NL8005745A

NL8005745A - Werkwijze en inrichting voor het digitaal meten van incrementeel onderverdeelde baan- of draaihoeken.

Info

Publication number: NL8005745A
Application number: NL8005745A
Authority: NL
Original assignee: Hottinger Messtechnik Baldwin
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1980-10-17
Publication date: 1981-04-22
Also published as: DE2942080C2; DE2942080A1; GB2061523B; CH650334A5; GB2061523A

Description

ψ «- * i i β νο 0558

Titel : Werkwijze en inrichting voor het digitaal meten van incre- menteel onderverdeelde haan- of draaihoeken _

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het digitaal meten van increment eel onderverdeelde haan- of draaihoeken, die met gebruikmaking van twee over een kwart-periode ten opzichte van elkaar verschoven opnemers worden afgetast, waarbij de uit-5 gangssignalen van deze opnemers ongeveer sinus- respectievelijk cosinusvormig zijn.

Een dergelijke werkwijze is bijvoorbeeld bekend uit het DE-AS 25 10 113. Daarbij dienen de met zulke bekende werkwijze verkregen signalen door speciale schakeling-technische maatregelen te worden bexn-10 vloed, waarbij het mogelijk is een en ander als een geïntegreerde keten xn MOS-techniek uit te voeren.

Verder is een dergelijke werkwijze bijvoorbeeld bekend uit het DE-OS 27 2 9 697. Volgens deze bekende techniek wordt een incrementeel onderverdeeld traject zodanig af get ast, dat de traj ect-af hankeli jke 15 uitgangssignalen sinusvormig, respectievelijk cosinusvormig zijn. Deze uitgangssignalen worden vervormd tot kanteelvormige signalen en toegevoerd aan een teller die deze signalen in afhankelijkheid van de tel- · richting invoert in een teller, waarvan de stand correspondeert met het onderzochte traject.

20 Deze door de stand van de techniek gegeven werkwijze is bijzon der eenvoudig, hetgeen eveneens geldt voor de constructieve uitvoering van een voor het toepassen van deze werkwijze geschikte keteninrichting. Eaarmate het oplossend vermogen wordt vergroot neemt de gecompliceerdheid van de keteninrichting echter sterk toe, zodat bij oplossende verrno-25 gans, gegeven door een verhouding groter dan 1 : 20, deze werkwijze in de praktijk niet meer toepasbaar is.

Met de uitvinding is nu beoogd om een bijzonder hoog oplossend vermogen van het incrementeel onderverdeelde baantraject mogelijk te maken met een relatief eenvoudige keteninrichting.

30 Deze doelstelling wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat twee over 90° ten opzichte van elkaar in faze verschoven wisselspanningen uit de systeemklok en via een voorafbepaalde deelverhouding worden gevormd; deze wisselspanningen moduleren de uitgangssignalen en de resultaten worden in aansluiting hierop opgeteld; een aldus ontstane 8005745 — 2 , ' spaimingsr7ector,~~ waarvan de frequentie gelijk is aan die van de gedeel de wisselspanningen, wordt in faze gedemoduleerd, waartoe een referen-ti'esignaal door omzetting van de gedemoduleerde spanning als een puls-reeks beschikbaar wordt gesteld, die telr ichting-afhankelijk bij de 5 klokpulsen wordt opgeteld, respectievelijk daarvan afgetrokken en met de voorafbepaalde de elverhouding wordt gedeeld; waarbij bet aantal van de pulsen van de pulsreeks telricbting-afhankelijk wordt geteld. Wanneer de voorafbepaalde deelverhouding trapsgewijs wordt ingesteld, kan bet oplossend vermogen door keuze van een passende deelfactor op eenvoudige 10'. . wijze worden vastgelegd.

Een voor bet toepassen van de werkwijze dienende inrichting met een keteninrichting, voorzien van twee over een kwart periode ten opzichte van elkaar verschoven opnemers, waarvan de uitgangssignalen ongeveer sinus- respectievelijk cosinusvormig· zijn, is volgens de uitvinding in ..15- het bijzonder, dan daartoe geschikt, wanneer met een eerste kloksignaal-gever via een eerste deler met een voor af gegeven deelverbouding, is verbonden een pulsvormer, waarvan de twee uitgangen, die over 90^ ten 'opzichte van elkaar in faze verschoven signalen kunnen afgeven, zijn verbonden met een modulatie-inricbting, waarvan de andere ingangen zijn 2Q gekoppeld met de opnemers, waarbij de uitgangssignalen van de modulatie- inrichtingen worden toegevoerd aan een optelinrichting die via een band— doorlatend filter een fazegevoelige demodulator bestuurt, waarvan de uitgang is verbonden met een pulsgeneratortrap, die pulsen telrichting-afhankelijk enerzijds aan een teller en anderzijds aan een pulsopteller/ 25 aftrekkertrap toevoert, waarvan de tweede ingang is verbonden met de klokpulsgever, waarbij de uitgang van de pulsopteller/aftrektrap via een verdere deler, waarvan de deelverhouding gelijk is aan die van de eerste deler, is gekoppeld met de referentie-ingang van de fazegevoelige demodulator .

