DE1474140C - Einrichtung zur Interpolation von periodischen Signalfolgen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft cine Hinrichtung /ur Interpolation der Perioden aufeinanderfolgender V. -ilen eines Signalgebers, der zwei um ¹H) phasenverschobene, näherungsweise sinusförmige Signal folgen abgibt, wobei die Interpolation durch Frequenzverdopplung erfolgt.

Die eriindungsgemäße Einrichtung läßt sich insbesondere bei Anlagen mit Viertelungslogik anwenden, die zur inkrementalen Längenmessung und zur Positionierung z. B. an Werkzeugmaschinen dienen.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art wird zur beliebigen Stellungsanzeige der Zähler bzw. Abfragespeicher mit einem Sinus- und einem Kosinussignal angesteuert, die die Richtung (vorwärts oder rückwärts) der Bewegung erkennen lassen. Eine Periode des beispielsweise durch photoelektrische oder magnetische Abtastung einer geeigneten Meßverkörperung erzeugten Signals entspricht hierbei der vollen Intervallänge der .Jeilung der Maßverkörperung: Diese Länge läßt sich" durch die bekannte elektrische Interpolationseinrichtung im Verhältnis 1: 2 oder 1 : 4 unterteilen. . . -

Ziel der Erfindung ist es, eine weitergehende Interpolation im Verhältnis von insgesamt 1:8 mit ein- as fachen Schaltungsmitteln zu erhalten, ohne daß eine Abänderung der konventionellen signalverarbeitenden elektrischen Anlagen mit Viertelungslogik notwendig wäre.

Erreicht wird dies nach der Erfindung durch die Verwendung eines Frequenzverdopplers, bei dem auf dem Wege des Zusammensetzens aus Teilen der ursprünglichen Signalfolgen die doppelte Frequenz phasengetreu und frequenzunabhängig erzeugt wird.

Die Erfindung sei nun an Hand der Fig. 1 bis 6 näher erläutert.

In der Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines für die Erfindung verwendbaren Frequenzverdopplers dargestellt. An dem Eingang 1 des Verstärkers 2 wird z. B. die vom nicht dargestellten Signalgeber erzeugte SinusspannungS₁ (Fig. 2a) und an dem Eingang 1' des Verstärkers 2' die ebenfalls vom selben Signalgeber erzeugte Spannung S₂ (F ig. 2 b) angelegt.

Die Eingangssignale S₁ und S₂ brauchen jedoch nicht sireng sinus- bzw. kosinusförmig zu sein, sondem können beispielsweise auch dreieckförmig oder trapezförmig sein, ohne daß die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung beeinträchtigt wird, jedoch muß es sich dabei um in jeder Achse symmetrische Signale handeln.,

Bei den Eingangssignalen S₁ und S₂ nach den 'F i g. 2 a und 2 b werden die Gleichspannungsanteile U₀₁ bzw. U₀₂ durch Anlegen einer entsprechenden Vorspannung in den Verstärkern 2 bzw. 2' kompensiert. Ferner werden in einer in den Verstärkern 2 bzw. 2' eingebauten (in der Fig. 1 nicht eingezeichnet) Phasenumkehrstufe bekannter Art die invertierten Signale S₃ (F i g. 3) und S₄ (F i g. 5) erzeugt.

Die Frequenzverdopplung des am Ausgang 3 des Verstärkers 2 ankommenden Signals S₁' geschieht nun auf folgende Weise:

Mit dem am Ausgang4' des Verstärkers 2' liegenden invertierten Signal S₄ wird ein Trigger 5 angesteuert, der auf die Nulldurchgänge des Signals anspricht. Dieser Trigger schaltet den Ausgang 6 des Schaltelementes 7 abwechselnd an die Ausgänge 3 bzw. 4 des Verstärkers 2 an, so daß am Ausgang 6 das in Fig. 3 ausgezogen eingezeichnete sägezahnähnliche Signal .V₅ entsteht. Durch Tnugeiunu auf den Nulldurchgang mit Hilfe des '!riggers 8 entsieht alsdann tue in F i g. 4 einge/eicluiLte Rcchtcckspumumg am Ausgang I der Einrichtung nach Fig. 1. .

Line gleichartige Rechleckspannung, jedoch um ')(! phasenverschoben uegenüber-dem am Ausgang I austretenden Signal und um 45 phasenverschoben gegenüber dem . ursprünglichen Eingangssignal von halber Frequenz, wird durch Gleichrichtung und Addition bzw. Subtraktion der eingegebenen Sinus-' b/w. Kosinussignale und deren invertierten Signale erzeugt.

Hierzu dienen die Gleichrichter 9, 10. 11 und 12 und das an sich bekannte Additionselement 13.

Die entsprechende Auswahl der Signale wird direkt durch Gleichrichtung der Signale S₁' (am Ausgang 3) bzw.. S.,' (am Ausgang 3') und deren invertierten Signale S₃ (am Ausgang 4) und S₁ (am Ausgang 4') erreicht. Die Addition der gleichgerichteten Spannungen liefert das dreieckähnliche Signal S_n nach Fig.5.

Dieses am Ausgang 14 des Additionsteiles 13 erscheinende Signal wird wiederum durch Triggerung auf Nulldurchgang im Trigger 15 in die in Fig. 6 dargestellte und am Ausgang II der Einrichtung nach F i g. 1 erscheinende Rechteckspannung umgeformt.

Die oben beschriebene Anordnung gestattet, zwei um 90 phasenverschobene elektrische Signale amplituden-, phasen- und nullachsengetreu in der Frequenz zu verdoppeln, wobei auch sehr tiefe Frequenzen (gegen 0 Hz) verarbeitet werden können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Interpolation der Perioden aufeinanderfolgender Wellen eines Signalgebers, der zwei um 90" phasenverschobene näherungsweise sinusförmige Signalfolgen abgibt, wobei die Interpolation durch Frequenzverdopplung erfolgt, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Frequenzverdopplers, bei dem auf dem Wege des Zusammensetzens aus Teilen der ursprünglichen Signalfolgen die doppelte Frequenz phasengetreu und frequenzunabhängig erzeugt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzverdoppler eine elektrische Schaltung aufweist, bei der von den von '«inem Signalgeber kommenden Signalen (S₁, S₂) Grundsignale (S/, S₂') sowie hierzu invertierte Signale (S₃, S₄) erzeugt werden und ein Grundsignal (S₁') und das zugehörige invertierte Signal (S.,) im Rhythmus der Grundfrequenz ab-

. wechselnd umgetastet werden, derart, daß eine Spannung doppelter Frequenz erzeugt wird, deren Amplitude, Phase und Nullachse mit dem Grundsignal übereinstimmen, und ferner die beiden Grundsignale (S₁', S,') und deren invertierte Signale (S₃, S₄) gleichgerichtet werden, wobei die entgegengesetzten (oder gleichen) Halbwellen der beiden Grundsignale (S₁', S_t') und deren invertierte Signale (S₃, S₄) durchgelassen und derart addiert (oder subtrahiert) werden, daß eine Spannung doppelter Frequenz entsteht, deren Amplitude und Nullachse mit dem angegebenen Grundsignal übereinstimmen, deren Phase jedoch um 45° gegenüber der des Grundsignals verschoben ist. -