RU2082088C1 - Method of measurement of angular position of shaft - Google Patents
Method of measurement of angular position of shaft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082088C1 RU2082088C1 RU94027808/28A RU94027808A RU2082088C1 RU 2082088 C1 RU2082088 C1 RU 2082088C1 RU 94027808/28 A RU94027808/28 A RU 94027808/28A RU 94027808 A RU94027808 A RU 94027808A RU 2082088 C1 RU2082088 C1 RU 2082088C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- teeth
- period
- signal
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к измерению углового положения вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС), снабженного электронной цифровой системой управления. The invention relates to measuring technique, in particular, to measuring the angular position of the shaft of an internal combustion engine (ICE) equipped with an electronic digital control system.
Известен способ измерения углового положения вала ДВС (авт. св. СССР N 917708, кл. F 02 P 5/08, 1982), заключающийся в том, что размещают два импульсных датчика относительно контролируемого вращающегося вала, снабженного диском с зубчатым венцом и одиночным маркерным зубом, причем первый датчик размещают над венцом, имеющим равномерно нарезанные зубья, а второй датчик - над одиночным маркерным зубом. Измерение углового положения производят путем подсчета угловых импульсов, формируемых первым датчиком относительно опорного импульса, формируемого вторым датчиком. A known method of measuring the angular position of the ICE shaft (ed. St. USSR N 917708, class F 02 P 5/08, 1982), which consists in the fact that two pulse sensors are placed relative to a controlled rotating shaft, equipped with a disk with a ring gear and a single marker tooth, and the first sensor is placed above the crown, which has evenly cut teeth, and the second sensor is above a single marker tooth. The measurement of the angular position is carried out by counting the angular pulses generated by the first sensor relative to the reference pulse generated by the second sensor.
Данный способ является громоздким, так как требует наличия двух датчиков и соответствующего им числа связей и формирователей сигналов. Кроме того, данный способ имеет низкую помехозащищенность в условиях импульсных помех, например от системы зажигания ДВС, что вызывает сбой в работе системы управления ДВС. This method is cumbersome, since it requires two sensors and the corresponding number of connections and signal conditioners. In addition, this method has low noise immunity in conditions of impulse noise, for example, from the engine ignition system, which causes a malfunction in the engine control system.
За прототип взят способ измерения углового положения вала ДВС, (авт. св. СССР N 1728642, кл. G 01 B 7/30, 23.04.92), заключающийся в следующем. Размещают один импульсный датчик относительно контролируемого вала, снабженного диском с зубчатым венцом, имеющим равномерно нарезанные зубья, причем несколько зубьев пропущено. При вращении вала датчика формирует импульсы, соответствующие прохождению мимо него зубьев диска контролируемого вала. Путем измерения текущего периода следования импульсов, формируемых датчиком, и сравнения его с предыдущим периодом следования импульсов выделяют маркерный импульс и производят подсчет угловых импульсов относительно маркерного импульса. The prototype is a method of measuring the angular position of the ICE shaft (ed. St. USSR N 1728642, class G 01 B 7/30, 04/23/92), which is as follows. A single impulse sensor is placed relative to the monitored shaft, equipped with a toothed disk having uniformly cut teeth, with several teeth missing. When the sensor shaft rotates, it generates pulses corresponding to the passage of the teeth of the disk of the controlled shaft past it. By measuring the current pulse repetition period generated by the sensor and comparing it with the previous pulse repetition period, a marker pulse is extracted and angular pulses are calculated relative to the marker pulse.
Данный метод также имеет низкую помехозащищенность в условиях импульсных помех, например от системы зажигания ДВС. This method also has low noise immunity in conditions of impulse noise, for example, from the internal combustion engine ignition system.
Техническим результатом изобретения является увеличение достоверности измерения углового положения вала в условиях импульсных помех, например от системы зажигания ДВС. The technical result of the invention is to increase the reliability of measuring the angular position of the shaft under conditions of impulse noise, for example, from the ignition system of the internal combustion engine.