een 30 Wezenlijke voordelen van/ volgens de uitvinding voorgestelde conti- nuwerkvijze en de daartoe dienende keteninricbting zijn daarin te zien, dat met eenvoudige middelen zeer hoge oplossende vermogens bij een rustige aanwijzing kunnen worden bereikt, dat op eenvoudige meerdere te kiezen deelfactoren kunnen worden geïntroduceerd, en dat bij willekeu-35 rige posities van de opnemers de waarde zonder moeite op nul kan worden gesteld.

De uitvinding zal in bet onderstaande nader worden toegelicbt 8005745 'r- ‘ 3 met verwijzing naar- de tekening, waarin een. keteninrichting voor het toepassen van. de werkwijze volgens de uitvinding schematisch is weer— -· gegeven, .

Een voor'Bet af geven van een hoge klokfrequentie ingerichte 5 kloksignaalbrón. 1 voert de klokpulsen toe aan een eerste deler 2, die werkzaam'is om de frequentie van de daaraan toegevoerde pulsen met een voorafbepaalde deelverhouding (Bijvoorbeeld 1000:1) te delen. De· aldus in frequentie gedeelde pulsen worden toegevoerd aan een pulsvormer 3» Bijvoorbeeld een sinusgolfvormer, waarvan elk van de uitgangen is ver-. 10. Bonden met een ingang van een Bijbehorende modulatie—inrichting b en

5y welke modulatie-inrichtingen Bijvoorbeeld zijn uitgevoerd als vermenigvuldigers, De desbetreffende andere ingangen van deze modulatie-inrichtingen ontvangen, respectievelijk sinusvormige en cosinusvormige uitgangssignalen, die over een kwart periode ten opzichte van elkaar 1 ü zijn verschoven. De uitgangssignalen, van de modulatie-inrichtingen U

en 5 worden toegevoerd aan een optelinrichting 6, waarvan het uitgangssignaal is gegeven als·, een gemoduleerde spanning, bijvoorbeeld een si-. ausspanning met de frequentie van de uitgangsspanningen van de pulsvormer,. echter met een andere fazehoek. Deze fazehoek is een maat voor de 2Q Baan Binnen een rastergedeelte van het incrementeel onderverdeelde Λ *

Baantraj eet,

Wanneer de pulsvormer in plaats van sinusvormige pulsen kanteel-vermige pulsen afgeeft, wordt tussen de optelinrichting 6 en de demodulator 7 een in de tekening niet’ weergegeven Banddoorlatend filter aange-25 Bracht, dat in wezen slechts de modulatieprodukten van.de eerste harmo— nisehen. van de door deling omlaag gebrachte pulsfrequentie doorlaat.

Door di't filter worden de hoogfrequente modulatieprodukten, die zijn ontstaan door de kanteelvormige pulsen uitgefilterd, zodat ook nu een gemoduleerde sinusspanning met een frequentie die ongeveer gelijk is 30 aan die van de in-frequentie gedeelde pulsen aanwezig is.

De gemoduleerde sinusspanning wordt toegevoerd aan een fazege-voelige demodulator 7» waarvoor de referentiespanning wordt afgeleid uit • de kloksignaalbron en via een pulsopteller/aftrektrap 11 en een tweede deler 12', waarvan de voorafgegeven deelverhouding gelijk is aan die van 35 de eerste deler 2 (bijvoorbeeld 1000:1). De uitgangsspanning van de demodulator 7 wordt toegevoerd aan een laagdoorlatend filter 8. In plaats van dit laagdoorlatend filter 8 kan een integrator worden toegepast. De 8005745 k aldus afgeylakts spanning komt vervolgens terecht bij een, pulsgenerator-trap 9* cLi'e als. spannings-frequentie-omzetter‘kan zijn uit gevoerd. Bij een alternatieve uitvoeringsvorm van deze omzetter 9 kan gebruik worden gemaakt van een generator met vaste frequentie en waarvan de uitgang in . 5 afhankelijkheid van een ingangssignaal kan worden geschakeld.

