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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands
in einem Codierer und auf einen Codierer mit Zustandsbestimmungsmitteln.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Optoelektrische
Zustandsanzeigen umfassen eine Codierplatte (coding disk), die ein
optisch lesbares Muster aufweist. Das Muster der Platte (im Folgenden:
Plattenmuster) wird durch einen oder mehrere Detektoren gelesen,
die jeweils ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Lichtmenge
liefern, die in dem Detektor empfangen wird, sodass die Bewegung
der Codierplatte in Abhängigkeit
von dem Detektor durch Änderungen
des elektrischen Signals angegeben wird.
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Die
Codierplatte umfasst ein periodisches Muster, wie beispielsweise
eine Mehrzahl von hellen und dunklen Feldern gleicher Größe. Wenn
die Codierplatte gebogen oder gedreht wird, kann die Änderung
zwischen dunklen und hellen Feldern erfasst und somit eine Winkeländerung
bestimmt werden.
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Optoelektrische
Codierer werden häufig
in Umgebungen, die vielen Schwingungen ausgesetzt sind, und häufig in
einer stark kontaminierten Umgebung verwendet. Der Codierer kann
beispielsweise verwendet werden, um die realen Werte einer Wellenrotation
in einer Papiermaschine zu erzeugen. Beispielsweise kann der Codierer
an einer rotierenden Welle oder einem Schaft in der Papiermaschine angebracht
werden.
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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.
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Ein
Problem mit bekannten Codierern ist der Schmutz, der dazu neigt,
in die Codierereinheit einzutreten und damit die Codierplatte zu
verschmutzen und dadurch zu veranlassen, dass die Codierereinheit
ein inkorrektes Ausgangssignal liefert. Ein weiteres Problem besteht
darin, dass ein Codierereinheits-Lager nach einer langen Zeitspanne
der Verwendung verschließen
kann, was eine Änderung
in dem Abstand der Codierplatte von der Detektoreinheit verursacht,
die ihrerseits zu einer Fehlübereinstimmung
des Codierereinheit-Ausgangssignals mit dem ursprünglichen
Muster der Codierplatte führen kann.
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Die
U.S.-Patentschrift 5 302 944 offenbart einen Codierer, der eine
Codierplatte, eine Lichtquelle und zwei Detektoren umfasst. Der
Codierer erzeugt zwei versetzte Quadratursignale A und B in Abhängigkeit
von den Detektorsignalen. Das Ausgangssignal des ersten Detektors
ist mit einem getakteten Komparator gekoppelt, der den Spannungspegel
des ersten Detektorausgangssignals mit einem Bezugspegel vergleicht,
wenn ein Taktsignal empfangen wird. Der Ausgang des Komparators
wird an einen Zähler
geliefert. Eines der beiden Quadratursignale wird benutzt, um Taktimpulse
für das
Abtasten des anderen der beiden Quadratursignale am Spitzenwert
bereitzustellen. Wenn das erste Detektorsignal zu der getakteten
Zeit niedriger als die Bezugsspannung ist, wird der Zähler seinen
Zählwert
erhöhen,
der als ein Fehlersignal e bezeichnet wird, und die Treiberspannung
zu der Lichtquelle hängt
ebenfalls von dem Zählwert
ab, um einen bestimmten Spannungspegels aufrechtzuerhalten, auch
wenn die Skala verschmutzt 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.
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Die
U.S.-Patentschrift 4 827 123 beschreibt einen Codierer, der ein
Paar von Lichtquellen und ein Paar von Lichtdetektoren aufweist,
die an gegenüberliegenden
Seiten einer Platte mit optischen Blenden (optical shuttered disc)
angeordnet sind. Die Blenden sind aus zwei phasenverschobenen lichtdurchlässigen und
lichtblockierenden Bereichen zusammengesetzt, die zu einer Änderung
in den Ausgangssignalen von den Detektoren in Übereinstimmung mit einem Gray-Code
führen,
wenn sich die Optikplatte dreht. Gemäß der U.S. 4 827 123 werden vier
Zustände
festgelegt, die in einer vorgegebenen ersten Sequenz in einer Rotationsrichtung
und in einer vorgegebenen zweiten Sequenz, wenn sich die Optikplatte
in der entgegengesetzten Richtung dreht, auftreten. Ein Mikroprozessor
analysiert die erzeugten Zustandssequenzen, und wenn keine der vorbestimmten
Sequenzen auftritt, erzeugt er einen Alarmzustand, der angibt, dass
ein Ausfall in einem der Lichtemittoren oder Lichtdetektoren oder
auf der Optikplatte aufgetreten ist.
