DE69826364T2

DE69826364T2 - Kodierer

Info

Publication number: DE69826364T2
Application number: DE69826364T
Authority: DE
Inventors: Jan Oveby; Henrik Linde
Original assignee: Leine and Linde AB
Current assignee: Leine and Linde AB
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1998-06-02
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: SE9702100D0; EP0883249B1; EP0883249A3; SE514067C2; SE9702100L; DE69836507T2; DE69836507D1; US6087948A; EP1480344B1; EP1480344A1; DE69826364D1; EP0883249A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands in einem Codierer und auf einen Codierer mit Zustandsbestimmungsmitteln.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Optoelektrische Zustandsindikatoren umfassen eine Codierplatte, die ein optisch lesbares Muster aufweist. Das Plattenmuster wird von einem oder mehreren Detektoren gelesen, die jeweils ein elektrisches Signal im Verhältnis zu der Lichtmenge liefern, die in dem Detektor empfangen wird, sodass die Bewegung der Codierplatte im Verhältnis zu dem Detektor durch Änderungen in dem elektrischen Signal angegeben wird.
Die Codierplatte umfasst ein periodisches Muster, wie beispielsweise eine Mehrzahl von hellen und dunklen Feldern mit gleicher Größe. Wenn die Codierplatte verdreht oder gedreht wird, kann die Änderung zwischen dunklen und hellen Feldern erfasst und eine Änderung im Winkel somit bestimmt werden.
Optoelektrische Codierer werden häufig in Umgebungen, die starken Vibrationen unterworfen sind, und häufig in einer stark verschmutzten Umgebung verwendet. Der Codierer kann beispielsweise verwendet werden, um die rellen Werte der Wellendrehung in einer Papiermaschine zu erzeugen. Beispielsweise kann der Codierer an einer Rotationswelle in einer Papiermaschine hängen. Die Codierplatte wird veranlasst, sich zu drehen, wenn sich die Welle dreht, und das Codierergehäuse und der Detektor sind fest an dem Gehäuse der Papiermaschine befestigt.
Ein Problem mit den bekannten Codierern besteht darin, dass Schmutz dazu neigt, in die Codierereinheit einzutreten und damit die Codierplatte zu. verschmutzen und dadurch die Codierereinheit zu veranlassen, ein inkorrektes Ausgangssignal zu liefern. Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein Codierereinheitslager nach einer langen Verwendungszeitspanne abgenutzt werden kann, was eine Änderung in dem Abstand der Codierplatte von der Detektoreinheit verursacht, die ihrerseits zu einer Fehlabstimmung des Codierereinheitsausgangssignals mit dem ursprünglichen Muster der Codierplatte führen kann.
Die U.S.-Patentbeschreibung 5 302 944 lehrt einen Codierer, der eine Codierplatte, eine Lichtquelle und zwei Detektoren umfasst. Der Codierer erzeugt zwei versetzte Quadratursignale A und B als Reaktion auf die Detektorsignale. Das Ausgangssignal des ersten Detektors wird mit einem getakteten Komparator gekoppelt, der den Spannungspegel des ersten Detektorausgangssignals mit einem Bezugspegel vergleicht, wenn ein Taktsignal empfangen wird. Die Ausgabe des Komparators wird an einen Zähler geliefert. Eines der beiden Quadratursignale wird verwendet, um Taktimpulse für das Abtasten des anderen der beiden Quadratursignale an deren Spitze bereitzustellen. Wenn das erste Detektorsignal zu der getakteten Zeit tiefer als die Bezugsspannung ist, wird der Zähler seinen Zählwert erhöhen, der als Fehlersignal e bezeichnet wird, und die Steuerspannung an der Lichtquelle hängt von dem Zählwert zwecks Beibehalten eines bestimmten Detektorspannungspegels ab, ebenfalls wenn die Skala schmutzig ist. Ungünstigerweise wird das Taktimpulssignal zum Prüfen des A-Signals nicht bereitgestellt, wenn das B-Signal fehlerhaft arbeitet, da das B-Signal für das Taktsignal verwendet wird. Der in der U.S.-Patentbeschreibung 5 302 944 beschriebene Codierer wurde in der U.S.-Patentbeschreibung 5 406 267 ferner genau erläutert.
Die U.S.-Patentbeschreibung 4 827 123 beschreibt einen Codierer, der ein Paar von Lichtquellen und ein Paar von Lichtdetektoren aufweist, die an gegenüberliegenden Seiten einer optisch verschlossenen Platte angeordnet sind. Die Verschlüsse sind aus zwei phasenverschobenen lichtdurchlässigen und lichtblockierenden Bereichen zusammengesetzt, die zu einer Änderung in den Ausgangssignalen von den Detektoren in Übereinstimmung mit dem Graucode führen können, wenn sich die optische Platte dreht. Gemäß der U.S. 4.827.123 werden vier Zustände definiert, die in einer spezifischen ersten Sequenz in einer Rotationsrichtung auftreten, und einer zweiten spezifischen Sequenz, wenn sich die optische Platte in der entgegengesetzten Richtung dreht. Ein Mikroprozessor analysiert die erzeugten Zustandssequenzen, und wenn keine der vorbestimmten Sequenzen auftritt, erzeugt einen Alarmzustand, der angibt, dass ein Fehler in einem der Lichtemitter oder Lichtdetektoren oder an der optischen Platte aufgetreten ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung spricht das Problem des Bereitstellens eines Verfahrens an, das die Wartung von bewegungsbestimmenden oder positionsbestimmenden Codierern ermöglicht.
