DE19521252C2 - Anordnung zum Übertragen von Positionsmeßsignalen - Google Patents
Anordnung zum Übertragen von PositionsmeßsignalenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Positionsmeßeinrichtungen, bei denen die Erfindung
Anwendung findet, liefern bekanntlich Impulse, de
ren Anzahl ein Maß für die lineare Verschiebung
oder den Drehwinkel darstellt. Diese Impulse werden
in einem elektronischen Vor-/Rückwärtszähler als
Wegelemente aufsummiert und der Meßwert numerisch
angezeigt.
Die Auflösung von inkrementalen Positionsmeßein
richtungen ist ohne weitere elektronische Untertei
lung zunächst nur 1/4 der Teilungsperiode, da von
zwei um 90° zueinander versetzten Photodetektoren
der Abtasteinheit zwei entsprechend zueinander pha
senverschobene Signale sin und cos erzeugt werden,
die vier Nulldurchgänge zum Erzeugen von Zählimpul
sen aufweisen. Besitzen die beiden Signale eine
genügend gute Sinusform, lassen sie sich zwischen
den Nulldurchgängen auf verschiedene Weise elek
trisch interpolieren.
Eine Positionsmeßeinrichtung - von der diese Erfindung ausgeht - ist bei
spielsweise aus der EP 0 408 799 B1 bekannt.
Der Betrieb von Positionsmeßeinrichtungen kann im industriellen Bereich
durch eine Vielzahl von Störgrößen beeinflußt werden. Diese Störgrößen
können z. B. Unterspannung, Überhitzung, Kurzschluß von Ausgangsleitun
gen oder sogar Zerstörungen der Positionsmeßeinrichtung durch Glasbruch
oder dergleichen sein. Derartige Störgrößen können in einer Auswerte
schaltung erfaßt werden und können zu Fehlermeldungen und gegebenen
falls zum Abschalten des überwachten Gerätes führen.
Die Übertragung all dieser Größen von der Positionsmeßeinrichtung zur
Auswerteschaltung erfordert sehr viele parallele Übertragungsleitungen, vor
allem wenn mehrere Positionsmeßeinrichtungen gleichzeitig in Betrieb sind.
Aus der DE 32 22 664 A1 ist ein seismisches Explorationssystem bekannt,
bei dem über eine Steuervorrichtung Schalter ansteuerbar sind, um aus
mehreren analogen Meßsignalen eines auszuwählen und einer Aufzeich
nungsvorrichtung zuzuführen. Die Schalter sind separate Baueinheiten, wel
che den Analogsignal-Verstärkern nachgeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
zum Übertragen von Positionsmeßsignalen nach Art einer Schnittstelle zu
schaffen, bei der bereits im Bereich der analogen Positionsmeßsignale eine
Multiplex-Betriebsweise möglich ist, so daß im sogenannten Busbetrieb ge
arbeitet werden kann und möglichst wenige Datenübertragungsleitungen
erforderlich sind.
Ferner sollen sowohl inkrementale als auch absolute Positionsmeßeinrich
tungen sowie deren Mischformen mit der erfindungsgemäßen Anordnung
störungsfrei betrieben werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspru
ches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den
abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Vorteile der Erfindung liegen in der Möglich
keit des Anschlusses mehrerer Positionsmeßeinrich
tungen an nur eine Datenübertragungsleitung, in der
möglichen Auswertung von Störsignalen bzw. Fehler
meldungen, in der möglichen Betriebsweise von Mehr
spurgebern und der Umschaltung der Spuren unterein
ander, beispielsweise von analogen Inkremental-Aus
gängen auf digitalen Absolutcode-Ausgang und im
allgemeinen in der Möglichkeit zur Verringerung der
notwendigen Übertragungsleitungen.
Anhand der Zeichnungen soll die Anordnung noch nä
her erläutert werden.
Es zeigt
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer inkre
mentalen Meßeinrichtung;
Fig. 2 einen Ausgabebaustein und
Fig. 3 einen Ausgabebaustein mit ana
logen und digitalen Verstärker-
Bausteinen.
Eine in Fig. 1 skizzierte Positionsmeßeinrichtung
1 wird durch einen inkrementalen Drehgeber gebil
det. Als Maßverkörperung dient hier eine Teilschei
be 2 mit einem Radialgitter 3. Auf einer weiteren
konzentrischen Spur befindet sich eine Referenzmar
ke 4, die hier aber nicht weiter abgehandelt werden
soll. Die Teilscheibe 2 ist mit einer Welle 5 ver
bunden, deren Position gemessen werden soll. Dazu
wird das Radialgitter 3 von einer nicht näher be
zeichneten Abtasteinheit abgetastet. Die wesentli
chen Bestandteile der Abtasteinheit sind eine
Lichtquelle 6, ein Kondensor 7, eine Abtastplatte 8
und Photodetektoren 9.
Bei einer Bewegung der Teilscheibe 2 relativ zur
Abtasteinheit kommen die Striche und Lücken des
Radialgitters 3 abwechselnd mit den Abtastgittern
der Abtastplatte 8 zur Deckung. Die Photodetektoren
9 setzen den sich periodisch ändernden Lichtstrom
in elektrische Signale um. Als Ausgangssignale ste
hen zwei sinusförmige Signale zur Verfügung. Sie
sind um 90° elektrisch zueinander phasenverschoben,
was durch zwei Photodetektoren 9 bewirkt wird, die
um 1/4 der Teilungsperiode T zueinander versetzt
sind.
Die analogen Meßsignale sin und cos werden in einen
Ausgabebaustein 10 eingespeist, der funktionsmäßig
als analoge Treiberstufe bezeichnet werden kann.