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Die
U.S.-Patentschrift 5 406 267 beschreibt ein System zum Überwachen
des Betriebs eines Codierers, bei dem ein Verfahren zum Einstellen
der Ausgabe der Lichtquelle der Codierervorrichtung implementiert
ist, um den maximalen Beleuchtungsdurchsatz zu dem Photodetektor
auf einem vorbestimmten Pegel beizubehalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung widmet sich dem Problem des Bereitstellen eines Verfahrens,
das die Wartung von bewegungsbestimmenden oder positionsbestimmenden
Codierern erleichtert.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
Verfahrens, das die Wartung von Steuersystemen erleichtert, die
bewegungs- oder positionsbestimmende Codierer aufweisen.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
Verfahrens zum Erzeugen von Signalen, die in Kombination eine genaue
Information bereitstellen, die sich auf den Funktionsstatus eines
Codierers bezieht.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
zweckmäßigen, einfachen
Verfahrens zum Ermitteln des Funktionsstatus eines Codierers.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
Codierers, der aufgebaut ist, um weniger Komponenten zum Ermitteln seines
Funktionsstatus zu erfordern, und der eine größere Zuverlässigkeit bereitstellt.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
Codierers, der zuverlässig
angibt, ob das Codiererausgangssignal korrekt ist oder nicht.
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Die
Erfindung widmet sich ebenfalls dem Problem des Bereitstellens eines
Codierers, der eine Warnung über
eine verschlechterte Codiererleistung liefern kann, wenn das Codiererausgangssignal
korrekt ist, und angeben kann, ob das Codiererausgangssignal korrekt
ist oder nicht, und eine Störquelle
aus einer Anzahl von Störquellen
identifizieren kann.
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Um
die oben erwähnten
Probleme zu lösen oder
zumindest die Wirkungen dieser Probleme zu minimieren, wird in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der Erfindung ein Verfahren bereitgestellt, das folgende Schritte
umfasst: Erzeugen mindestens eines Analogsignals in Abhängigkeit
von einer Bewegung zwischen einer Codierplatte und einem Detektor;
Bestimmen eines Signalpegels aus dem Analogsignal; Vergleichen des
Signalpegels mit mindestens einem Pegelschwellenwert; Erzeugen eines
ersten Datensignals, wenn der Signalpegel niedriger als der Schwellenwert
ist; Erzeugen eines Bewegungsanzeigesignals auf der Grundlage des
Analogsignals; Zählen
der Anzahl von Impulsflanken oder der Anzahl von Impulsen des Bewegungsanzeigesignals
innerhalb eines vorbestimmten Bewegungsbereichs; Vergleichen des
Zählwerts
mit einem vorbestimmten Schwellenzählwert; und Erzeugen eines
zweiten Statussignals, wenn der Zählwert von dem Schwellenzählwert abweicht.
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Es
wird auch nach dem erfinderischen Verfahren arbeitender Codierer
bereitgestellt.
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Der
Schwellenzählwert
entspricht der Anzahl von Musterfeldern, die zu dem Codiermittel
innerhalb des vorbestimmten Bewegungsintervalls gehören, wobei
diese Musterfelder Signalimpulse in Zusammenarbeit mit den entsprechenden
Detektoren erzeugen. Der Zählwert
wird durch einen Zähler
erzeugt. Der Zähler
wird auf Null in Abhängigkeit
von einem Bezugssignalimpuls gesetzt, der durch ein Bezugsmuster
des Codiermittels mit vorgegebenen Bewegungsintervallen, wie beispielsweise
einmal für jede
volle Umdrehung, erzeugt wird.
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Der
Zähler
empfängt
ein Richtungssignal, das die Bewegungsrichtung angibt, und ist angepasst,
um hoch bzw. vorwärts
zu zählen,
wenn die Bewegung in einer Richtung auftritt, und bei der Bewegung
in einer entgegengesetzten Richtung runter bzw. rückwärts zu zählen. Somit
kann der Zählerwert Null
an dem Punkt sein, an dem sich die Bewegungsrichtung ändert, wobei
der Bezugssignalimpuls an diesem Punkt erzeugt wird. Um in diesem
Fall eine Angabe eines abweichenden Pulssignalmusters zu vermeiden,
wird in Übereinstimmung
mit einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgeschlagen, dass der Zählerwert mit zwei vorbestimmten Schwellenwerten
verglichen wird, und dass das zweite Statussignal erzeugt wird,
wenn der Zählerwert von
beiden Schwellenwerten abweicht. Ein vorbestimmter Schwellenwert
ist beispielsweise Null, und der andere vorbestimmte Schwellenwert
entspricht der Anzahl von Musterfeldern, die zu dem Codiermittel
zwischen zwei einander benachbarten Bezugsmusterfeldern gehören.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt des Erzeugens eines
Diagnosecodes auf der Grundlage der Zustände des ersten Statussignals
(V1) und des zweiten Statussignals (V2).