Die Erfindung spricht ebenfalls das Problem eines Bereitstellens eines Verfahrens an, das die Wartung von Steuersystemen ermöglicht, die Bewegungs- oder Positionsbestimmungscodierer umfasst.
Das Verfahren spricht ebenfalls das Problem des Bereitstellens eines Verfahrens zum Erzeugen von Signalen an, die in Kombination genaue Information bezüglich des Funktionsstatus eines Codierers bereitstellen.
Die Erfindung spricht ebenfalls das Problem eines Bereitstellens eines zweckmäßigen einfachen Verfahrens zum Festlegen des Funktionsstatus eines Codierers an.
Die Erfindung spricht ebenfalls das Problem des Bereitstellens eines Codierers an, der aufgebaut ist, um weniger Bauteile zum Festlegen seines Funktionsstatus zu erfordern und der größere Zuverlässigkeit bereitstellt.
Die Erfindung spricht ebenfalls das Problem eines Bereitstellens eines Codierers an, der zuverlässig angeben wird, ob das Codiererausgangssignal korrekt ist oder nicht.
Die Erfindung spricht ebenfalls das Problem eines Bereitstellens eines Codierers an, der im Stande ist, eine Warnung von beeinträchtigter Codiererleistung zu liefern, wenn das Codierausgangssignal korrekt ist, und um anzugeben, ob das Codiererausgangssignal korrekt ist oder nicht, und um eine Fehlerquelle aus einer Anzahl von Fehlerquellen zu identifizieren.
Mit der Absicht des Lösens der oben erwähnten Aufgaben oder zumindest des Minimierens der Wirkungen der Probleme wird in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, das die Schritte eines Erzeugens von mindestens einem Analogsignal umfasst, dessen Amplitude als Ergebnis einer Bewegung zwischen einer Codierplatte und einem Detektor geändert wird, wobei mindestens ein Impulssignal mit der Hilfe einer Komparatorvorrichtung auf der Grundlage des analogen Signals erzeugt wird. Das Verfahren umfasst ebenfalls die Schritte eines Bewertens der Amplitude des Analogsignals und des Erzeugens eines ersten Statussignals auf der Grundlage der Amplitudenbewertung. Das Verfahren umfasst ebenfalls den Schritt eines Erzeugens eines zweiten Statussignals auf der Grundlage des Impulssignals oder -signale. Das zweite Statussignal gibt an, ob das Impulssignal oder die Impulssignale von einem vorbestimmten Impulssignalmuster abweicht/abweichen oder nicht.
Da das erste Statussignal eine beeinträchtigte Funktion von Bauteilen angibt, die stromaufwärts von der Komparatoreinheit mit Bezug auf den Signalpfad liegen, und da das zweite Statussignal Fehler entweder in der Komparatoreinheit oder den ersten erwähnten Bauteile angibt, bietet diese Lösung den Vorteil, wodurch die Kombination von Statussignalen identifizieren werden, welches Bauteil oder Bauteile eine beeinträchtigte Funktion aufweist/aufweisen.
Die Lösung der Erfindung ermöglicht ebenfalls, dass eine einzelne Zustandsidentifikation für jeden Signalpfad von einem Detektor zu dem Impulssignalausgang über eine Komparatorschaltung zum Umformen des Analogsignals in ein Impulssignal durchgeführt werden kann. Somit sind Fehler in dem Signalpfad für das Impulssignal A unabhängig von dem Status des Signalpfads B identifizierbar.
Neben einer Ausführungsform wird ein abweichendes Impulssignalmuster durch Zählen der Anzahl von Impulsen oder der Anzahl von Flanken des Impulssignals oder Impulssignale innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs und Vergleichen des gezählten Werts mit einem vorbestimmten Schwellenzählwert bestimmt. Der Schwellenzählwert entspricht der Anzahl von Musterfeldern, die von dem Codiermittel innerhalb des vorbestimmten Bewegungsintervalls enthalten sind, wobei diese Musterfelder Signalimpulse in Zusammenwirkung mit entsprechenden Detektoren erzeugen. Der Zählwert wird durch einen Zähler erzeugt. Der Zähler wird als Reaktion auf ein durch ein Bezugsmuster des Codiermittels bei spezifischen Bewegungsintervallen erzeugte Bezugssignalimpulses, wie beispielsweise einmal für jede volle Rotation, auf Null gesetzt.
