegenüber dem letzten auf eine Kommutierung zurückzu­ führenden Minimum 44 um mindestens die Differenz A_2min größer geworden ist, was bei 52 der Fall ist, kann das nächste relative Maximum als von der Kommutierung her­ rührend erfaßt werden. Auf diese Weise bleiben die bei­ den Extremwerte 48 und 50 unberücksichtigt, obwohl die Erkennungsvorrichtung 10 sie erkennt. Der nächste rela­ tive Extremwert, der relevant ist, ist also das rela­ tive Maximum 46, das tatsächlich auf eine Kommutierung zurückzuführen ist.

Genauso, wie zur Erkennung eines relativen Maximums vorausgesetzt wird, daß sich das Signal ausgehend von dem letzten auf eine Kommutierung zurückzuführenden Minimum um mindestens die aktuelle Maximum-Mindest­ amplitudendifferenz unterscheidet, wird zur Erkennung eines relativen Minimums gefordert, daß das Signal nach dem letzten (ggf. auf eine Kommutierung zurückzuführen­ den) relativen Maximum um mindestens die Minimum- Mindestamplitudendifferenz B_2min abgefallen ist. Diese Minimum-Mindestamplitudendifferenz B_2min wird auf der Grundlage der zuvor ermittelten Minimum-Amplitudendif­ ferenz B₁ ermittelt, wobei der Wert B₁ mit dem gleichen Faktor k wie zuvor der Wert A₁ multipliziert wird. Bei 54 in Fig. 3 unterschreitet der Wert des zu unter­ suchenden Signals die Amplitude beim letzten relativen Maximum 46 um die Minimum-Mindestamplitudendifferenz B_2min. Das nächste relative Minimum, das bei 56 liegt, wird also als durch die Kommutierung hervorgerufenes Minimum erkannt.

Im Anschluß daran erfolgt wiederum die Untersuchung nach dem nächsten auf die Kommutierung zurückzuführen­ den relativen Maximum, das bei 58 liegt. Wie man anhand von Fig. 3 erkennen kann, befinden sich zwischen dem relativen Minimum 56 und dem zu erkennenden relativen Maximum 58 ein relatives Maximum 60 mit sich an­ schließendem relativen Minimum 62. Diese beiden Extrem­ werte sind auf eine Störung des zu untersuchenden Signals zurückzuführen, sind also für die Ermittlung der Drehstellung der Motorantriebswelle irrelevant und dürfen damit nicht mitgezählt werden. Anhand der Ampli­ tudendifferenz zwischen den beiden auf die Kommutierung zurückzuführenden Extremwerten 44 und 46 wurde zuvor die aktuelle Maximum-Amplitudendifferenz A₂ ermittelt. Anhand dieses Wertes A₂ wird nach Multiplikation mit dem Faktor k eine Maximum-Mindestamplitudendifferenz A_3min ermittelt. Wie man anhand von Fig. 3 erkennt, liegt das zu untersuchende Signal bei 64 um die Maxi­ mum-Mindestamplitudendifferenz A_3min über der Amplitude beim zuletzt ermittelten relativen Minimum 56. Hat dieses zu untersuchende Signal bei 60 sein auf eine Störung zurückzuführendes relatives Maximum erreicht, hält der Ausgang des Spitzenwertgleichrichters die Spitzenamplitude bei, was in Fig. 3 bei dem relativen Maximum 60 dargestellt ist. Dieses relative Maximum 60 wird aber nur dann als auf eine Kommutierung zurück­ zuführendes relatives Maximum erkannt, wenn der Signal­ verlauf anschließend um die aktuelle Minimum-Mindest­ amplitudendifferenz B_3min abfällt. B_3min ist zuvor er­ rechnet worden anhand der Amplitudendifferenz zwischen den beiden letzten auf die Kommutierung zurückzuführen­ den Extremwerte 46 und 56, multipliziert mit dem Faktor k. Wie in Fig. 3 dargestellt, fällt der Signalverlauf amplitudenmäßig im Anschluß an das relative Maximum 60 um weniger als B_3min ab. Damit wird zwar das nächste relative Minimum 64 erkannt, nicht aber als auf die Kommutierung zurückzuführendes Minimum erkannt und so­ mit übergangen. Erst nachdem der Signalverlauf das nächste Maximum 58 durchfahren hat, fällt er um mehr als die Minimum-Mindestamplitudendifferenz B_3min ab, was bei 68 erfolgt. Erst jetzt wird das Vorliegen eines auf eine Kommutierung zurückzuführenden relativen Maxi­ mums, nämlich das Maximum 58, erkannt und demzufolge auch mitgezählt.