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Da
das erste Statussignal eine verschlechterte Funktion von Komponenten
angibt, die von der Komparatoreinheit mit Bezug auf den Signalpfad stromaufwärts liegen,
und da das zweite Statussignal Störungen in entweder der Komparatoreinheit
oder den ersten erwähnten
Komponenten angibt, bietet diese Lösung den Vorteil, dass die
Kombination von Statussignalen identifizieren wird, welche Komponente
oder Komponenten eine verschlechterte Funktion aufweist/aufweisen.
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Die
Lösung
der Erfindung ermöglicht
ebenfalls, dass eine individuelle 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.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst das Verfahren die Schritte des Erzeugens eines dritten Statussignals
auf der Grundlage des Signalpegels des Analogsignals und des Angebens
eines stark verschlechterten Zustands des Codiermittels oder des
Detektors, wenn das dritte Statussignal angibt, dass der Signalpegel
des Analogsignals unter einer vorbestimmten Pegelschwelle liegt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Damit
die Erfindung besser verstanden wird, wird die Erfindung nun mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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1A ein
Blockdiagramm, das schematisch eine erste Ausführungsform eines erfinderischen
Codierers darstellt;
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1B ein
Blockdiagramm, das schematisch eine alternative Ausführungsform
des Codierers darstellt;
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2 ein
Mustercodiermittel;
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3A und 3B jeweils
Signale, die in dem Codierer gemäß 1A erzeugt
werden können,
wenn sich das Codiermittel von 2 bezogen auf
die entsprechenden Detektormittel bewegt;
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4A und 4B jeweils
Impulssignale, die in Abhängigkeit
von Signalen erzeugt werden können,
die in 3A und 3B dargestellt
werden;
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5 ein
Blockschema, das eine Ausführungsform
eines Signal-Analysators darstellt;
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6 einen
Zählwert,
der durch einen Zähler erzeugt
wird, der in dem Signal-Analysator gemäß 5 enthalten
ist;
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7A ein
Blockschema, das eine Auswerteschaltung zum Erzeugen einer qualitativen
Messung des Zustands des Codierers darstellt;
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7B ein
Blockschema, das eine Diagnoseschaltung zum Erzeugen von sich gegenseitig
ausschließender
Funktionszustands-Anzeigesignalen darstellt;
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8 ein
Blockschema, das eine weitere Ausführungsform eines erfinderischen
Codierers darstellt.
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Tabellen
sind vorhanden, um das Verständnis
der Erfindung zu erleichtern:
- Tabelle 1 stellt
vier Statussignal-Kombinationen, eine Diagnose und eine Bewertung
des Ausgangssignals jeder Signalkombination dar.
- Tabelle 2 stellt Codiererdiagnosen und Bewertungen der Ausgangssignalqualität beim Auftreten von
drei Statussignalen gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dar.
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BESCHREIBUNG
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1A ist
Blockschema, das eine Codierereinheit 5 darstellt, die
eine Codiererplatte 10 und eine Detektoreinheit 20 zum
Erzeugen von elektrischen Analogsignalen aufweist, deren Amplituden
sich in Abhängigkeit
von einer Drehbewegung der Codierplatte ändern. Die Codierereinheit
umfasst ebenfalls eine Komparatoreinheit 40 zum Erzeugen
von Rechteck-Signalen auf der Grundlage der Analogsignale.
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2 stellt
ein Muster auf der Codierplatte 10 dar. Das Muster umfasst
drei Mustergruppen Am, Bm und
Cm. Wenn die Mustergruppe Am in
Relation zu einem entsprechenden Detektor 20A bewegt wird, wird
ein Sinuswellen-Signal erzeugt, wobei dieses Signal in 3A dargestellt. 3B stellt
ein sinusförmiges
Signal dar, das um 90° versetzt
ist, und das erzeugt wird, wenn das Muster Bm in
Relation zu einem entsprechenden Detektor 20B bewegt wird.
Das Muster Cm (siehe 2) veranlasst
die Detektoreinheit 20, einen Bezugspuls einmal mit jeder
Umdrehung zu erzeugen. Die Ausgangssignale von der Detektoreinheit
sind somit die Signale Aa und Ba,
die jeweils in 3A und 3B gezeigt
werden, und ein Impulssignal wird mit jeder vollen Umdrehung der Codierplatte 10 erzeugt.
Die Komparatorschaltung 50, die einen Schmitt-Trigger für jedes
Eingangssignal aufweisen kann, erzeugt die Rechteck-Wellen-Impulszüge Ad und Bd aus jeweiligen sinusförmigen Signalen
Aa und Ba. Die Codierereinheit
liefert somit an seinem Mess-Signalausgang 50 die beiden Rechteck-Signale Ad und Bd und das
Bezugssignal Cd.