Der Zähler empfängt ein Richtungssignal, das die Bewegungsrichtung angibt, und ist angepasst, vorwärts zu zählen, wenn eine Bewegung in einer Richtung auftritt, und bei Bewegung in einer entgegengesetzten Richtung rückwärts zu zählen. Somit kann der Zählwert an dem Punkt Null sein, bei dem sich die Bewegungsrichtung ändert, womit der Bezugssignalimpuls an diesem Punkt erzeugt wird. Mit der Absicht, eine Angabe von abweichenden Impulssignalmustern zu vermeiden, wenn dies auftritt, wird in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, dass der Zählwert mit zwei vorbestimmten Schwellenwerten verglichen wird, und dass das zweite Statussignal erzeugt wird, wenn der Zählwert von beiden Schwellenwerten abweicht. Ein vorbestimmter Schwellenwert ist beispielsweise Null, und der andere vorbestimmte Schwellenwert entspricht der Anzahl von Musterfeldern, die von dem Codiermittel zwischen zwei gemeinsam benachbarten Bezugsmusterfeldern enthalten sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte des Erzeugens eines dritten Statussignals auf der Grundlage des Signalpegels des Analogsignals und des Angebens eines sehr beschädigten Zustands des Codiermittels oder des Detektors, wenn das dritte Statussignal angibt, dass der Signalpegel des Analogsignals unter einer zweiten vorbestimmten Pegelschwelle ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die Erfindung einfacher verstanden wird, wird nun die Erfindung nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1A ein Blockschema, das eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Codierers zeigt;
1B ein Blockschema, das eine alternative Ausführungsform des Codierers darstellt;
2 ein Mustercodiermittel;
3A und 3B jeweils Signale, die in dem Codierer gemäß 1A erzeugt werden können, wenn sich das Codiermittel von 2 bezogen auf das entsprechende Detektormittel bewegt;
4A und 4B jeweils Impulssignale, die als Antwort auf in 3A und 3B dargestellten Signale erzeugt werden können;
5 ein Blockschema, das eine Ausführungsform des Signalanalysators darstellt;
6 einen Zählwert, der von einem in dem Signalanalysator gemäß 5 enthaltenen Zähler erzeugt wird;
7A ein Blockschema, das eine Auswertungsschaltung zum Erzeugen einer qualitativen Messung des Zustands des Codierers darstellt;
7B ein Blockschema, das eine Diagnoseschaltung zum Erzeugen gegenseitig ausschließender Funktionszustandsangabesignale darstellt; und
8 ein Blockschema, das eine weitere Ausführungsform eines erfinderischen Codierers darstellt.
Tabellen sind ebenfalls mit der Absicht enthalten, ein Verständnis der Erfindung zu erleichtern:
Tabelle 1 veranschaulicht vier Statussignalkombinationen, eine Diagnose und eine Bewertung des Ausgangssignals jeder Signalkombination; und
Tabelle 2 veranschaulicht Codiererdiagnosen und Bewertungen der Ausgangssignalqualität beim Auftreten von drei Statussignalen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1A ist ein Blockschema, das eine Codierereinheit 5 darstellt, die eine Codierplatte 10 und eine Detektoreinheit 20 zum Erzeugen von elektrischen Analogsignalen umfasst, deren Amplituden sich in Reaktion auf eine Drehbewegung der Codierplatte ändert. Die Codierereinheit umfasst ebenfalls eine Komparatoreinheit 40 zum Erzeugen von Rechteckwellenformsignalen auf der Grundlage der Analogsignale.
2 veranschaulicht ein Muster auf der Codierplatte 10. Das Muster umfasst drei Mustergruppen A_m, B_m und C_m. Wenn die Mustergruppe A_m im Verhältnis zu einem entsprechenden Detektor 20A bewegt wird, wird ein sinusförmiges Signal erzeugt, wobei dieses Signal in 3A dargestellt ist. 3B veranschaulicht ein sinusförmiges Signal, das um 90° verschoben ist und das erzeugt wird, wenn das Muster B_m im Verhältnis zu einem entsprechenden Detektor 20B bewegt wird. Das Muster C_m (siehe 2) veranlasst die Detektoreinheit 20, einen Bezugsimpuls einmal mit jeder Rotation zu erzeugen. Die Ausgangssignale von der Detektoreinheit sind somit die Signale A_a und B_a, die jeweils in 3A und 3B gezeigt sind, und ein Bezugsimpuls wird mit jeder vollen Rotation der Codierplatte 10 erzeugt. Die Komparatorschaltung 50, die einen Schmitt-Trigger für jedes Eingangssignal aufweisen kann, erzeugt die Rechteckwellenimpulszüge A_d und B_d aus jeweiligen sinusförmigen Signalen A_a und B_a. Die Codierereinheit liefert somit an ihrem Messsignalausgang 50 die beiden Rechteckwellensignale A_d und B_d und das Bezugssignal C_d.