Указанный результат достигается тем, что в способе измерения углового положения вала, заключающемся в том, что относительно контролируемого вала, снабженного диском с зубчатым венцом, имеющим равномерно расположенные зубья и несколько пропущенных, размещают датчик, генерирующий при перемещении в процессе вращения вала зубьев сигналы с известной скважностью, измеряют и запоминают текущий период следования сигналов датчика, формируют маркерный импульс, соответствующий пропуску зубьев на контролируемом валу, и угловые импульсы, соответствующие зубьям на диске контролируемого вала, подсчитывают количество угловых импульсов, сформированных после маркерного импульса, сформированных после маркерного импульса, определяют угловое положение контролируемого вала перед формированием угловых импульсов, производят выделение и отбрасывание импульсов помех, для чего по фронту каждого сигнала датчика на первой этапе производят сравнение константы, которая представляет собой сумму величины скважности сигналов датчика и поправки, учитывающей торможение контролируемого вала, с отношением предыдущего периода следования к текущему периоду следования, причем импульс помехи определяют либо на первом этапе, если считывают нулевой логический уровень сигнала датчика, либо на втором этапе, если отношение предыдущего периода следования сигнала датчика к текущему периоду следования сигнала датчика меньше константы. This result is achieved by the fact that in the method of measuring the angular position of the shaft, which consists in the fact that relative to the controlled shaft, equipped with a disk with a gear rim having uniformly spaced teeth and several missing teeth, a sensor is placed that generates signals from a known tooth during rotation of the shaft duty cycle, measure and remember the current period of the following sensor signals, form a marker pulse corresponding to the tooth gap on the controlled shaft, and angular pulses, respectively the teeth on the disk of the controlled shaft, count the number of angular pulses generated after the marker pulse generated after the marker pulse, determine the angular position of the controlled shaft before the formation of the angular pulses, select and reject interference pulses, for which, on the front of each sensor signal, in the first stage comparing the constant, which is the sum of the duty cycle of the sensor signals and the correction taking into account the braking of the controlled shaft, the ratio of the repetition period previous to the current repetition period, the disturbance pulse is determined either in the first step, if the read zero logic level of the sensor signal or the second stage, if the previous repetition period of the sensor signal related to the current repetition period smaller than the constant sensor signal.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего заявляемый способ. На фиг. 2 осциллограмма напряжения на выходе формирователя сигнала датчика в случае отсутствия импульса помехи. На фиг. 3 осциллограмма напряжения на выходе формирователя сигнала датчика в случае наложения импульса помехи на низкий уровень сигнала датчика. На фиг. 4 осциллограмма напряжения на выходе формирователя в случае наложения импульса помехи на высокий уровень сигнала датчика. На фиг. 5 структурная схема алгоритма обработки прерывания по фронту сигнала датчика. In FIG. 1 presents a structural diagram of a device that implements the inventive method. In FIG. 2 voltage waveform at the output of the sensor signal shaper in the absence of an interference pulse. In FIG. 3 waveform of the voltage at the output of the sensor signal shaper in the case of an impulse interference is applied to the sensor signal low level. In FIG. 4 waveform of the voltage at the output of the shaper in the case of an impulse of an interference pulse at a high level of the sensor signal. In FIG. 5 is a structural diagram of an interrupt processing algorithm along the edge of a sensor signal.
Обозначения, принятые на осциллограммах:
Тп предыдущий запомненный период следования сигнала датчика;
Tм текущий измеренный период следования сигнала датчика;
U длительность высокого уровня сигнала датчика,
Uп длительность импульса помехи.Designations adopted on the oscillograms:
T p previous stored period of the signal from the sensor;
T m the current measured period of the sensor signal;
U duration of a high level sensor signal,
U p the duration of the interference pulse.
Скважность определяется как отношение периода следования сигналов датчика к длительности высокого уровня сигнала. Duty rate is defined as the ratio of the period of the sensor signals to the duration of a high signal level.