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Der
Codierer umfasst ebenfalls eine Diagnoseeinheit 52. Die
Diagnoseeinheit 52 umfasst einen Pegel-Analysator 54,
dessen Eingang gekoppelt ist, um das Signal Aa zu
empfangen. Weil eine verunreinigte und schmutzige Codierplatte zu
einem schlechteren Kontrast und weniger deutlichen Unterschieden zwischen
hellen und dunklen Teilen der Codierplatte führen wird, wird die Spannungsschwankung
des durch den Detektor erzeugten elektrischen Signals beim Lesen
der Codierplatte ebenfalls abnehmen, wenn die Codierplatte schmutziger
wird. Eine störungsfreie
Codierereinheit mit einer sauberen Codierplatte wird eine Spannungsschwankung ΔU mit dem
Wert Umax aufweisen. Sollte die Codierplatte
mit einer dünnen
Schmutzschicht bedeckt sein, wird die Spannungsschwankung zwischen
der Detektorspannung bezogen auf einen dunklen Teil und einen hellen
Teil beispielsweise auf ΔU
= 8/10·Umax abfallen. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung erfordert der Codierer eine Spannungsschwankung ΔU = 5/10·Umax bezogen auf das sinusförmige Signal
Aa, damit die Komparatorschaltung 40 das
Rechteck-Signal mit ausreichender Zuverlässigkeit erzeugt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung erzeugt der Pegel-Analysator 54 ein erstes
Statussignal V1A, aufgrund einer Spannung ΔU unter einem
ersten Schwellenwert. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise Uvl = 8/10·Umax sein,
der angibt, dass sich der Zustand der Codierplatte oder des Detektors
verschlechtert hat. Ein Vorteil, der in dieser Hinsicht geboten
wird, besteht darin, dass die Platte durch einen Benutzer verwendet
werden kann, um eine Warnung zu erzeugen, sodass der Codierer repariert
oder ausgetauscht werden kann, bevor die Codierplatte so schmutzig
wird, um zu einem fehlerhaften Signal an dem Codiererausgang 50 zu
führen. Das
Statussignal V1A wird an einen Signalausgang 56 geliefert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
werden jeweilige Signale Ba und Ca auf die gleiche Art und Weise überwacht,
und jeweilige Statussignale V1B und V1C werden ebenfalls erzeugt.
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Bei
einer Ausführungsform
wird der Signalpegel der Analogsignale zum Steuern eines Speisestroms
zu lichtemittierenden Dioden (nicht gezeigt) verwendet, die die
Codierplatte beleuchten. Auf diese Art und Weise kann die Signalpegelschwankung von
einem Detektor auf guten Pegeln gehalten werden, sogar wenn die
Codierplatte schmutzig oder fleckig wird.
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In 1A ist
ersichtlich, dass die Diagnoseeinheit 52 einen Signal-Analysator 58 aufweist, dessen
Eingang mit dem Signalausgang der Komparatoreinheit 40 für das Rechteck-Signal Ad gekoppelt ist.
Der Signal-Analysator 58 ist angepasst, um ein zweites
Statussignal zu erzeugen, wenn das Rechteck-Signal von einem vorbestimmten
Impulssignalmuster abweicht. Gemäß einer
Ausführungsform wird
ein derartiges abweichendes Impulssignalmuster erfasst, indem die
Anzahl von Impulsen oder Impulsflanken des Rechteck-Signals Ad gezählt
wird, die in dem Intervall zwischen dem Empfangen von zwei aufeinanderfolgend
erzeugten Bezugsimpulsen Cd auftritt, und
wobei der Zählwert
mit einem gespeicherten Wert verglichen wird, der der Anzahl von
Teilmustern oder der Anzahl von Mustergrenzen auf der Codierplatte
entspricht. Das zweite Statussignal wird an den Ausgang 56 geliefert.
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Gemäß einer
Ausführungsform
wird auf die gleich Art und Weise das Signal Bd überwacht
und ein Statussignal V2B erzeugt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
arbeitet der Signal-Analysator 58, um die Sequenz von Ausgaben
von den Quadratursignalen Ad und Bd zu analysieren. Es ist ersichtlich, dass,
wenn sich die Codierplatte in einer ersten Richtung bewegt, die
Signalkombination AdBd einer
Sequenz 00; 01; 11; 10 folgen wird. Wenn sich die Codierplatte in
der entgegengesetzten Richtung bewegt, wird die Signalkombination
AdBd der Mustersequenz
10; 11; 01; 00 folgen. Wenn keine dieser Mustersequenzen erhalten wird,
gibt es eine Fehlfunktion. Ein Richtungsdetektor liefert ein Richtungssignal
als Antwort auf die Signale Ad und Bd. Wenn sich die Codierplatte dreht, liefert
die resultierende Signalkombination und das Signal, das eine positive
oder negative Flanke aufweist, Information hinsichtlich der Richtung,
in der sich die Platte dreht, wie es dem Fachmann in dieser Technik
bekannt ist. Diese Lösung
weist den Vorteil auf, eine Anzeige einer Fehlfunktion bereitzustellen,
sogar wenn sich die Codierplatte lediglich über einen Teil einer vollen
Umdrehung hin und her bewegt, d.h., wenn der C-Impuls nicht erzeugt
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform umfasst
der Signal-Analysator 58 eine Schaltungsanordnung für die oben
beschriebene Zählanalyse
sowie eine Schaltungsanordnung für
die Analyse der Signalsequenz. Dies hat den Vorteil Statuszuverlässige Statusanzeigen
bereitzustellen, sowohl wenn der Codierer zum Messen von schnellen
Rotationen verwendet wird, als auch, wenn er zum Messen von Bewegungen über einen
kleinen Bruchteil einer Umdrehung verwendet wird.