Der Codierer umfasst ebenfalls eine Diagnoseeinheit 52. Die Diagnoseeinheit 52 umfasst einen Pegelanalysator 54, dessen Eingang gekoppelt ist, um das Signal A_a zu empfangen. Da eine verunreinigte oder schmutzige Codierplatte zu schlechterem Kontrast und weniger scharfen Unterschieden zwischen hellen und dunklen Teilen der Codierplatte führen wird, wird sich der Spannungshub des elektrischen Signals, der von dem Detektor beim Lesen der Codierplatte erzeugt wird, ebenfalls verringern, wenn die Codierplatte schmutziger wird. Eine fehlerlose Codierereinheit mit einer sauberen Codierplatte wird einen Spannungshub ΔU mit dem Wert U_max aufweisen. Sollte die Codierplatte mit einer dünnen Schmutzschicht bedeckt werden, wird der Spannungshub zwischen der Detektorspannung hinsichtlich eines dunklen Teils und eines hellen Teils beispielsweise auf ΔU = 8/10·U_max abfallen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfordert der Codierer einen Spannungshub ΔU = 5/10U_max mit Bezug auf das sinusförmige Signal A_a, damit die Komparatorschaltung 40 das Rechteckwellensignal mit ausreichender Zuverlässigkeit erzeugen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt der Pegelanalysator 54 ein erstes Statussignal V_1A aufgrund der Spannung ΔU, das unter einem ersten Schwellenwert liegt. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise U_V1 = 8/10·U_max sein, der angibt, dass der Zustand der Codierplatte oder des Detektors beeinträchtigt wurde. Ein in dieser Hinsicht angebotener Vorteil besteht darin, dass die Platte von einem Benutzer verwendet werden kann, um eine Warnung zu erzeugen, so dass der Codierer repariert oder ausgetauscht werden kann, bevor die Codierplatte so schmutzig wird, um zu einem fehlerhaften Signal an den Codiererausgang 50 zu führen. Das Statussignal V_1A wird an einen Signalausgang 56 geliefert.
Gemäß einer Ausführungsform werden jeweilige Signale B_a und C_a auf die gleiche Art und Weise überwacht, und jeweilige Statussignale V_1B und V_1C ebenfalls erzeugt. Bei einer Ausführungsform wird der Signalpegel der Analogsignale zum Steuern eines Speisestroms an lichtemittierende Dioden (nicht gezeigt) verwendet, die die Codierplatte beleuchten. Auf diese Art und Weise kann der Signalpegelhub von einem Detektor auf guten Pegeln gehalten werden, sogar wenn die Codierplatte schmutzig und fleckig wird.
Mit Bezug auf 1A ist ersichtlich, dass die Diagnoseeinheit 52 einen Signalanalysator 58 umfasst, dessen Eingang mit der Signalausgabe der Komparatoreinheit 40 für das Rechteckwellensignal A_d gekoppelt ist. Der Signalanalysator 58 ist angepasst, um ein zweites Statussignal zu erzeugen, wenn das Rechteckwellensignal von einem vorbestimmten Impulssignalmuster abweicht. Gemäß einer Ausführungsform wird ein derartiges abweichendes Impulssignalmuster durch Zählen der Anzahl von Impulsen oder Impulsflanken des Rechteckwellensignals A_d erfasst, die in dem Intervall zwischen dem Empfang von zwei aufeinanderfolgend erzeugten Bezugspulsen C_d auftreten, und Vergleichen des Zählwerts mit einem gespeicherten Wert, der der Anzahl von Musterteilen oder der Anzahl von Mustergrenzen an der Codierplatte entspricht. Das zweite Statussignal wird an den Ausgang 56 geliefert.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Signal B_d auf die gleiche Art und Weise überwacht und ein Statussignal V_2B erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform arbeitet der Signalanalysator 58, um die Sequenz von Ausgaben von den Quadratursignalen A_d und B_d zu analysieren. Es ist ersichtlich, dass, wenn sich die Codierplatte in einer ersten Richtung bewegt, die Signalkombination A_dB_d einer Sequenz 00; 01; 11; 10 folgen wird. Wenn sich die Codierplatte in entgegengesetzter Richtung bewegt, wird die Signalkombination A_dB_d der Mustersequenz 10; 11; 01; 00 folgen. Wenn keine dieser Signalsequenzen erhalten wird, gibt es eine Fehlfunktion. Ein Richtungsdetektor liefert ein Richtungssignal als Reaktion auf die Signale A_d und B_d. Wenn sich die Codierplatte dreht, liefert die resultierende Signalkombination und das Signal, das zuerst eine positive oder negative Flanke aufweist, Information hinsichtlich der Richtung, in der sich die Platte dreht, wie dem Fachmann bekannt ist. Diese Lösung weist den Vorteil auf, eine Angabe einer Fehlfunktion sogar bereitzustellen, wenn sich die Codierplatte nur über einem Teil einer vollen Rotation vor- und zurückbewegt, d.h. wenn der C-Impuls nicht erzeugt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Signalanalysator 58 eine Schaltungsanordnung für die oben beschriebene Zählanalyse sowie auch eine Schaltungsanordnung für die Analyse der Signalsequenz. Dies bietet den Vorteil eines Bereitstellens von statuszuverlässigen Statusangaben sowohl wenn der Codierer zum Messen von schnellen Rotationen als auch wenn er zum Messen von Bewegungen über einen kleinen Bruchteil einer Rotation verwendet wird.