Устройство для его реализации включает в себя установленный на контролируемом валу зубчатый диск 1 с 58 зубьями и двумя пропущенными, датчик 2, размещенный над зубчатым диском 1 и соединенный с формирователем 3 сигналов датчика. Выход формирователя 3 сигналов датчика соединен со входом внешних прерываний микропроцессора 4, который в свою очередь соединен с запоминающим устройством 5, в котором хранится программа обработки прерывания. Микропроцессор 4 имеет выход, на который выводится информация об угловом положении контролируемого вала. A device for its implementation includes a toothed disk 1 with 58 teeth and two missing teeth mounted on a controlled shaft, a sensor 2 located above the toothed disk 1 and connected to the sensor signal generator 3. The output of the sensor signal generator 3 is connected to the external interrupt input of the
Способ может быть реализован следующим образом. Размещают импульсный датчик над зубчатым венцом, жестко связанным с контролируемым валом. Датчик может быть, например, индукционным, на основе эффекта Холла, или оптический. Зубчатый венец может иметь, например, 58 и два пропущенных зуба. По фронту сигнала датчика производят выдержку времени, превышающую длительность импульса помехи, например, при помощи линии задержки или таймера, а затем считывают логический уровень сигнала датчика. The method can be implemented as follows. A pulse sensor is placed above the ring gear, rigidly connected with the controlled shaft. The sensor may be, for example, induction based on the Hall effect, or optical. The ring gear may have, for example, 58 and two missing teeth. A delay time is exceeded on the edge of the sensor signal, exceeding the duration of the interference pulse, for example, using a delay line or a timer, and then the logical level of the sensor signal is read.
Если считанный уровень является логическим нулем, то сигнал датчика считают помехой. По импульсу помехи никаких действий не производят и переходят в режим ожидания следующего сигнала датчика. Если считанный логический уровень является логической единицей, то измеряют период следования сигналов датчика, например, путем подсчета в течение времени от появления фронта данного сигнала, до появления фронта следующего сигнала числа импульсов задающего генератора. Производят запоминание просчитанного числа импульсов задающего генератора, например, в счетчике, регистре или ячейке оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Вычисляют отношение текущего периода следования сигналов датчика к запоминающему предыдущему. Это может быть выполнено путем деления текущего периода следования на предыдущий запомненный период, например, в арифметическо-логическом устройстве (АЛУ) или при помощи микропроцессора. Производят сравнение полученного отношения с константой, представляющей собой сумму скважности сигналов датчика и поправки, учитывающей максимально возможное торможение вала. Если полученное отношение меньше указанной константы, то считают данный сигнал помехой, наведенной, например, от системы зажигания ДВС, дальнейшую обработку сигнала прекращают, измеренный период не запоминают и переходят в режим ожидания следующего сигнала датчика. Если полученное отношение больше вышеуказанной константы, то данный сигнал датчика считают действительным сигналом и по нему производят дальнейшее формирование маркерного и/или углового импульсов. Формирование маркерного импульса производят, например, при более чем двухкратном превышении текущего периода следования сигналов датчика над предыдущим запомненным периодом. Формирование угловых импульсов производят, например по каждому действительному сигналу датчика. Производят подсчет угловых импульсов, начиная с момента формирования маркерного импульса, например, при помощи программного счетчика, выполненного на базе регистра, ячейки ОЗУ или отдельной микросхемы. При этом по каждому угловому импульсу производят инкрементирование счетчика, а по каждому маркерному импульсу производят обнуление счетчика. Число насчитанных счетчиком угловых импульсов в данный момент времени будет указывать текущее угловое положение вала относительно положения маркерной метки (в данном примере двух пропущенных зубьев). If the read level is a logic zero, then the sensor signal is considered an interference. According to the impulse, the interference does not produce any action and goes into standby mode for the next sensor signal. If the read logic level is a logical unit, then measure the period of the signals of the sensor, for example, by counting over time from the appearance of the front of the signal to the front of the next signal of the number of pulses of the master oscillator. The calculated number of pulses of the master oscillator is stored, for example, in a counter, register, or in a random access memory (RAM) cell. The ratio of the current period of the sensor signals to the previous one is calculated. This can be done by dividing the current following period by the previous memorized period, for example, in an arithmetic logic unit (ALU) or using a microprocessor. Comparison of the obtained relationship with a constant, which is the sum of the duty cycle of the sensor signals and corrections, taking into account the maximum possible braking of the shaft. If the obtained ratio is less than the specified constant, then this signal is considered an interference induced, for example, from the ignition system of the internal combustion engine, further signal processing is stopped, the measured period is not memorized and goes into standby mode for the next sensor signal. If the obtained ratio is greater than the above constant, then this sensor signal is considered a valid signal and further formation of marker and / or angular pulses is performed on it. The formation of a marker pulse is produced, for example, when the current period of the sensor signals exceeds the previous memorized period by more than two times. The formation of angular pulses is carried out, for example, for each valid sensor signal. Angular pulses are counted, starting from the moment the marker pulse is generated, for example, using a software counter based on a register, a RAM cell, or a separate microcircuit. At the same time, an increment of the counter is performed for each angular pulse, and a counter is zeroed for each marker pulse. The number of angular pulses counted by the counter at a given time will indicate the current angular position of the shaft relative to the position of the marker mark (in this example, two missing teeth).