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Die
nachstehende Tabelle 1 stellt ein Beispiel von Diagnoseergebnissen
dar, die durch die Diagnosevorrichtung 52 erzeugt werden,
wenn die Signale Aa und Ad auf
die oben beschriebene Art und Weise überwacht werden. Wie aus Tabelle
1 offensichtlich ist, gibt das Statussignal V2A an,
dass das Ausgangssignal Ad fehlerhaft ist,
d.h. dass Ad nicht in Übereinstimmung mit dem Muster
Am ist (siehe 2 und 4A).
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst der Pegel-Analysator Mittel zum Erzeugen eines weiteren
Statussignals V3A, wenn der Spannungspegel ΔUA des sinusförmigen Signals Aa unter
einem zweiten Schwellenwerts UVA3 liegt.
Dieser zweite Schwellenwert ist so niedrig, dass eine Gefahr besteht,
dass die Komparatoreinheit 40 kein Rechteck-Signal erzeugen
wird, das dem ursprünglichen
Muster der Codierplatte entspricht. Somit ist es durch Lesen des Statussignals
V3A möglich,
wenn das Signal V2A angibt, dass das Ausgangssignal
Ac den falschen Wert ergibt, zu ermitteln,
ob der Fehler oder die Störung
in
- 1) der Komparatoreinheit 140 oder
- 2) dem Detektor oder der Codeplatte liegt.
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Wenn
die Komparatoreinheit 40 einen Übergangspegel 5/10·Umax zum Umschalten des Signals Ad von
einem L-Pegel in einen H-Pegel aufweist, wird die zweite Pegelgrenze
UvA3 des Signals Aa wahrscheinlich
auf 5/10·Umax eingestellt werden. Bei dieser Ausführungsform
der Erfindung wird somit der zweite Pegelgrenzwert UvA3 mit
dem entsprechenden Übergangspegel
der Komparatoreinheit 40 zusammenfallen.
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Die
nachstehende Tabelle 2 stellt ein Beispiel der Diagnoseergebnisse
dar, die durch die Diagnosevorrichtung 52 erzeugt werden,
wenn die Signale Aa und Ad überwacht
und drei Statussignale V1A V2A und V3A auf die oben beschriebene Art und Weise
erzeugt werden.
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Bei
der in 1B dargestellten Ausführungsform
umfasst die Diagnosevorrichtung 52 eine Präsentationseinheit 59,
die die Statussignale V1, V2 und
V3 empfängt
und diese Signale auf eine für
einen Benutzer wahrnehmbare Art und Weise präsentiert. Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Präsentationseinheit 59 eine
Signallampe oder lichtemittierende Diode für jedes Statussignal V1A, V2A und V3A. Alternativ kann der Codierer sowohl einen
Signalausgang 58 als auch eine Präsentationseinheit 59 aufweisen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
umfasst die Präsentationseinheit 59 ebenfalls
Signallampen oder lichtemittierende Dioden für Statussignale V1B,
V2B und V3B, die
das B-Signal angeben, und für
Statussignale V1C und V3C zum
Angeben des Pegels des Bezugssignals Ca. Da das Bezugssignal Ca ebenfalls durch den Pegel-Analysator überwacht
werden kann, ist es möglich,
zu ermitteln, ob die C-Detektor/Codierplatte oder die Vergleichsschaltung
fehlerhaft arbeitet, wenn ein oder beide Statussignale V2A, V2B aktiviert
sind.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfasst die Präsentationseinheit 59 einen
Anzeigeschirm 62, beispielsweise in der Form einer LCD-Anzeige.
Abhängig
von der Kombination der betreffenden Statussignale ist die Präsentationseinheit 59 angepasst,
eine entsprechende Textnachricht auf dem Schirm 62 zu präsentieren.
Der Inhalt der Textnachricht kann der in der nachstehenden Tabelle
1 präsentierten
Information entsprechen.
