DE4229610A1 - Drehgeber mit absolutwert-positionserfassung - Google Patents
Drehgeber mit absolutwert-positionserfassungInfo
- Publication number
- DE4229610A1 DE4229610A1 DE19924229610 DE4229610A DE4229610A1 DE 4229610 A1 DE4229610 A1 DE 4229610A1 DE 19924229610 DE19924229610 DE 19924229610 DE 4229610 A DE4229610 A DE 4229610A DE 4229610 A1 DE4229610 A1 DE 4229610A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- encoder
- switching element
- angle
- shaft
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/002—Provisions or arrangements for saving power, e.g. by allowing a sleep mode, using lower supply voltage for downstream stages, using multiple clock domains or by selectively turning on stages when needed
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/24404—Interpolation using high frequency signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
- G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
- G01P3/489—Digital circuits therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/30—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental
- H03M1/308—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental with additional pattern means for determining the absolute position, e.g. reference marks
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Drehgeber zur
Absolutwertspositionserfassung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Drehgeber mit einer Absolutwertpositionserfassung werden
üblicherweise mit einer Winkelkodierscheibe und
entsprechenden optischen Abtastvorrichtungen (mit z. B.
LED, Photodioden etc.) hergestellt. Mit Hilfe einer solchen
Scheibe kann die absolute Winkelposition einer mit dieser
Scheibe verbundenen Drehgeberwelle innerhalb eines
Winkelintervalls von 0° bis 360° erfaßt werden. Ein
Winkelbereich über mehrere Umdrehungen ist mit einer
einzigen Scheibe nicht meßbar, da sich ihre Kodierung nach
Durchlaufen einer Umdrehung naturgemäß wiederholt.
Drehgeber mit einer absoluten Positionswerterfassung über
mehrere Umdrehungen hinweg, sogenannte Multiturndrehgeber,
sind infolge dessen in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt geworden.
So wurden beispielsweise mehrere Winkelkodierscheiben über
ein Untersetzungsgetriebe miteinander verbunden zum Einsatz
gebracht. Das Untersetzungsgetriebe bewirkt, daß die
jeweils nachgeschaltete Winkelkodierscheibe bei einer
vollständigen Umdrehung der vorgeschalteten
Winkelkodierscheibe um eine, ihrem Auflösungsvermögen
entsprechende Einheit gedreht wird. Die Funktionsweise
eines solchen Multiturngebers ist mit einer herkömmlichen
Analoguhr mit verschiedenen Zeigern vergleichbar. Bei einem
solchen Drehgeber vervielfacht sich jedoch entsprechend der
Anzahl der Kodierscheiben auch die Anzahl der optischen
Abtastsysteme. Dieser Umstand sowie der Aufwand, der durch
die erforderliche hohe Präzision für das
Untersetzungsgetriebe verursacht wird, sind bei dieser
Lösung von großem Nachteil.
Desweiteren wurden Multiturndrehgeber entwickelt, die zwar
nur mit einer Winkelmeßvorrichtung zur Erfassung eines
Winkelbereichs zwischen 0° und 360° versehen sind, jedoch
zur Erfassung der vollständig durchlaufenen Umdrehungen
eine Zähleinheit aufweisen. Diese Kombination ermöglicht
zwar eine Erweiterung des Meßbereichs des Drehgebers auf
die maximal von der Zähleinheit erfaßbare Anzahl von
Umdrehungen, erfordert jedoch andererseits eine ständige
Stromversorgung der Zähleinheit und der Abtastvorrichtung
der Winkelkodierscheibe. Bei einer Unterbrechung der
Stromversorgung der Zähleinheit geht die darin enthaltene
Information verloren. Das Abschalten der Stromversorgung
für die Abtastvorrichtung der Winkelkodierscheibe bewirkt
außerdem, daß die Zähleinheit neu hinzukommende oder
rückgängig gemachte Umdrehungen nicht mehr registrieren
kann. Somit geht bei einer Verdrehung der Drehgeberwelle
auch in diesem Fall die Information über die absolute
Position verloren.
Um diesen Nachteil zu beheben, wurde im folgenden die
Stromversorgung des Drehgebers mit Hilfe einer Batterie
oder eines Akkumulators gepuffert. So ist beispielsweise
mit der europäischen Anmeldung EP 04 66 209 A2 ein
Multiturndrehgeber bekannt geworden, der eine
Winkelkodierscheibe mit der entsprechenden optischen
Nachweisvorrichtung zur Erfassung des Absolutwinkels
innerhalb einer Umdrehung aufweist und außerdem einen
separaten magnetischen Signalgeber sowie eine Zähleinheit
zur Erfassung vollständig durchlaufener Umdrehungen umfaßt.
Der genannte Drehgeber wird bei Stromausfall über eine
externe Batterie gepuffert.