Die nachstehende Tabelle 1 veranschaulicht ein Beispiel von Diagnosenergebnissen, die durch die Diagnosevorrichtung 52 erzeugt werden, wenn die Signale A_a und A_d auf die oben beschriebene Art und Weise überwacht werden. Wie aus Tabelle 1 offensichtlich wird, gibt das Statussignal V_2A an, dass das Ausgangssignal A_d fehlerhaft ist, d.h. nicht in Übereinstimmung mit dem Muster A_m ist (siehe 2 und 4A).
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Pegelanalysator ein Mittel zum Erzeugen eines weiteren Statussignals V_3A, wenn der Spannungspegel ΔU_A des sinusförmigen Signals A_a unter einem zweiten Schwellenwert U_VA3 liegt. Dieser zweite Schwellenwert ist so tief, dass eine Gefahr besteht, dass die Komparatoreinheit 40 kein Rechteckwellensignal erzeugen wird, das dem ursprünglichen Muster der Codierplatte entspricht. Somit ist es durch Lesen des Statussignals V_3A möglich, wenn das Signal V_2A angibt, dass das Ausgangssignal A_d den falschen Wert gibt, festzustellen, ob der Fehler oder die Störung in der

1) Komparatoreinheit 40, oder
2) dem Detektor oder der Codierplatte

Wenn die Komparatoreinheit 40 den Transitpegel 5/10·U_max zum Umschalten des Signals A_d von einem tiefen Pegel in einen hohen Pegel aufweist, wird die zweite Pegelgrenze U_VA3 des Signals A_a wahrscheinlich auf 5/10·U_max eingestellt sein. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird der zweite Pegelgrenzwert U_VA3 somit mit dem entsprechenden Transitpegel der Komparatoreinheit 40 koinzidieren.
Die nachstehende Tabelle 2 veranschaulicht ein Beispiel der Diagnoseergebnisse, die durch die Diagnosevorrichtung 52 beim Überwachen der Signale A_a und A_d und beim Erzeugen von drei Statussignalen V_1A, V_2A und V_3A auf die oben beschriebene Art und Weise erzeugt werden.
Bei der in 1B veranschaulichten Ausführungsform umfasst die Diagnosevorrichtung 52 eine Darstellungseinheit 59, die die Statussignale V₁, V₂ und V₃ empfängt und die diese Signale auf eine für einen Benutzer wahrnehmbare Art und Weise darstellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Darstellungseinheit 59 eine Signallampe oder lichtemittierende Diode für jedes Statussignal V_1A, V_2A und V_3A. Alternativ kann der Codierer sowohl einen Signalausgang 56 als auch eine Darstellungseinheit 59 umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Darstellungseinheit 59 ebenfalls Signallampen oder lichtemittierende Dioden für Statussignale V_1B, V_2B und V_3H, die das B-Signal angeben, und Statussignale V_1C und V_3C zum Angeben des Pegels des Bezugssignals C_a. Da das Bezugssignal C_a ebenfalls durch den Pegelanalysator überwacht werden kann, ist es möglich, festzustellen, ob der/die C-Detektor/Codierplatte oder die Komparatorschaltung fehlerhaft arbeiten, wenn ein oder beide Statussignale V_2A, V_2B aktiviert sind.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Darstellungseinheit 59 einen Anzeigeschirm 62 beispielsweise in der Form einer LCD-Anzeige. Abhängig von der Kombination der betroffenen Statussignale ist die Darstellungseinheit 59 angepasst, eine entsprechende Textmitteilung auf dem Schirm 62 darzustellen. Der Inhalt der Textnachricht kann der in der nachstehenden Tabelle 1 dargestellten Information entsprechen.