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Wie
aus 5 offensichtlich ist, umfasst der Signal-Analysator 58 einen
Zähler 70,
der die Anzahl von Impulsen oder Impulsflanken des Signals Ad zählt.
Der Zähler
liefert seinen Zählwert
an eine Vergleichsvorrichtung bzw. einen Komparator 80,
die den Zählwert
mit einem vorbestimmten Wert nA vergleicht.
Dieser Vergleich wird bei Empfang des Impulses Cd durchgeführt, wonach
der Zähler
auf Null gesetzt wird. Die Funktion der Zählereinheit 70 wird
in 6 dargestellt. Der Zähler 70 zählt die
Anzahl von Impulsflanken der Signale Ad und
Bd, wobei er jedoch bei Empfang eines dem
Muster Cm entsprechenden Bezugsimpulses
auf Null gesetzt wird. Der Zähler 70 ist
angepasst, um in einer Rotationsrichtung hoch bzw. vorwärts zu zählen und
in der entgegengesetzten Rotationsrichtung runter bzw. rückwärts zu zählen. Die
Rotationsrichtung wird aus der Phasenbeziehung zwischen den Signalen
Ad und Bd bestimmt.
Der Zähler 70 zählt somit
die Anzahl von Impulsflanken während
einer Umdrehung der Codierplatte durch Zählen der Anzahl von Flanken
zwischen zwei Bezugsimpulsen Cd. Dieser
maximale Zählwert
wird an die Vergleichsschaltung 80 geliefert. An die Vergleichsschaltung 80 wird
ebenfalls ein korrekter Zählwert
nA geliefert, der der Anzahl von Flanken
entspricht, die durch die Codierplatte während einer Umdrehung präsentiert
werden. Wenn die Codierereinheit auf die beabsichtigte Art und Weise
arbeitet, wird somit der maximale Zählwert von dem Zähler 70 dem Zählwert von
der Bezugsvorrichtung 190 entsprechen. Wenn die Vergleichsschaltung 80 erfasst,
dass die beiden Werte nicht übereinstimmen,
wird ein Störungsanzeigesignal
an ihrem Ausgang 100 erzeugt.
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Wenn
die Rotationsrichtung geändert
wird, wird der Zähler
runter bzw. rückwärts zählen, bis
Null („0") erreicht ist. Wenn
der Codierer korrekt arbeitet, wird der Wert „0" in Verbindung mit dem Erzeugen des
Bezugsimpulses Cd erhalten. Aus diesem Grund wird
das Ausgangssignal n des Zählers 70 ebenfalls an
eine Vergleichsschaltung 110 geliefert, die den Zählerwert
mit dem Wert „0" (Null) vergleicht.
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Wenn
die beiden Eingangssignale n und nA (oder
n und „0") der Vergleichsschaltung 80 (und 110) übereinstimmen,
erzeugt die Vergleichsschaltung eine Eins („1") an ihrem Ausgang. Eine NOR-Schaltung 120 empfängt die
Signale und erzeugt eine „0", wenn keine Störung existiert.
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Die
NOR-Schaltung 120 erzeugt eine „1" (Eins), wenn keine der beiden Vergleichschaltungen eine Übereinstimmung
angibt.
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Da
das Anzeigesignal an dem Ausgang des NOR-Gatters 120 genau
dann erzeugt wird, wenn der Bezugsimpuls Cd empfangen
wird, ist ein „Ventil" (valve) 130 angeordnet,
um das NOR-Gatter 120 mit einem
bistabilen RS-Multivibrator als Antwort auf den Bezugsimpuls zu
koppeln.
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Der
S-Eingang des bistabilen RS-Multivibrators wird in einem normalerweisen
L-Pegelzustand gehalten, obwohl, falls das NOR-Gatter „1" liefert, wenn das
Ventil 130 geschlossen ist, das Ausgangssignal des bistabilen
RS-Multivibrators auf „1" gesetzt wird.
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Der
Ausgang des bistabilen RS-Multivibrators liefert das Statussignal
V2A.
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7A stellt
eine Auswerteschaltung 140 für eine qualitative Messung
des Zustands des Codierers auf der Grundlage der Statussignale dar.
Drei sich gegenseitig ausschließende
Qualitätszustandssignale
werden mittels der Auswerteschaltung erzeugt.
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Wie
aus Tabelle 1 offensichtlich ist, sind beide Statussignale V1A und V2A auf dem
L-Pegel, wenn die Qualität
des Codierers zufriedenstellend ist. Indem die Signale V1A und V2A an ein
NOR-Gatter 150 geliefert werden, wird ein Signal erzeugt,
das auf hohen Signalpegeln angibt, dass die Qualität des Codierers
zufriedenstellend ist.