Eine solche Vorrichtung hat den Nachteil, daß sie ständig
wenigstens mit der Hilfsspannungsversorgung verbunden sein
muß, um die gespeicherte Information nicht zu verlieren. In
vielen Fällen, beispielsweise bei einem Einsatz eines
Multiturndrehgebers in einem Roboter, ist es jedoch
wünschenswert, daß der Drehgeber seine Information beim
Abklemmen äußerer Zuleitungen nicht verliert und
darüberhinaus die Bewegungen der Drehgeberwelle weiterhin
erfaßt. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn ein
Roboter zu Testzwecken aufgebaut wird, um anschließend für
die Lieferung wieder in einzelne Komponenten zerlegt zu
werden. In einem solchen Fall sind Multiturndrehgeber
wünschenswert, die auch nach oder während der Zerlegung des
Roboters die Bewegungen und Stellungen der einzelnen
Komponenten erfassen, so daß die Anlage nach deren
Wiederzusamnensetzen nicht in ihren Einzelteilen neu
justiert werden braucht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
preiswerten Multiturndrehgeber vorzuschlagen, der ohne
externe Spannungsversorgung seine Information zuverlässig
erhält und die absolute Position der Drehgeberwelle über
eine Vielzahl von Umdrehungen erfaßt. Die Pufferung im
Falle abgehängter externer Spannungsversorgung soll hierbei
sehr großzügig, d. h. über einen Zeitraum von mehreren
Jahren, sichergestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Anspruchs 1 gelöst.
Demgemäß wird bei einem erfindungsgemäßen Drehgeber
wenigstens ein mechanisch schließendes Schaltelement in
Verbindung mit einem rotierbaren Betätigungsteil, das fest
mit der Geberwelle verbunden ist, eingesetzt. Der Strom,
der in geschlossenem Zustand über dieses Schaltelement
fließt, wird über eine Reihenschaltung mit einem sehr
hochohmigen Widerstands begrenzt. Außerdem wird die
Logikschaltung zur Pulsformung und zur Pulsselektion, die
aus dem Signal des Schaltelementes bei durchdrehendem
Betätigungsteil ein logisches Signal pro Umdrehung der
Geberwelle generiert sowie die Zähleinheit mit Hilfe von
wenigstens einem integrierten Schaltkreis ebenfalls sehr
hochohmig ausgelegt. Aufgrund des auf diese Weise extrem
reduzierten Stromverbrauchs kann die Pufferbatterie bzw.
der Akkumulator so klein gewählt werden, daß diese ebenso
wie die genannten elektronischen Schaltungen in die
Drehgebereinheit integrierbar ist. Ein derartiger, mit den
genannten Komponenten versehener Drehgeber bildet eine
kompakte bauliche Einheit und ist ohne externe
Stromversorgung über Jahre hinaus funktionsfähig.
Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind
vorteilhafte Ausführungen und Weiterentwicklungen der
Erfindung möglich.
Eine einfache und robuste Ausführung der Erfindung ist mit
einem mechanisch wirkenden Betätigungsteil versehen. Ein
solches Betätigungsteil kann als Nocken auf der Geberwelle
ausgebildet sein, der zwei Kontaktzungen mit den
Umdrehungen der Geberwelle öffnet bzw. schließt.
Für ein berührungslos arbeitendes Betätigungsteil empfiehlt
sich die Verwendung eines magnetischen Ringes, der über
einen Teil seines Umfanges aus einem permanentmagnetischen
und zum anderen Teil aus unmagnetischem Material besteht,
wobei das Schaltelement als Reed Schalter ausgebildet ist,
der bei einer Umdrehung dieses Ringes jeweils einmal
geöffnet oder geschlossen wird.
Durch die Verwendung zweier Schaltelemente, die unter einem
Winkel von beispielsweise α=45° zum Nulldurchgang der
Winkelmeßvorrichtung angeordnet sind, sowie zweier
entsprechender Logikschaltungen zur Erzeugung von Impulsen
und zweier Zähler läßt sich der aktuelle Zählerstand mit
dem Nulldurchgang der Winkelmeßvorrichtung synchronisieren.
Der Zähler, der mit dem bei der jeweiligen Drehrichtung vor
dem Nulldurchgang der Winkelmeßvorrichtung schaltenden
Schaltelement gekoppelt ist, beinhaltet zum Zeitpunkt des
Nulldurchgangs immer den korrekten Wert. Je nach
Drehrichtung muß also am Datenausgang zwischen den beiden
Zählern hin- und hergeschaltet werden.
Bei einer Logikschaltung, die sowohl bei der ansteigenden
als auch bei der abfallenden Flanke des Schaltsignals einen
Impuls generiert, sollte der schließend wirksame
Winkelbereich des Betätigungsteils größer als der von den
beiden Schaltelementen eingeschlossene Winkel α und α′
sein. Bei einem solchen Winkelbereich beispielsweise von
180° kann der Schaltzustand des einen Schaltelementes dazu
verwendet werden, um von den dem anderen Schaltelement
zugehörigen Impulsen jeweils einen Impuls pro Umdrehung zu
unterdrücken. Dadurch erhält man am Ausgang der
Logikschaltung zu jedem Schaltelement pro Umdrehung genau
ein Signal.