Al. naar gelang van de polariteit van het ingangssignaal brengt de pulsgeneratortrap 9 een telrichtingssignaal teweeg voor de daarachter aangesloten teller 10', die derhalve de uitgangssignalen van deze trap 9 telriehting-afhankelijk telt. De uitgangssignalen van de pulsgenerator— jQ_ trap 9 worden bovendien toegevoerd aan de pulsoptel/aftrektrap 11, waarvan de andere ingang, zoals reeds aangegeven, is verbonden met de systeemklaksignaalbron 1.

De in het voorafgaande amschreven .keteninrichting werkt als volgt: In de· rusttoestand staat de baangever stil,. d.w.z. de uitgangs— 15". signalen daarvan veranderen niet. In plaats van een baangever kan vanzelf sprekend elke andere vorm van gever met een incrementeel onderverdeeld baantraject worden toegepast,, zoals bijvoorbeeld een draaihoek-gever. Wanneer de fazestand van de gemoduleerde spanning nauwkeurig over 90°t.o.v. de fazestand van de referentiespanning is verschoven, is 20 de uitgangs spanning van de. demodulator 7 gelijk aan nul, de spannings- frequentie-cmzetter 9 geeft geen pulsen af, en de keteninrichting bevindt zich in de evenwichtstoestand.. Wanneer het fazeverschil tussen de ge -moduleerde spanning en de referentiespanning echter van 90° afwijkt, geeft de demodulator 7 al naar gelang het voorteken van. de faze -afwij-23' king, een positieve of een negatieve uitgangsspanning af, die door het laagdoorlatend filter 8 wordt afgevlakt. De hierop volgende omzetter 9 geeft bij ingangsspanningen, die van nul afwijken, pulsreeksen af en al naar gelang de polariteit van de ingangs spanning eventueel bovendien een telriehtingssignaal. In de pulsoptel/aftrektrap 11 worden deze telimpulsen 30 in afhankelijkheid van de telrichtingsinformatie opgeteld bij of afgetrokken van de pulsen met de hoge klokfrequentie en zoals afkomstig van de kloksignaalbron 1. De uitgangspulsfrequentie van deze trap wordt na door de vooraf gegeven deelfactor te zijn gedeeld als referentiesignaal voor de demodulator 7 gebruikt. De pulsen van de omzetter 9 worden derhal-35 ve zodanig afgegeven, dat de fazestand van de referentiespanning in dezelfde zin als die van de gemoduleerde spanning verandert, en wel zolang totdat het fazeverschil tussen de gemoduleerde spanning en de refe- 8005745 5 rentiespaiming opnieuw-' exact 90° "bedraagt.

De uitgangssignalen Tan de omzetter 9 worden toegevoerd aan de teller 10’, die al naar gelang Bet teirichtingssignaal per impuls van de omzetter 9 eenmaal Tooruit of achteruit telt, met andere woorden, de pul-. 5 . sen -van de omzetter 9 worden in de teller 10 telrichting-afhankelijk gere-, gistreerd. Een. rast erverdeling Tan het increment eel onderverdeelde baan— . . traject, correspondeert met een rerschuiring van de fazehoek over 2 // .

Voor deze fazeverschuiving zijn precies even zoveel pulsen van de omzetter 9 Ter eist als de deelfactor van de delers 2 en 12 groot is, hetgeen 10. hij het "behandelde voorbeeld derhalve neerkcmt op T000.pulsen. Wanneer . - door de teller 10 een puls wordt geteld is het incrementeel onderver deelde haantraject derhalve cvereen-duizendste rasterdeel verschoven, : . waarbij het voorteken van de teller 10 chaihil]' ie richting van de verschuiving aangeeft.

15 . Aangezien een oplossing van een deelraster van het incrementeel onderverdeelde haantraject op eenvoudige wijze door de keuze van een passende deelfactor van de delers 2 en 12 kan worden vastgelegd, kunnen andere oplossende vermogens op bijzonder eenvoudige wijze worden ingesteld.