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Ein
Gatter 160 erzeugt ein Signal, das einen hohen Signalpegel
aufweist, wenn V1A, jedoch nicht V2A, auf einem H-Pegel ist. Das Ausgangssignal des Gatters 160 gibt
auf einem H-Pegel an, dass die Qualität des Codierers verschlechtert
ist, wobei jedoch das Codierer-Ausgangssignal noch zuverlässig ist.
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Wenn
das Signal V2A in den H-Pegelzustand geht,
gibt dies an, dass das Codierer-Ausgangssignal fehlerhaft ist. Somit
werden bei der in 7A gezeigten Schaltung drei
sich gegensätzlich
ausschließende
Funktionszustände
erzeugt, die jeweils mit „gut", „verschlechtert" und „gestört" bezeichnet werden
können.
Wie in 7A dargestellt ist, 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.
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7B stellt
eine Diagnoseschaltung 192 dar, die auf der Grundlage der
Statussignale V1, V2 und
V3 Information hinsichtlich der Fehlerquelle
oder Störquelle
erzeugt, wenn der Zustand des Codierers verschlechtert ist. Bei
einer Ausführungsform
umfasst die Diagnoseschaltung 192 ein UND-Gatter 194,
mit drei Eingängen,
von denen zwei negiert sind, um ein erstes Fehlersignal E1 zu erzeugen.
Es ist aus 7B in Kombination mit Tabelle
2 ersichtlich, dass das Fehlersignal E1 angibt, dass die Codierplatte
leicht verschmutzt ist. Das Signal E1 ist mit einer Anzeige 195 gekoppelt.
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Die
Diagnoseschaltung umfasst ebenfalls ein UND-Gatter 196,
das auf der Grundlage der Statussignale V1 und
V3 bestimmt, ob die Codierplatte stark verschmutzt
ist oder nicht, und das in dem dargestellten Fall ein Fehlersignal
E2 erzeugt.
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Ein
UND-Gatter 198 erzeugt ein Signal E3, wenn das Statussignal
V2 auf einem H-Pegel und das Statussignal
V3 auf einem L-Pegel ist. Ein H-Signal E3
gibt an, dass die Vergleichsschaltung gestört ist.
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8 stellt
eine weitere Ausführungsform
eines mit einer Diagnoseeinheit ausgestatteten Codierers dar.
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Die
Detektorvorrichtung 20 liefert jeweilige Signale Aa, Ba und Ca an einen Vorverstärker 200, der die
Signalamplituden der Detektorsignale erhöht.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
wird das Analogsignal Aa an einen A/D-Wandler
angelegt, dessen Ausgang somit den Spannungspegel des Analogsignal
in der Form eines Digitalsignals zeigt. Ein Mikroprozessor 210 liest
den Spannungspegel und ermittelt die Spannungsschwankung des Analogsignals.
Dies kann beispielsweise durch Ermitteln des Spitze-Spitze-Werts
der Spannung erreicht werden. Weil eine schmutzige Codierplatte
zu schlechterem Kontrast und weniger Unterscheidungsvermögen zwischen
hellen und dunklen Teilen der Codierplatte führt, wird die durch den Detektor
beim Lesen der Codierplatte erzeugte Spannungsschwankung des elektrischen
Signals ebenfalls abnehmen, wenn die Codierplatte schmutziger wird.
Der Mikroprozessor liest somit den höchsten Wert und den niedrigsten
Wert der Analogspannung Aa und berechnet
daraus den Spannungsunterschied ΔU.
Ein der Empfindlichkeitsgrenze der Komparatoreinheit 40 entsprechender
Pegelgrenzwert ist in einem Speichermittel 220 gespeichert.
Der Mikroprozessor liest den Spannungspegel ΔU in regelmäßigen Zeitabständen und
vergleicht diesen Pegel mit dem Grenzwert und erzeugt ein erstes
Pegelwarnsignal an einem Signalausgang 230, wenn der gelesene
Spannungspegel ΔU
niedriger als der Grenzwert ist.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der Mikroprozessor im Stande, den Spannungspegel ΔU mit zwei
getrennten Grenzwerten zu vergleichen. Ein Grenzwert bildet einen
Warnpegel, wenn eine Fehlerfunktion noch nicht aufgetreten ist,
jedoch unmittelbar in der nahen Zukunft 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 niedrig ist, um sehr wahrscheinlich die Komparatoreinheit 40 daran
zu hindern, ein Rechteck-Wellen- Signal
zu erzeugen, das dem ursprünglichen
Muster der Codierplatte entspricht.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Zustands eines
Codierers bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des
Erzeugens von mindestens einem Analogsignal (Aa,
Ba), dessen Amplitude in Abhängigkeit
von einer Bewegung zwischen einer Codierplatte und einem Detektor
geändert
wird; des Erzeugens mindestens eines Impulssignal (Ad)
mit der Hilfe einer Komparatorvorrichtung auf der Grundlage des
Analogsignals (Aa); des Bewertens der Amplitude
(ΔU) des
Analogsignals (Aa); und des Erzeugens eines
ersten Statussignals (V1) auf der Grundlage
der Amplitudenbewertung. Das Verfahren umfasst ferner das Erzeugen
eines zweiten Statussignals (V2) auf der
Grundlage des Impulssignals (Ad) oder der
Impulssignale (Ad, Bd),
sodass eine Kombination (V1, V2) des
ersten Statussignals (V1) und des zweiten
Statussignals (V2) eine Fehlfunktion in
der Vergleichs- oder Komparatorvorrichtung (40) aus einem
verschlechterten Zustand des Codierermittels oder des Detektors
erkennt.