Ein Rechtecksignal läßt sich an einer Flanke eines
Schaltzustandes eines Schaltelementes beispielsweise mit
Hilfe eines Zeitverzögerungsgliedes und eines logischen
Antivalenzgatters erzeugen. Die Zeitverzögerung des
Zeitverzögerungsgliedes ergibt dabei genau die Breite des
Impulses.
Liegt auf diese Weise nur noch an jeder zweiten Flanke des
ursprünglichen Schaltsignals ein logischer Impuls hinter
der Logikschaltung vor, so beinhaltet die Tatsache, ob es
sich um eine ansteigende oder abfallende Flanke handelt,
die notwendige Information über die Drehrichtung.
Die oben angeführte Unterdrückung jedes zweiten, auf das
eine Schaltelement zurückführenden Impulses mit Hilfe des
Signals des anderen Schaltelements kann wiederum mit einem
Logikgatter durchgeführt werden.
Das Hin- und Herschalten zwischen den beiden Zählern
geschieht vorzugsweise mit Hilfe eines Multiplexers, der
den jeweils aktuellen Zählerinhalt im Takt mit dem
höchstwertigen Bit der von der Winkelmeßvorrichtung
abgelesenen binären Zahl auf den Datenausgang des
Drehgebers durchschaltet. Auf diese Weise wird der am
Ausgang anliegende Datenwert des Drehgebers mit dem
Nulldurchgang der Winkelmeßvorrichtung während der Rotation
der Geberwelle synchronisiert.
Besonders vorteilhaft ist die Implementierung der genannten
Logikschaltungen zur Pulsformung und Pulsselektion auf
einen sogenannten anwendungsspezifischen integrierten
Schaltkreis (ASIC). Hierdurch kann die Schaltung besonders
hochohmig ausgelegt werden und gleichzeitig äußerst
platzsparend ausgebildet sein. Dies ist insbesondere im
Hinblick darauf, daß alle genannte Komponenten vollständig
in die Drehgebereinheit integriert werden, von großem
Vorteil.
Die Winkelmeßvorrichtung kann eine optische, eine
kapazitive oder eine induktive Abtastvorrichtung umfassen.
Ein an die Abtastvorrichtung angepaßtes Winkelkodierteil,
das mit der Drehgeberwelle rotiert, beispielsweise eine
Winkelkodierscheibe für eine optische Abtastvorrichtung,
ist hierbei vorzusehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Drehgeber,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf einen
magnetischen Signalgeber, wie er in einem
erfindungsgemäßen Drehgeber Verwendung
findet,
Fig. 3 ein Blockdiagramm der Signalverarbeitung,
Fig. 4 ein Schaltbild der signalverarbeitenden
elektronischen Schaltung und
Fig. 5 ein Diagramn zur Darstellung des
Zeitverlaufs verschiedener Spannungspegel in
der Schaltung nach Fig. 4 während der
Betätigung des Drehgebers.
Fig. 1 zeigt einen Drehgeber 1 mit einem
Drehgebergehäuse 2, das aus einem Stator 3 und einem
Gehäusedeckel 4 besteht. Von unten durchsetzt eine
Geberwelle 5, die durch Kugellager 6 drehbar gelagert ist,
den Stator 3. Das Innere des Gehäuses 2 wird durch eine
Abschirmplatte 7 in einen oberen 8 und einen unteren Teil 9
aufgeteilt. Im unteren Teil 9 befinden sich die Komponenten
des Drehgebers 1, die zur Erfassung der Winkelposition
innerhalb einer Umdrehung (Singleturngeber) vorgesehen
sind. Im einzelnen sind dies eine Winkelkodierscheibe 10,
die von einer optischen Sendeeinheit 11 von unten her
beleuchtet wird. Oberhalb der Winkelkodierscheibe 10
befindet sich eine Empfängerleiterplatte 12, die nicht
dargestellte optische Sensoren sowie eine
Empfängerschaltung aufweist.
Im oberen Teil 8 des Drehgebers 1 befindet sich ein
Magnethalter 13, der auf die Geberwelle 5 aufgesteckt ist.
Der über die Geberwelle 5 gesteckte Teil 14 des
Magnethalters 13 durchsetzt die Abschirmplatte und ragt in
den unteren Teil 9 des Drehgebers 1 hinein. Auf dem
Magnethalter 13 ist an der Oberseite ein magnetischer
Ring 15 befestigt. Eine Schraube 16 fixiert den
Magnethalter 13 auf der Geberwelle 5. Oberhalb des
magnetischen Ringes befinden sich zwei Reedschalter 17a, b
innerhalb ihrer Abschirmkappen 18a, 18b. Die beiden
Reedschalter 17a, 17b sind auf einer Leiterplatte 19
befestigt, auf der die nicht eingezeichneten Schaltungen
zur Signalformung und Selektion sowie die Zähler aufgebaut
sind. An die Leiterplatte 19 schließt sich nach oben hin
eine Leiterplatte 20 mit einer Gleichspannungsquelle sowie
eine Batterie 21 an.