Заявляемый способ был реализован программно в контроллере системы управления ДВС автомобиля ВАЗ-2110. The inventive method was implemented in software in the controller of the engine control system of a VAZ-2110 car.
Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. При вращении вала происходит перемещение зубьев и впадин перед датчиком 2, который при этом генерирует сигналы. Формирователь сигналов датчика 3 преобразует сигналы датчика 2 в вид, приемлемый для микропроцессора 4. Импульсы с выхода формирователя сигналов датчика 3 поступают на вход внешних прерываний микропроцессора 4. A device that implements the method operates as follows. When the shaft rotates, the teeth and troughs move in front of the sensor 2, which at the same time generates signals. The signal generator of the sensor 3 converts the signals of the sensor 2 into a form suitable for the
В процессе генерации импульсов датчиком 2 и передачи их на формирователь 3 на сигналы датчика могут накладываться импульсы помехи, например, от системы зажигания ДВС, и таким образом на вход прерывания микропроцессора будет поступать сигнал, представляющий собой сумму сигналов датчика и помехи. По фронту этого сигнала микропроцессор, например, Siemens 80517, прерывает основную программу для обработки внешнего прерывания. In the process of generating pulses by the sensor 2 and transmitting them to the shaper 3, interference pulses can be superimposed on the sensor signals, for example, from the engine ignition system, and thus a signal representing the sum of the sensor signals and the interference will be transmitted to the microprocessor interrupt input. On the edge of this signal, a microprocessor, for example, Siemens 80517, interrupts the main program for processing an external interrupt.
Алгоритм обработки этого прерывания, представленный на фиг. 5, показывает этапы обработки сигнала датчика по предложенному способу. Для измерения периода следования сигнала датчика от фронта до фронта используется таймерное устройство микропроцессора. В данном примере программной реализации не показан блок, в котором происходит формирование маркерного импульса. Данный блок может быть выполнен, как и в прототипе, путем сравнения текущего периода следования сигнала датчика с удвоенным предыдущим периодом, поскольку маркерной метке (пропуску двух зубьев) соответствует двойной период следования сигналов датчика при прохождении перед ним пропуска зубьев. В начале алгоритма осуществляется задержка на время, характерное для импульса помехи (порядка нескольких микросекунд). Задержка может быть выполнена при помощи счетчика-таймера или выполнением пустых команд (NOP-команд). По истечении задержки проверяется уровень сигнала на входе прерываний. Если уровень сигнала на входе низкий, это означает, что прерывание произошло не от действительного сигнал датчика, а от помехи, при этом осуществляется выход из обработки прерывания без запоминания текущего периода. Если же уровень сигнала высокий, то вычисляется величина отношения предыдущего запомненного периода Тп к текущему измеренному Тм и сравнивается с константой (Q + dQ), и если отношение меньше, то это означает, что прерывание произошло от помехи, при этом осуществляется выход из обработки прерывания без запоминания текущего периода. Противоположный случай означает, что прерывание произошло от действительного импульса. При этом запоминается текущий измеренный период сигнала и инкрементируется программный счетчик. После этого количество импульсов, отсчитанных программным счетчиком, сравнивается с количеством зубьев на зубчатом венце. Если количество импульсов не превышает числа зубьев, то происходит нормальный выход из прерывания. Если же показание счетчика превышает число зубьев, то генерируется сообщение об ошибке и осуществляется пересинхронизация, то есть переход на подпрограмму первоначального нахождения маркерной метки (формирования маркерного импульса).The interrupt processing algorithm shown in FIG. 5 shows the steps for processing the sensor signal according to the proposed method. To measure the period of the sensor signal from front to front, a microprocessor timer device is used. In this example of a software implementation, the block in which the marker pulse is generated is not shown. This block can be performed, as in the prototype, by comparing the current period of the sensor signal with the doubled previous period, since the marker mark (missing two teeth) corresponds to the double period of the sensor signals when passing teeth in front of it. At the beginning of the algorithm, there is a delay for the time characteristic of the interference pulse (of the order of several microseconds). The delay can be performed using the counter-timer or by executing empty