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Das
zweite Statussignal gibt vorteilhafterweise an, dass das Impulssignal
(Ad) oder die Impulssignale (Ad,
Bd) von einem vorbestimmten Impulssignalmuster
abweichen.
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Das
Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Codierers kann die Schritte
des Angebens eines verschlechterten Zustands des Codiermittels oder
des Detektors umfassen, wenn das erste Statussignal angibt, dass
die Amplitude (ΔU)
des Analogsignals (Aa) unter einem vorbestimmten
Pegelgrenzwert liegt.
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Das
Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Codierers kann die Schritte
des Erzeugens eines dritten Statussignals (V3)
auf der Grundlage der Amplitude des Analogsignals (Aa)
und des Angebens eines stark verschlechterten Zustands des Codiermittels
oder des Detektors umfassen, wenn das dritte Statussignal (V3) angibt, dass die Amplitude (ΔU) des Analogsignals
(Aa) unter einem zweiten vorbestimmten Grenzpegelwert
liegt.
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Das
Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Codierers kann den Schritt
des Lieferns der Statussignale an Signalausgänge (56) an dem Codierer
umfassen.
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Das
Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Codierers kann den Schritt
des Lieferns der Statussignale zu einem Präsentationsmittel umfassen.
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Das
Verfahren zum Bestimmen des Zustands eines Codierers kann den Schritt
des Bestimmens (150, 160, 58) einer Qualitätsmessung
auf der Grundlage der Statussignale umfassen. Das Verfahren kann
dann den Schritt des Präsentierens
(170, 180, 190) der bestimmten Qualitätsmessung
aufweisen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird ein Codierer bereitgestellt, der ein Codierermittel
(10) und einen Detektor (20) umfasst, die in Bezug
aufeinander bewegbar sind, wobei der Detektor (20) angepasst
ist, um mindestens ein Analogsignal (Aa,
Ba) zu erzeugen, dessen Amplitude sich mit
relativen Positionsänderungen ändert. Der
Codierer umfasst ferner eine Vergleichs- oder Komparatorvorrichtung
(40) zum Erzeugen mindestens eines Impulssignals (Ad) auf der Grundlage des Analogsignals (Aa) und einen Amplituden-Analysator (54)
zum Erzeugen eines ersten Statussignals (V1)
auf der Grundlage der Amplitude des Analogsignals (Aa).
Der Codierer umfasst ferner einen Signal-Analysator (58) zum Analysieren
eines zweiten Statussignals (V2) auf der
Grundlage des mindestens einen Impulssignals (Ad,
Bd); wobei der Amplituden-Analysator (54)
und der Signal-Analysator gekoppelt sind, sodass eine Kombination
(V1, V2) des ersten
Statussignals (V1) und des zweiten Statussignals
(V2) eine Fehlfunktion in der Vergleichs-
oder Komparatorvorrichtung (40) aus einem verschlechterten
Zustand des Codierermittels oder des Detektors unterscheidet.
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Der
Codierer kann einen Signalausgang (90, 230, 140)
umfassen; wobei der Pegel-Analysator (54) und der Signal-Analysator (58)
mit dem Ausgang gekoppelt sind, um einen externen Zugriff auf die
Statussignale bereitzustellen.
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Der
Codierer kann ein Präsentationsmittel umfassen,
das mit dem Pegel-Analysator (54) und dem Signal-Analysator
(58) zum Anzeigen von Statusinformation gekoppelt ist.
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Der
Codierer kann einen ersten Interpretierer (140) aufweisen,
der mit dem Pegel-Analysator (54) und dem Signal-Analysator (58)
gekoppelt ist, um eine Qualitätsmessung
zu ermitteln, die die Funktionsqualität des Codierers auf der Grundlage
der Statussignale angibt.
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Der
Codierer kann ein Diagnosemittel aufweisen, das mit dem Pegel-Analysator
und dem Signal-Analysator gekoppelt ist, wobei das Diagnosemittel
angepasst ist, um ein Fehlerquellenidentifikationssignal auf der
Grundlage der Statussignale (V1, V2) zu erzeugen.