Die Komponenten im unteren Teil 9 des Drehgebers arbeiten
in der von herkömmlichen Winkelturndrehgeber bekannten
Weise zur Winkelauflösung innerhalb einer Umdrehung der
Geberwelle 5.
Die Anordnung der beiden Reedschalter 17a, 17b im oberen
Teil 8 des Drehgebers ist in der schematischen Draufsicht
von Fig. 2 dargestellt. Sie stehen unter einem Winkel von α
bzw. α′≈45° zur Linie 22, die dem Nulldurchgang der
Winkelkodierscheibe 10 entspricht. Der magnetische Ring 15
ist aus einem magnetischen 23a und einem nicht magnetischen
Teil 23b zusammengesetzt, so daß die Reed-Schalter dann
geöffnet sind, wenn sich der magnetische Teil 23a des
magnetischen Ringes unter ihnen befindet, und im anderen
Fall geschlossen sind.
Die so durch die verschiedenen Schaltzustände der Reed-
Schalter 17a, 17b erzeugten Signale werden gemäß dem in
Fig. 3 dargestellten Blockschaltbild weiter verarbeitet.
Die von den Reed-Schaltern als Impulsgeber 17a, 17b
erzeugten Signale gelangen in eine elektronische Schaltung
zur Impulsformung 24, die aus jeder Flanke ihres
Eingangssignals einen logischen Rechteckimpuls bildet. Im
Anschluß daran werden diese Rechteckimpulse in einer
Schaltung 25 zur Impulsselektion dergestalt selektiert, daß
am Ausgang dieser Schaltung jeweils ein Rechteckimpuls pro
Umdrehung der Geberwelle 5 anliegt. Diese so bearbeitenden
Impulse werden schließlich in zwei Zählern gezählt und
gespeichert. Da die beiden Reed-Schalter unter einem Winkel α
bzw. α′ zum Nulldurchgang 22 stehen, läuft also bei einer
bestimmten Drehrichtung der aktuelle Zählerstand des einen
Zählers dem tatsächlichen Wert voraus, während der
Zählerstand des anderen Zählers hinterherläuft. Über eine
Schaltung zur Datenselektion 27 wird der Zähler mit dem
jeweils richtigen Datenbestand ausgewählt und synchron mit
dem Nulldurchgang der Winkelkodierscheibe 10 zu deren
Ausgang durchgeschaltet.
In Fig. 4 ist eine mögliche Schaltung für eine
Signalverarbeitung nach Fig. 3 dargestellt. Eine externe
Spannungsversorgung 28 sowie eine Lithiumbatterie 29
liefern je nach Bedarf die Betriebsspannung für die
folgende Schaltung. Die beiden Reed-Schalter 17a, 17b
schalten je nach Schaltzustand die beiden Stromleitungen
30a, 30b über zwei sehr hochohmige und damit
strombegrenzende Widerstände 31a, 31b gegen die
Schaltungsmasse. Dadurch variieren je nach Schaltzustand
die Spannungen Va, Vb, die in den Signalleitungen 32a, 32b
anliegen. Durch die Verwendung eines
Zeitverzögerungsgliedes 33a, 33b und eines
Anitvalenzgatters 34a, 34b wird ein Rechteckimpuls A bzw. B
am Ausgang der Antivalenzgatter 34a, 34b erzeugt. Mit Hilfe
von Und-Gattern 34a, 34b sowie den jeweils dem anderen
Datenkanal zuzuordnenen Spannungen Va, Vb der
Signalleitungen 32a, 32b wird genau ein Rechteckimpuls A′
bzw. B′ pro Umdrehung der Geberwelle selektiert. In den
Zählern 26a, 26b werden die Signale gezählt und
gespeichert. Ein Multiplexer 36 selektiert den jeweils
aktuellen Datenkanal und schaltet dessen Zählerstand auf
seinen Ausgang durch.