Wie oben gezeigt und in den Figuren dargestellt, ge­ lingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei der Auswertung eines eine Welligkeit aufweisenden Signals lediglich bestimmte Minima und Maxima zu ermitteln und nicht interessierende Extremwerte zu unterdrücken. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Auswertung der auf die Kommutierung zurückzuführenden relativen Minima und Maxima eines störimpulsbeaufschlagten Ankerstromsignals eines elektrischen Gleichstrommotors zwecks Ermittlung der Drehstellung von dessen Antriebswelle durch Zählen der auf Kommutierung zurückzuführenden Extremwerte ge­ eignet. Die interessierenden Extremwerte werden zuver­ lässig erkannt, so daß bei bekannter Nutung des Motors auf die Drehstellung und den zurückgelegten Weg der Antriebswelle geschlossen werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung von relevanten relativen Extremwerten eines störimpulsbeaufschlagten Signals, bei dem

• a) das Signal einer Minimum-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines relativen Minimums und einer Maximum-Erkennungsvorrichtung zum Erkennen eines relativen Maximums zugeführt wird,
• b) eine Maximum-Amplitudendifferenz (A₁; A₂; A₃) zwischen einem relativen Minimum des Signals und einem folgenden relativen Maximum ermittelt wird,
• c) eine Minimum-Amplitudendifferenz (B₁; B₂; B₃) zwischen einem relativen Maximum des Signals und einem folgenden relativen Minimum ermittelt wird,
• d) anhand der Maximum-Amplitudendifferenz (A₁; A₂; A₃) und einem Faktor k, der größer als 0 und kleiner als 1 ist, eine Maximum-Mindestampli­ tudendifferenz (A_2min; A_3min) vorgegeben wird,
• e) anhand der Minimum-Amplitudendifferenz (B₁; B₂; B₃) und dem Faktor k eine Minimum-Mindestampli­ tudendifferenz (B_2min; B_3min) vorgegeben wird,
• f) die Maximum-Erkennungsvorrichtung zur Erkennung eines relevanten relativen Maximums des Signals dann anspricht, wenn das Signal im Anschluß an ein relatives Minimum wieder größer als die oder gleich der Maximum-Mindestamplitudendiffe­ renz (A_2min; A_3min) wird, und das Signal an­ schließend kleiner als die oder gleich der Minimum-Mindestamplitudendifferenz (B_2min; B_3min) wird, und
• g) die Minimum-Erkennungsvorrichtung zur Erkennung eines relevanten relativen Minimums des Signals dann anspricht, wenn das Signal im Anschluß an ein relatives Maximum wieder kleiner als die oder gleich der Minimum-Mindestamplitudendif­ ferenz (B_2min; B_3min) wird und das Signal an­ schließend größer als die oder gleich der Maxi­ mum-Mindestamplitudendifferenz (A_2min; A_3min) wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• h) daß die Maximum-Amplitudendifferenz (A₁; A₂; A₃) zwischen dem zuletzt erkannten relevanten rela­ tiven Minimum des Signals und dem zuletzt er­ kannten relativen Maximum ermittelt und abge­ speichert wird,
• i) daß die Minimum-Amplitudendifferenz (B₁; B₂; B₃) zwischen dem zuletzt erkannten relevanten rela­ tiven Maximum und einem folgenden relativen Minimum ermittelt wird und daß die Schritte d) bis i) für jedes weitere zu erkennende Maximum wiederholt durchgeführt werden.

3. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorher­ gehenden Ansprüche zur Ermittlung der Drehstellung der Antriebswelle eines mehrpoligen Gleichstrom­ motors anhand der Ermittlung der relevanten rela­ tiven Maxima und Minima des Ankerstromsignals.