commands (NOP commands). After the delay, the signal level at the interrupt input is checked. If the signal level at the input is low, this means that the interruption occurred not from the actual sensor signal, but from interference, and the interrupt processing is exited without remembering the current period. If the signal level is high, then the ratio of the previous memorized period T p to the current measured T m is calculated and compared with the constant (Q + dQ), and if the ratio is less, then this means that the interruption occurred from interference, while exiting interrupt processing without remembering the current period. The opposite case means that the interruption came from a real impulse. In this case, the current measured signal period is stored and the program counter is incremented. After that, the number of pulses counted by the software counter is compared with the number of teeth on the ring gear. If the number of pulses does not exceed the number of teeth, then a normal exit from the interrupt occurs. If the counter reading exceeds the number of teeth, an error message is generated and resynchronization is carried out, that is, the transition to the subroutine of the initial location of the marker mark (formation of the marker pulse).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94027808/28A RU2082088C1 (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Method of measurement of angular position of shaft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94027808/28A RU2082088C1 (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Method of measurement of angular position of shaft |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94027808A RU94027808A (en) | 1996-05-10 |
RU2082088C1 true RU2082088C1 (en) | 1997-06-20 |
Family
ID=20158912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94027808/28A RU2082088C1 (en) | 1994-07-25 | 1994-07-25 | Method of measurement of angular position of shaft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082088C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480707C1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая Компания ТЕХНОПАРК 21" | Method to measure angle and device for its realisation |
WO2015103300A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Texas Instruments Incorporated | Gear sensing based on differential/asymmetric inductive sensing |
-
1994
- 1994-07-25 RU RU94027808/28A patent/RU2082088C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1728642, кл. G 01 B 7/30, 1992. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480707C1 (en) * | 2011-11-07 | 2013-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговая Компания ТЕХНОПАРК 21" | Method to measure angle and device for its realisation |
WO2015103300A1 (en) * | 2013-12-30 | 2015-07-09 | Texas Instruments Incorporated | Gear sensing based on differential/asymmetric inductive sensing |
US9797748B2 (en) | 2013-12-30 | 2017-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Gear sensing based on differential/asymmetric inductive sensing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94027808A (en) | 1996-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0130762B1 (en) | Angular position detector | |
CA1189723A (en) | Speed measurement system | |
JP2541798B2 (en) | Pulse detector to detect missing or excess pulses | |
US4145608A (en) | Rotational reference position detecting apparatus | |
EP0058282A1 (en) | Engine rotational speed measurement system | |
JPH0765905B2 (en) | Angular position detection device for rotating parts | |
JPS63120280A (en) | Time measuring apparatus | |
JPH0694854B2 (en) | Fuel injection advance measuring device for diesel engine | |
US4521894A (en) | Overspeed/underspeed detector | |
RU2082088C1 (en) | Method of measurement of angular position of shaft | |
JPH04272449A (en) | Method and device for evaluating signal | |
US5172669A (en) | Engine control system | |
SU645257A1 (en) | Pulse selector, e.g. for rpm meter | |
JP2745089B2 (en) | Setting method of threshold voltage for G signal detection | |
JP3621171B2 (en) | Crank angle detection device | |
JP3011353B2 (en) | Measuring method of rotation fluctuation rate of multi-cylinder engine | |
JPS6344199B2 (en) | ||
SU1048413A1 (en) | Device for measuring acceleration of shaft | |
JPH08326552A (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
SU1012013A1 (en) | Device for measuring roll radius | |
JPH045927B2 (en) | ||
JPH0141943B2 (en) | ||
SU1721805A1 (en) | Method of forming pulsed signals and device thereof | |
SU802826A1 (en) | Internal combustion engine shaft angular position meter | |
SU654907A1 (en) | Rotational speed measuring device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050726 |