Der Zeitverlauf der verschiedenen Signale während des
Drehens der Geberwelle ist in Fig. 5 dargestellt. Das
oberste Diagramm stellt das höchstwertige Bit MSB am
Ausgang des im unteren Teil 9 des Drehgebers 1 befindlichen
Singleturndrehgebers. Dieses Bit wird genau mit dem
Nulldurchgang der Geberwelle zum Zeitpunkt to gesetzt und
bei 180° auf "Low" geschaltet. Die beiden nach unten
anschließenden Diagramme spiegeln den Spannungsverlauf Va,
Vb in den Signalleitungen 32a, 32b wieder. Der
Signalverlauf entspricht dem des höchstwertigen Bit MSB,
ist jedoch jeweils um eine Zeit tα, tα′, in der sich die
Geberwelle 5 um die Winkel α bzw. α′ dreht, versetzt. Die
beiden folgenden Diagramme stellen die Impulse A, B am
Ausgang der Antivalenzgatter 34a, 34b dar. Die Breite der
Rechteckimpulse A, B entspricht genau der Zeitverzögerung
der Zeitverzögerungsglieder 33a, 33b. Die beiden
darunterliegenden Diagramme machen deutlich, daß am Ausgang
der Und-Gatter 35 nur noch jedes zweite Rechtecksignal A′,
B′ selektiert werden. Demzufolge werden mit dem Eingang
dieser Rechtecksignale A′, B′ die untersten Datenbits, Da,
Db der beiden Zähler 26a, 26b geschaltet. Das unterste
Diagramm zeigt anhand des niedrigsten Datenbits Da, Db, wie
der, entsprechend der Drehrichtung aktuelle Zählerstand, in
diesem Fall Db synchron mit dem höchstwertigen Bit der
Winkelkodierscheibe MSB am Ausgang des Multiplexers 27 als
Datenbit Dm ausgegeben wird.
Ein erfindungsgemäßer Drehgeber kommt durch die
beschriebenen Maßnahmen mit Pufferströmen aus, die kleiner
als 10 µA sind. Bei der Verwendung einer kleinen
Lithiumbatterie mit 0,95 Ah ergibt sich somit eine
gesicherte Funktion bei externem Stromausfall von ca. 10
Jahren.
Claims (10)
1. Drehgeber (1) zur Absolutwertpositionserfassung, mit
einem Stator (3) und einer drehbar im Stator gelagerten
Geberwelle (5), wobei der Drehgeber (1) eine
Winkelmeßvorrichtung zur Erfassung der genauen Position der
Geberwelle (5) während einer vollständigen Umdrehung in
einem Winkelintervall von 0°-360° und eine Ausgabeeinheit
zur Ausgabe der erfaßten Position der Geberwelle als
Winkelangabe auf einem Datenausgang aufweist, wobei die
Winkelmeßvorrichtung und die Ausgabeeinheit von einer
externen Stromversorgung gespeist werden und wobei der
Drehgeber darüberhinaus eine Vorrichtung zur Erfassung der
Anzahl der vollständig durchlaufenen Umdrehungen mit einem
drehfest angeordneten ersten Teil (17) und einem an der
Geberwelle (5) befestigten, mit dieser rotierenden zweiten
Teil (15) aufweist, und der Drehgeber (1) mit einer
Logikschaltung zur Formung und Selektion (24, 25) eines
logischen Impulses aus dem Ausgangssignal der Vorrichtung
zur Erfassung der Umdrehungen der Geberwelle (5) sowie zur
Erfassung der Drehrichtung versehen ist und eine
drehrichtungsabhängige Zähleinheit (26) aufweist, die die
so generierten logischen Impulse je nach Drehrichtung auf
den jeweiligen Zählerstand summiert bzw. davon subtrahiert
und deren aktueller Zählerstand auf dem Datenausgang
auslesbar ist, und wobei eine Batterie (21) oder ein
Akkumulator zur Aufrechterhaltung der Stromversorgung für
die Vorrichtung zur Erfassung ganzer Umdrehungen, die
Logikschaltung (24, 25) und die Zähleinheit (26) bei einer
Unterbrechung der ansonsten zugeführten externen
Stromversorgung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung zur Erfassung ganzer Umdrehungen ein
mechanisch schließendes Schaltelement und ein mit der
Geberwelle (5) verbundenes, rotierbares Betätigungsteil für
das Schaltelement aufweist, daß zur Reduzierung der
notwendigen Größe der Batterie (21) oder des Akkumulators
zur Pufferung des Drehgebers (1) bei Ausfall der externen
Stromversorgung (28) eine Schaltung (24) vorhanden ist, die
einen wenigstens bei geschlossenem Schaltelement (17) sehr
hochohmigen Widerstand (31) in Reihe mit diesem aufweist,
so daß der Strom in dieser Schaltung begrenzt ist, daß die
Logikschaltung (24, 25) zur Pulsformung und zur Selektion
mit wenigstens einem integrierten Schaltkreises ausgeführt
und ebenso wie die Zähleinheit (26) hochohmig ausgelegt ist
und daß die Logikschaltung (24, 25), die Zähleinheit (26),
das Schaltelement (15, 17) sowie die Pufferbatterie (21)
bzw. Akkumulator vollständig in die Drehgebereinheit (2)
integriert sind, so daß der Drehgeber (1) mit den genannten
Komponenten eine kompakte bauliche Einheit bildet.
2. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisch wirkendes
Betätigungsteil zur Betätigung des mechanisch schließenden
Schaltelementes vorgesehen ist.
3. Drehgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß auf der Geberwelle (5) als
Betätigungsteil ein magnetischer Ring (15) montiert ist,
der aus einem magnetisch wirksamen Teil (23a) und einem
magnetisch nicht wirksamen Bereich (23b) besteht, und daß
das mechanisch schließende Schaltelement ein Reedkontakt
(17) ist, der beim Rotieren des magnetischen Rings (15),
abhängig davon, ob ein magnetisch wirksamer (23a) oder
nicht wirksamer (23b) Teil des magnetischen Rings (15) in
seiner Nähe durchläuft alternierend geöffnet bzw.
geschlossen ist.
4. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Ring (15) aus
einem magnetischen Teil (23a) und einem nicht magnetischen
Teil (23b) zusammengesetzt ist.
5. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er zwei Schaltelemente (17a,
17b), die unter einem Winkel von 45° zum Nulldurchgang
(22) der Geberwelle (5) angeordnet sind, zwei
Logikschaltungen (24a, 24b, 25a, 25b) zur Erzeugung von
Impulsen und zwei Zähler (26a, 26b) umfaßt und daß der
schließend wirksame Teil (23a) und der nicht schließend
wirksame Teil (23b) des Betätigungsteils (15) so
ausgebildet sind, daß die Schaltelemente (17) alle 180°
während der Rotation der Geberwelle (5) geschaltet werden.
6. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß aus den verschiedenen
Schaltzuständen (Va, Vb) der Schaltelemente (17a, 17b)
mittels eines Zeitverzögerungsgliedes (33) und eines
logischen Gatters (34) ein Impuls erzeugt wird, daß die
Richtung der Flanke des vom Schaltelement (17a, 17b)
ausgehenden Signals (Va, Vb) zum Schalten des Zählmodus des
Zählers zwischen Addition oder Subtraktion verwendbar ist
und daß die Signalleitung (32a, 32b) des einen
Schaltelementes (17a, 17b) so mit einem Logikgatter (35a,
35b) und der Signalleitung (32a, 32b) des anderen
Schaltelementes (17a, 17b) geschaltet ist, daß jeder zweite
Impuls unterdrückt wird und pro vollständiger Umdrehung der
Geberwelle (5) nur ein Impuls erzeugt wird.
7. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Multiplexer (27) vorhanden
ist, der je nach Drehrichtung den Zählerinhalt jeweils
eines Zählers (26a, 26b) des Drehgebers (1) im Takt mit dem
höchstwertigen Bit (MSB) des von der Winkelmeßvorrichtung
(10) abgelesenen Codes so auf den Datenausgang des
Drehgebers (1) durchschaltet, daß der am Ausgang anliegende
Datenwert des Drehgebers (1) mit dem Nulldurchgang (22) des
Winkelkodierteils (10) der Winkelmeßvorrichtung auf der
Geberwelle (5) während deren Rotation synchronisierbar ist.
8. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüchen
dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmeßvorrichtung mit
einer optischen Abtastvorrichtung und einem entsprechenden
Winkelkodierteil versehen ist.
9. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüchen
dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmeßvorrichtung mit
einer kapazitiven Abtastvorrichtung und einem
entsprechenden Winkelkodierteil versehen ist.
10. Drehgeber nach einem der vorhergehenden Ansprüchen
dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelmeßvorrichtung mit
einer induktiven Abtastvorrichtung und einem entsprechenden
Winkelkodierteil versehen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924229610 DE4229610A1 (de) | 1991-11-30 | 1992-09-04 | Drehgeber mit absolutwert-positionserfassung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4139570 | 1991-11-30 | ||
DE19924229610 DE4229610A1 (de) | 1991-11-30 | 1992-09-04 | Drehgeber mit absolutwert-positionserfassung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4229610A1 true DE4229610A1 (de) | 1993-06-03 |
Family
ID=25909651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924229610 Withdrawn DE4229610A1 (de) | 1991-11-30 | 1992-09-04 | Drehgeber mit absolutwert-positionserfassung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4229610A1 (de) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19602060A1 (de) * | 1996-01-20 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | An den Lenkstock bzw. an das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs anbaubare integrierte Baugruppe |
DE19601965A1 (de) * | 1996-01-20 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | Lenkwinkelsensor mit Umdrehungszählwerk |
EP0880013A1 (de) * | 1997-05-21 | 1998-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Lagesensors |
DE10114258A1 (de) * | 2001-03-22 | 2002-09-26 | Ivo Gmbh & Co | Winkelmessvorrichtung zur Erfassung der genauen absoluten Position einer Geberwelle |
DE10308683B3 (de) * | 2003-02-28 | 2004-04-08 | Stegmann Gmbh & Co. Kg | Multiturn-Drehgeber |