Wie aus 5 ersichtlich wird, umfasst der Signalanalysator 58 einen Zähler 70, der die Anzahl von Impulsen oder Impulsflanken des Signals A_d zählt. Der Zähler liefert seinen Zählwert an eine Vergleichsvorrichtung 80, die den Zählwert mit einem vorbestimmten Wert n_A vergleicht. Dieser Vergleich wird bei Empfang des Impulses C_d durchgeführt, wonach der Zähler auf Null gesetzt wird. Die Funktion der Zählereinheit 80 ist in 6 dargestellt. Der Zähler 70 zählt die Anzahl von Impulsflanken der Signale A_d und B_d, wobei er jedoch bei Empfang eines Bezugssignals, das dem Muster C_m entspricht, auf Null gesetzt wird. Der Zähler 70 ist angepasst, um in einer Richtung der Rotation vorwärts und in der entgegengesetzten Rotationsrichtung rückwärts. Die Rotationsrichtung wird aus der Phasenbeziehung zwischen den Signalen A_d und B_d bestimmt. Der Zähler 70 zählt somit die Anzahl von Impulsflanken während einer Rotation der Codierplatte durch Zählen der Anzahl von Flanken zwischen zwei Bezugsimpulsen C_d. Dieser maximale Zählwert wird an die Vergleichsschaltung 80 geliefert. An die Vergleichsschaltung 80 wird ebenfalls ein korrigierter Zählwert n_A geliefert, der der Anzahl von Flanken entspricht, die von der Codierplatte während einer Rotation präsentiert werden. Wenn die Codierereinheit auf die beabsichtigte Art und Weise arbeitet, wird der maximale Zählwert von dem Zähler 70 somit dem Zählwert von der Bezugseinheit 190 entsprechen. Wenn die Vergleichsschaltung 80 erfasst, dass die beiden Werte nicht übereinstimmen, wird ein Fehleranzeigesignal an ihrem Ausgang 100 erzeugt.
Wenn die Richtung der Rotation geändert wird, wird der Zähler 70 rückwärts zählen, bis Null ("0") erreicht ist. Wenn der Codierer korrekt arbeitet, wird der Wert "0" in Verbindung mit dem Erzeugen des Bezugsimpulses C_d erhalten. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal n des Zählers 70 ebenfalls an eine Vergleichsschaltung 110 geliefert, die den Zählwert mit dem Wert "0" (Null) vergleicht.
Wenn die beiden Eingangssignale n und n_A (oder n und "0") der Vergleichsschaltung 80 (und 110) in Übereinstimmung sind, erzeugt die Vergleichsschaltung eine Eins ("1") an ihrem Ausgang. Eine NOR-Schaltung 120 empfängt die Signale und erzeugt eine "0", wenn keine Störung existiert.
Die NOR-Schaltung 120 erzeugt eine "1" (Eins), wenn keine der beiden Vergleichsschaltungen Übereinstimmung angibt.
Da das Indikatorsignal an dem Ausgang des NOR-Gatters 120 genau dann erzeugt wird, wenn der Bezugsimpuls C_d empfangen wird, wird ein Ventil 130 angeordnet, um das NOR-Gatter 120 mit einem bistabilen RS-Multivibrator als Reaktion auf den Bezugsimpuls zu koppeln.
Der S-Eingang des bistabilen RS-Multivibrators wird in einem normalerweise tiefen Zustand gehalten, obwohl, falls das NOR-Gatter eine "1" liefert, wenn das Ventil 130 geschlossen ist, das Ausgangssignal des bistabilen RS-Multivibrators auf "1" gesetzt wird.
Der Ausgang des instabilen RS-Multivibrators liefert das Statussignal V_2A.
7 veranschaulicht eine Auswertungsschaltung 140 für eine qualitative Messung des Zustands des Codierers auf der Grundlage der Statussignale. Drei gegenseitig ausschließende Qualitätszustandssignale werden mittels der Auswertungsschaltung erzeugt.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, sind beide Statussignale V_1A und V_2A im Tiefpegelzustand, wenn die Qualität des Codierers zufriedenstellend ist. Durch Liefern der Signale V_1A und V_2A an ein NOR-Gatter 150 wird ein Signal erzeugt, das auf hohen Signalpegeln angibt, dass die Qualität des Codierers zufriedenstellend ist.
Ein Gatter 160 erzeugt ein Signal, das einen hohen Signalpegel aufweist, wenn V_1A im Hochpegelzustand, V_2A jedoch nicht im Hochpegelzustand ist. Das Ausgangssignal des Gatters 160 gibt auf einem hohen Pegel an, dass die Qualität des Codierers beeinträchtigt ist, dass jedoch das Codiererausgangssignal noch zuverlässig ist.
Wenn das Signal V_2A in den Hochpegelzustand geht, gibt dies an, dass das Codiererausgangssignal fehlerhaft ist.
Somit werden durch die in 7A gezeigte Schaltung drei gegenseitig ausschließende Funktionszustände erzeugt, die mit "Gut", "Beeinträchtigt" bzw. "Fehlerhaft" gekennzeichnet werden können. Wie in 7A dargestellt, können diese drei Funktionszustandssignale jeweils an eine jeweilige Signallampe 170, 180 und 190 geliefert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Signallampen oder lichtemittierenden Dioden jeweils grün, gelb und rot gefärbt.