20 8005745

Claims

1. Werkwijze' voor Let digitaal meten van increment eel onderverdeelde Laan- af draaiboeken, die met twee over een. kwart periode ten opzichte van elkaar verschoven opnemers worden afgetast, van welke opnemer® de uitgangssignalen ongeveer sinusvormig respectievelijk co-5 sirtusvormig zijn, met bet kenmerk, dat twee over 90° ten opzichte van elkaar in faze. verschoven wisselspanningen,, uitgaande van het systeem-kloksignaal en via een voorafbepaalde dèelverhouding, worden gevormd, waarbij deze. signalen de uitgangssignalen moduleren en de resultaten ' daarop aansluitend, worden opgeteld; een aldus veroorzaakte spannings-10'. vector waarvan de frequentie gelijk is aan die van de in frequentie gereduceerde wisselspanningen, fazegevoelig wordt gedemoduleerd, waartoe een referentiesignaal door omzetting van de gedemoduleerde spanning beschikbaar wordt gesteld als een reeks van pulsen, die telrichting— afhankelijk worden opgeteld bij , respectievelijk worden afgetrokken 3 5 van de kloksignaalpulsen en welke pulsen met de voorafbepaalde deelver-heuding in frequentie worden gedeeld; en het aantal van de pulsen van de pulsreeks telrichting-afhankelijk wordt geteld.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de over 90° in faze verschoven wisselspanningen sinusvormig zijn en de modulatie 20 is gegeven als een vermenigvuldigingsoperatie.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de over 90° in-faze verschoven wisselspanningen kanteelvormig zijn. it-. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies met het kenmerk, dat de voorafbepaalde deelverhouding trapsgewijs instelbaar is. 25 5. Keteninrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens con clusie 1, waarbij twee over een kwart periode ten opzichte van elkaar verplaatste opnemers de desbetreffende baan- of draaihoeken kunnen aftasten en de uitgangssignalen van deze opnemers ongeveer sinusvormig, respectievelijk cosinusvormig zijn, met het kenmerk, dat met een sys-30 teemkloksignaalbron (1) en via een eerste deler (2) met een voorafbepaalde deelverhouding, is verbonden een pulsvormer (3), waarvan de twee uitgangen, die over 90° ten opzichte van elkaar in faze verschoven signalen af geven, zijn verbonden met modulatie-inrichtingen (J+, 5)s waarvan de desbetreffende andere ingangen signalen van de opnemers ontvangen, 35 de uitgangen van de modulatie-inrichtingen (U, 5} zijn verbonden met een 8005745 jC s- opt elinricht ing (6}, die -via. een banddoorlat end filter een.fazegevoelige demodulator (7l ‘bestuurt, van welke demodulator de uitgang is verbonden •met een pulsgeneratortrap (9)* die telrichting-afhankelijke pulsen toevoert enerzijds aan een teller (10) en anderzijds aan een pulsopteller/ 5 aftrektrap (11), waarvan een tweede ingang is verbonden met de systeem-kloksignaalbron. (1); en. de uitgang van. de pulsopt el/aftrektrap (11) via een verdere deler- (12'J, waarvan de deelverhouding gelijk, is aan die van de eerste-deler (2),.. is verbonden met de referentie-ingang van de faze-gevoelige demodulator (7).

6. Keteninricïrfeing volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de puls- . vormer (3-1 is ingericht voor het' af geven van sinusvormige signalen, en de modulatie—inrichtingen (.hy 5ï vermenigvuldigers zijn. 7· , Keteninrichting volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de puls— vormer (3)‘ is ingericht voor het afgeven van. een kanteelvormig signaal. 15 8, Keteninrichting volgens conclusie 5> 6 of 7 met het kenmerk, dat de pulsgeneratortrap (9) is uitgevoerd als een. spannings-frequentie-omzetter.

9. Keteninrichting volgens conclusie 55 6 of 7 met het kenmerk, dat de pulsgeneratortrap (9) een generator voor het afgeven van een vaste 20 frequentie omvat,van welke generator-het uitgangssignaal in afhankelijkheid van een ingangssignaal kan worden geschakeld.

10. Keteninrichting volgens een van de voorafgaande conclusies 5-9 met het kenmerk, dat tussen de fazegeyoelige demodulator (j) en de pulsgeneratortrap (9) een laagdoorlatend filter (8) is aangebracht. 25 11.. Keteninrichting volgens een van de voorafgaande conclusies 5—9 met het kenmerk, dat tussen de fasegevoelige demodulator (7) en de pulsgeneratortrap (9) een integrator is aangesloten.

12. Keteninrichting volgens een van de voorafgaande conclusies 5 — 11 met het kenmerk, dat de deelverhoudingen van de delers (2, 12) 30 trapsgewijs instelbaar zijn.

13. Keteninrichting volgens een van de voorafgaande conclusies 5-12 met het kenmerk, dat de teller (10) op een vooraf te kiezen voorkeuze-vaarde kan, worden ingesteld. 8005745 4 6 7 8 9 —;V Λ r-l pL —0--^ 5 12 11 * - — 4- 3 2 _ voorkeuze (η™) ln_ instellen 10 Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH 8005745