DE10309027A1 (de) * | 2003-03-01 | 2004-09-16 | Micro-Hybrid Electronic Gmbh | Absolut messende Winkelmeßeinrichtung |
DE10312045A1 (de) * | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln und Wegen |
EP1471331A2 (de) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | SIKO GmbH Dr. Ing. G. Wandres | Verfahren zur Positionserfassung eines sich bewegenden Elements |
DE10354469A1 (de) * | 2003-11-21 | 2005-06-30 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Messen des Drehwinkels eines Drehkörpers |
EP2053363A2 (de) * | 2007-10-24 | 2009-04-29 | Continental Automotive GmbH | Vorrichtung zum Ermitteln von Umdrehungen einer Welle |
WO2010121595A3 (de) * | 2009-04-20 | 2010-12-16 | Viktor Steiner | Getriebeloser drehgeber und verfahren |
EP2309230A1 (de) | 2009-10-12 | 2011-04-13 | Baumer Innotec AG | Positionsgebervorrichtung mit Energiesparmodus |
DE102011014881A1 (de) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Festo Ag & Co. Kg | Elektrische Antriebsmaschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebsmaschine |
DE10117193B4 (de) * | 2001-04-05 | 2013-04-04 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln oder Wegen |
RU2495437C2 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Датчик угловой скорости и угловых перемещений и способ его работы |
DE112005001159B4 (de) * | 2004-05-21 | 2014-05-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Absoluter Vieldrehungscodierer |
DE10230471B4 (de) * | 2001-04-05 | 2014-05-22 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln oder Wegen |
DE102013204399A1 (de) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Johannes Hübner Fabrik elektrischer Maschinen GmbH | Drehgebereinheit und Verfahren zum Betrieb einer Drehgebereinheit |
DE10316251B4 (de) * | 2003-03-18 | 2015-09-10 | Anton Rodi | Absolutmesssystem zur Bestimmung von Winkeln oder Wegen |
RU2573605C1 (ru) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Способ определения достоверного двумерного вектора угловой скорости относительно поперечных осей летательного аппарата и идентификации отказов датчиков угловой скорости |
-
1992
- 1992-09-04 DE DE19924229610 patent/DE4229610A1/de not_active Withdrawn
Cited By (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19601965A1 (de) * | 1996-01-20 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | Lenkwinkelsensor mit Umdrehungszählwerk |
US6298565B1 (en) | 1996-01-20 | 2001-10-09 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Steering angle sensor with revolution counter |
US6601443B1 (en) | 1996-01-20 | 2003-08-05 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Integrated subassembly mountable on the steering column or on the steering wheel of a motor vehicle |
DE19602060A1 (de) * | 1996-01-20 | 1997-07-24 | Teves Gmbh Alfred | An den Lenkstock bzw. an das Lenkrad eines Kraftfahrzeugs anbaubare integrierte Baugruppe |
EP0880013A1 (de) * | 1997-05-21 | 1998-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Lagesensors |
US6104185A (en) * | 1997-05-21 | 2000-08-15 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for operating a position sensor |
DE10114258A1 (de) * | 2001-03-22 | 2002-09-26 | Ivo Gmbh & Co | Winkelmessvorrichtung zur Erfassung der genauen absoluten Position einer Geberwelle |
DE10230471B4 (de) * | 2001-04-05 | 2014-05-22 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln oder Wegen |
DE10117193B4 (de) * | 2001-04-05 | 2013-04-04 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln oder Wegen |
EP1452828A2 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Stegmann GmbH & Co. KG | Multiturn-Drehgeber |
EP1452828A3 (de) * | 2003-02-28 | 2005-02-09 | SICK STEGMANN GmbH | Multiturn-Drehgeber |
DE10308683B3 (de) * | 2003-02-28 | 2004-04-08 | Stegmann Gmbh & Co. Kg | Multiturn-Drehgeber |
DE10309027A1 (de) * | 2003-03-01 | 2004-09-16 | Micro-Hybrid Electronic Gmbh | Absolut messende Winkelmeßeinrichtung |
DE10312045A1 (de) * | 2003-03-18 | 2004-09-30 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln und Wegen |
DE10316251B4 (de) * | 2003-03-18 | 2015-09-10 | Anton Rodi | Absolutmesssystem zur Bestimmung von Winkeln oder Wegen |
DE10312045B4 (de) * | 2003-03-18 | 2014-07-31 | Anton Rodi | Messsystem zur Absolutwerterfassung von Winkeln und Wegen |
US6976317B2 (en) | 2003-03-18 | 2005-12-20 | Anton Rodi | Measuring system for recording angular and linear absolute values |
EP1471331A3 (de) * | 2003-04-24 | 2005-12-28 | SIKO GmbH Dr. Ing. G. Wandres | Verfahren zur Positionserfassung eines sich bewegenden Elements |