7B veranschaulicht eine Diagnoseschaltung 192, die auf der Grundlage der Statussignale V₁, V₂ und V₃ Information bezüglich der Fehlerquelle oder Störungsquelle erzeugt, wenn der Zustand des Codierers beeinträchtigt ist. Bei einer Ausführungsform umfasst die Diagnoseschaltung 192 ein UND-Gatter 194, das drei Eingänge, von denen zwei negiert sind, zum Erzeugen eines ersten Fehlersignals E1 aufweist. Es wird aus 7B in Verbindung mit Tabelle 2 ersichtlich, dass das Fehlersignal E1 angibt, dass die Codierplatte etwas schmutzig ist. Das Signal E1 ist mit einem Indikator 195 gekoppelt.
Die Diagnoseschaltung umfasst ebenfalls ein UND-Gatter 196, das bestimmt, ob die Codierplatte stark verschmutzt ist, auf der Grundlage des Statussignals V₁ und V₃, und das in dem dargestellten Fall ein Fehlersignal E2 erzeugt.
Ein UND-Gatter 198 erzeugt ein Signal E3, wenn das Statussignal V₂ im Hochpegelzustand und das Statussignal V₃ im Tiefpegelzustand ist. Ein Signal E3 im Hochpegelzustand gibt an, dass die Komparatorschaltung fehlerhaft ist.
8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines mit einer Diagnoseeinheit ausgestatteten Codierers.
Die Detektorvorrichtung 20 liefert jeweilige Signale A_a, B_a und C_a an einen Vorverstärker 200, der die Signalamplituden der Detektorsignale erhöht.
Gemäß dieser Ausführungsform wird das Analogsignal A_a an einen A-D-Wandler angelegt, dessen Ausgang somit den Spannungspegel des Analogsignals in der Form eines Digitalsignals zeigt. Ein Mikroprozessor 210 liest den Spannungspegel und legt den Spannungshub des Analogsignals fest. Dieser kann beispielsweise durch Festlegen des Spitze-zu-Spitze-Werts der Spannung erreicht werden. Da eine schmutzige Codierplatte zu schlechterem Kontrast und weniger Unterscheidungsfähigkeit zwischen hellen und dunklen Teilen der Codierplatte führen wird, wird der Spannungshub des durch den Detektor beim Lesen der Codierplatte erzeugten elektrischen Signals ebenfalls abnehmen, wenn die Codierplatte schmutziger wird. Der Mikroprozessor liest somit den höchsten Wert und den niedrigsten Wert der Analogspannung A_a und berechnet daraus die Spannungsdifferenzwerte ΔU. Ein der Empfindlichkeitsgrenze der Komparatoreinheit 40 entsprechender Pegelgrenzwert wird in einem Speichermittel 220 gespeichert. Der Mikroprozessor liest den Spannungspegel ΔU bei regelmäßigen Intervallen und vergleicht diesen Pegel mit dem Grenzwert und erzeugt ein erstes Pegelwarnsignal an einem Signalausgang 230, wenn der gelesene Spannungspegel ΔU tiefer als der Grenzwert ist.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Mikroprozessor im Stande, den Spannungspegel ΔU mit zwei getrennten Grenzwerten zu vergleichen. Ein Grenzwert bildet ein Warnpegel, wenn eine Fehlerfunktion noch nicht aufgetreten ist, jedoch in der nahen Zukunft unmittelbar bevorsteht. Durch Vergleichen des Spannungspegels ΔU mit einem zweiten Grenzwert, der einen unteren Grenzwert bildet, kann ein Warnsignal erzeugt werden, das angibt, dass der Spannungspegel nun so tief ist, dass sehr wahrscheinlich die Komparatoreinheit 40 am Erzeugen eines Rechtecksignals gehindert ist, das dem ursprünglichen Muster der Codierplatte entspricht.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines Codierers, mit folgenden Schritten: Erzeugen von mindestens einem Analogsignal (A_a, B_a), dessen Amplitude sich in Abhängigkeit von einer Bewegung zwischen einer Codierungsplatte und einem Detektor ändert; Erzeugen von mindestens einem Impulssignal (A_d) mit der Hilfe einer Komparatorvorrichtung auf der Grundlage des Analogsignals (A_a); Bewerten der Amplitude (ΔU) des Analogsignals (A_a); und Erzeugen eines ersten Statussignals (V₁) auf der Grundlage der Amplitudenbewertung, gekennzeichnet durch folgenden Schritt: Erzeugen eines zweiten Statussignals (V₂) auf der Grundlage des Impulssignals (A_d) oder der Impulssignale (A_d, B_d), sodass eine Kombination (V₁, V₂) des ersten Statussignals (V₁) und des zweiten Statussignals (V₂) eine Fehlfunktion in der Komparatorvorrichtung (14) von einem beeinträchtigten Zustand des Codierermittels oder des Detektors unterscheidet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das zweite Statussignal angibt, dass das Impulssignal (A_d) oder die Impulssignale (A_d, B_d) von einem vorbestimmten Impulssignalmuster abweichen.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2 mit den Schritten eines Angebens eines beeinträchtigten Zustands des Codiermittels oder des Detektors, wenn das erste Statussignal angibt, dass die Amplitude (ΔU) des Analogsignals (A_a) unter einem vorbestimmten Grenzniveauwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, 2 oder 3 mit den Schritten eines Erzeugens eines dritten Statussignals (V₃) auf der Grundlage der Amplitude des Analogsignals (A_a) und durch Angeben eines sehr beeinträchtigten Zustands des Codiermittels oder des Detektors, wenn das dritte Statussignal (V₃) angibt, dass die Amplitude (ΔU) des Analogsignals (A_a) unter einem zweiten vorbestimmten Niveaugrenzwert liegt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt des Lieferns der Statussignale an Signalausgänge (56) an dem Codierer.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt eines Lieferns der Statussignale an ein Darstellungsmittel.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit dem Schritt eines Bestimmens (150, 160, 58) einer Qualitätsmessung auf der Grundlage der Statussignale.