DE10318692A1 (de) * | 2003-04-24 | 2004-11-25 | Siko Gmbh Dr.-Ing. G. Wandres | Verfahren und Positionserfassung eines sich bewegenden Elementes |
EP1471331A2 (de) * | 2003-04-24 | 2004-10-27 | SIKO GmbH Dr. Ing. G. Wandres | Verfahren zur Positionserfassung eines sich bewegenden Elements |
DE10354469B4 (de) * | 2003-11-21 | 2007-03-08 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Messen des Drehwinkels eines Drehkörpers |
DE10354469A1 (de) * | 2003-11-21 | 2005-06-30 | Siemens Ag | Vorrichtung zum Messen des Drehwinkels eines Drehkörpers |
DE112005001159B4 (de) * | 2004-05-21 | 2014-05-15 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Absoluter Vieldrehungscodierer |
EP2053363A2 (de) * | 2007-10-24 | 2009-04-29 | Continental Automotive GmbH | Vorrichtung zum Ermitteln von Umdrehungen einer Welle |
EP2053363A3 (de) * | 2007-10-24 | 2013-08-07 | Continental Automotive GmbH | Vorrichtung zum Ermitteln von Umdrehungen einer Welle |
WO2010121595A3 (de) * | 2009-04-20 | 2010-12-16 | Viktor Steiner | Getriebeloser drehgeber und verfahren |
EP2309230A1 (de) | 2009-10-12 | 2011-04-13 | Baumer Innotec AG | Positionsgebervorrichtung mit Energiesparmodus |
DE102011014881A1 (de) * | 2011-03-23 | 2012-09-27 | Festo Ag & Co. Kg | Elektrische Antriebsmaschine und Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Antriebsmaschine |
US9086300B2 (en) | 2011-03-23 | 2015-07-21 | Festo Ag & Co. Kg | Electric motor and method for the operation of an electric motor |
RU2495437C2 (ru) * | 2011-07-06 | 2013-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский (Приволжский) Федеральный Университет" (ФГАОУ ВПО КФУ) | Датчик угловой скорости и угловых перемещений и способ его работы |
DE102013204399A1 (de) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Johannes Hübner Fabrik elektrischer Maschinen GmbH | Drehgebereinheit und Verfahren zum Betrieb einer Drehgebereinheit |
DE102013204399B4 (de) | 2013-03-13 | 2017-03-30 | Johannes Hübner Fabrik elektrischer Maschinen GmbH | Drehgebereinheit und Verfahren zum Betrieb einer Drehgebereinheit |
RU2573605C1 (ru) * | 2014-07-11 | 2016-01-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Способ определения достоверного двумерного вектора угловой скорости относительно поперечных осей летательного аппарата и идентификации отказов датчиков угловой скорости |
RU2573605C9 (ru) * | 2014-07-11 | 2016-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н.А. Пилюгина" (ФГУП "НПЦАП") | Способ определения достоверного двумерного вектора угловой скорости относительно поперечных осей летательного аппарата и идентификации отказов датчиков угловой скорости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4229610A1 (de) | Drehgeber mit absolutwert-positionserfassung | |
DE2933557C2 (de) | Meßumformer zur berührungslosen Weg- oder Geschwindigkeitsmessung | |
EP1225427B1 (de) | Drehgeber | |
DE2817544C2 (de) | ||
EP1565755B2 (de) | Positionsdetektor | |
AT404300B (de) | Drehgeber | |
DE2357061C2 (de) | Einrichtung zur Abgabe von gleichmäßigen Impulsen bei bestimmten Winkelstellungen einer drehbaren Welle und zur Bildung von wenigstens einem Bezugssignal | |
DE10259223B3 (de) | Positionsdetektor | |
EP0550794B1 (de) | Drehgeber mit Absolutwert-Positionserfassung | |
DE102009034744A1 (de) | Absoluter magnetischer Positionsgeber | |
DE10054470C2 (de) | Drehstellungsgeber zum Erfassen einer Drehstellung | |
EP1102040A1 (de) | Positionssensor | |
EP0233618A2 (de) | Bewegungssensor | |
DE20311861U1 (de) | Vorrichtung zur Positions- und/oder Längenbestimmung | |
DE3804786C2 (de) | ||
DE3318351C2 (de) | Schaltungsanordnung für eine drehzahl- und drehrichtungsabhängige Auswerteschaltung eines inkrementalen Drehrichtungsimpulsgebers | |
DE3801245C2 (de) | ||
EP0836072B1 (de) | Drehgeber | |
DE1950881A1 (de) | Vorrichtung zur Fehlerkorrektur in Positioniersystemen | |
DE19632656A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen der Lage oder der Drehstellung eines Gegenstandes | |
EP0566923B1 (de) | Vorrichtung zum berührungslosen Messen der axialen Lage eines rotierenden Körpers | |
DE2455440C3 (de) | Verifizierungsanordnung für ein bestimmtes Impulsmuster | |
EP1116954B1 (de) | Elektronischer Umdrehungszähler | |
DE1208511B (de) | Aus einer Grob- und einer Feinmessvorrichtung bestehende digitale Winkelmesseinrichtung | |
DE69404515T2 (de) | Schaltung zur Unterdrückung der Prelleffekte beim Schliessen und Öffnen eines Kontaktes in einen Uhr |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01B 21/22 |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8130 | Withdrawal |