Verfahren gemäß Anspruch 7 mit dem Schritt eines Darstellens (170, 180, 190) der bestimmten Qualitätsmessung.
Verfahren gemäß Anspruch 1, mit folgenden Schritten: Zählen der Anzahl von Impulsflanken oder der Anzahl von Impulsen des mindestens einen Impulssignals (A_d) innerhalb einer vorbestimmten Bewegungsbereichs; Vergleichen des Zählwerts mit einem vorbestimmten Schwellenzählwert; und Erzeugen des zweiten Statussignals (V₂) wenn der Zählwert von dem Schwellenzählwert abweicht.
Verfahren gemäß Anspruch 9 mit dem Schritt eines Erzeugens eines Bezugssignals (C_d) in Abhängigkeit von mindestens einer vorbestimmten relativen Position zwischen der Codierungsplatte und dem Detektor, wobei der vorbestimmte Bewegungsbereich auf der Grundlage des diskreten Referenzsignals (C_d) bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 mit dem Schritt eines Erzeugens eines Diagnosecodes auf der Grundlage der Zustände des ersten Statussignals (V₁) und des zweiten Statussignals (V₂).
Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem der Diagnosecode eine Warnung bezüglich einem schmutzigen Codierungsplatte darstellt, wenn das erste Statussignal (V₁) aktiviert ist, während das zweite Statussignal (V₂) nicht aktiviert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem eine Fehlfunktion in der Komparatoreinheit (14) angegeben wird, wenn das zweite Statussignal (V₂) aktiviert ist, während das erste Statussignal (V₁) nicht aktiviert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch Vergleichen des Zählwerts mit zwei vorbestimmten Schwellenzählwerten (n_A, „0"), und Erzeugen des zweiten Statussignals, wenn der Zählwert von den beiden Schwellenzählwerten abweicht.
Codierer mit einem Codiermittel (10) und einem Detektor (20), die relativ zueinander bewegbar sind, wobei der Detektor (20) angepasst ist, um mindestens ein Analogsignal (A_a, B_a) zu erzeugen, dessen Amplitude sich mit relativen Positionsänderungen ändert; wobei der Codierer ferner umfasst eine Komparatorvorrichtung (40) zum Erzeugen von mindestens einem Impulssignal (A_d) auf der Grundlage des Analogsignals (A_a); einen Amplitudenanalysator (54) zum Erzeugen eines ersten Statussignals (V₁) auf der Grundlage der Amplitude des Analogsignals (A_a), gekennzeichnet durch einen Signalanalysator (58) zum Analysieren eines zweiten Statussignals (V₂) auf der Grundlage des mindestens einen Impulssignals (A_d, B_d); wobei der Amplitudenanalysator (54) und der Signalanalysator gekoppelt sind, sodass eine Kombination (V₁, V₂) des ersten Statussignals (V₁) und des zweiten Statussignals (V₂) eine Fehlfunktion in der Komparatorvorrichtung (40) von einem beeinträchtigten Zustand des Codiermittels oder des Detektors unterscheidet.
Codierer gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer eine Signalausgabe (90, 230, 140) aufweist; wobei der Niveauanalysator (54) und der Signalanalysator (58) mit dem Ausgang zum Bereitstellen eines externen Zugriffs auf die Statussignale gekoppelt sind.
Codierer gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Codierer ein Präsentationsmittel aufweist, das mit dem Niveauanalysator (54) und dem Signalanalysator (58) zum Anzeigen von Statusinformation gekoppelt ist.
Codierer gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, gekennzeichnet durch einen ersten Interpretierer (140), der mit dem Niveauanalysator (54) und dem Signalanalysator (58) zum Festlegen einer Qualitätsmessung gekoppelt ist, die die Funktionsqualität des Codierers auf der Grundlage der Statussignale angibt.
Codierer gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, gekennzeichnet durch ein Diagnosemittel, das mit dem Niveauanalysator und dem Signalanalysator gekoppelt ist, wobei das Diagnosemittel angepasst ist, um ein Fehlerquellenidentifikationssignal auf der Grundlage der Statussignale (V₁, V₂) zu erzeugen.