Der Ausgabebaustein 10 verfügt außer über die Meß
signal-Eingänge 11 auch noch über einen Steuersi
gnal-Eingang 12 und einen Ausgang 13 für eine Da
tenleitung 14. Die Datenleitung 14 kann ein soge
nannter Bus sein, über den mehrere Signalkanäle ge
leitet werden.
In dem Ausgabebaustein 10 befindet sich wenigstens
ein Analogsignal-Verstärker 15, an dem die Meßsi
gnale sin, cos anliegen. Dieser Analogsignal-Ver
stärker 15 kann über ein Steuersignal 16, welches
am Steuersignal-Eingang 12 anliegt, hochohmig ge
schaltet werden, so daß von diesem Verstärker 15
kein Ausgangssignal an der Datenleitung 14 anliegt.
Dieser Zustand ist sinnvoll, wenn in der Positions
meßeinrichtung 1 eine Störung vorliegt, so daß ein
Störsignal über die Steuerleitung 17 die Abschal
tung (hochohmig schalten) des Analogsignal-Verstär
kers 15 bewirkt.
Eine Positionsmeßeinrichtung 1 hat im allgemeinen
mehrere Signalausgänge, nämlich für die 0°- und
90°-Positionsmeßsignale sin und cos, die analog
sind, so wie für ein Referenzsignal R, welches von
der schon erwähnten Referenzmarke 4 abgeleitet ist.
Jeder dieser Signalkanäle wird über einen Analog
signal-Verstärker 15a, 15b, 15c geleitet, wie dies
in Fig. 2 dargestellt ist. Jeder dieser Analogsi
gnal-Verstärker 15a, 15b, 15c kann mit Hilfe des
Steuersignales 16 hochohmig geschaltet werden, so
daß gezielt einer oder mehrere Ausgänge der Analog
signal-Verstärker 15a, 15b, 15c auf die Datenlei
tung 142 am Ausgang 132 des Ausgabebausteines 102
geschaltet werden kann.
Ferner können mehrere Geräte, z. B. Positionsmeß
einrichtungen an den Ausgabebaustein 10 angeschlos
sen werden (was hier nicht dargestellt ist). Das
Steuersignal 16 schaltet dann die ausgewählten Ana
logsignal-Verstärker, die den verschiedenen Posi
tionsmeßeinrichtungen zugeordnet sind, auf die Da
tenleitung 14, indem die Analogsignal-Verstärker
der nicht positiv ausgewählten Positionsmeßeinrich
tungen hochohmig geschaltet werden. Selbstverständ
lich können die erwähnten Signale und damit die
Auswahl auch invertiert werden.
Durch die Erfindung ist also eine Art analoger Mul
tiplex-Betrieb möglich.
Weiterhin kann durch hochohmig schalten der Analog
signal-Verstärker 15 auch eine Umschaltung von ana
logem inkrementalem Ausgang einer Positionsmeßein
richtung 1 auf den digitalen absoluten Code-Ausgang
eines "Gebers" erfolgen.
Alle aufgeführten Ausführungsbeispiele ermöglichen
die Verringerung der notwendigen Datenleitungen 14
zur Übertragung der Meßsignale sin, cos bzw. der
weiteren Ausgangssignale.
Im Prinzip ist hochohmig schalten unter den Be
zeichnungen Tri-State- bzw. Disable-Funktionen aus
der Digitaltechnik bekannt.
Durch die Erfindung wird die Möglichkeit geschaf
fen, bereits in der analogen Phase den sogenannten
Multiplex-Betrieb zu ermöglichen, was für den ge
samten Schaltungsaufwand sehr vorteilhaft ist.
Dies schließt aber nicht aus, daß in dem Ausgabe
baustein 10 auch digitale Bausteine vorgesehen sein
können, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Neben den Analogsignal-Verstärkern 153 sind noch
Digitalsignal-Verstärker oder auch -Empfänger 183
im Ausgabebaustein 103 vorgesehen, die mittels ei
nes spezifizierbaren Signales 163 über die Steuer
leitung 173 hochohmig geschaltet werden können.
Ein Wechselschalter 193 deutet an, daß die Analog
signal- und Digitalsignal-Verstärker 153 und 183
sowohl gemeinsam als auch einzeln ansteuerbar sind.
Dieser Wechselbetrieb ist z. B. bei Gebern vorteil
haft, die in einer bestimmten Betriebsphase ana
log-inkremental betrieben werden, bei denen es aber
ebenfalls möglich sein soll, in einer weiteren Be
triebsphase den digitalen absoluten Codewert auszu
geben. Dazu werden dann die Analogsignal-Verstärker
153 hochohmig geschaltet und die Ein- bzw. Ausgänge
der Digitalsignal-Verstärker 183 liegen an dem Aus
gang 133 mit der Datenleitung 143.
Es versteht sich, daß die Anzahl der schaltbaren
Verstärker im Ausgabebaustein nicht begrenzt ist.
Die besonderen Vorteile der Erfindung liegen also
darin, mehrere Positionsmeßeinrichtungen im Paral
lelbus-Konzept betreiben zu können. Gerätespezifi
sche Störsignale bzw. Fehlermeldungen können durch
hochohmig schalten der analogen Signalausgänge er
kennbar gemacht werden, dadurch entfällt eine sepa
rate Leitung für Fehlermeldungen.
Claims (6)
1. Positionsmeßeinrichtung mit
einem Teilungsträger, der eine inkrementale Teilung aufweist, bei dessen Abtastung positionsabhängige gegeneinander phasen verschobene analoge Positionsmeßsignale erzeugt werden,
einem dieser Positionsmeßeinrichtung zugeordneten Ausgabebaustein, an welchem eingangsseitig diese erzeugten analogen Positions meßsignale anliegen und der ausgangsseitig wenigstens eine Datenleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgabebaustein (10; 102; 103) Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) aufweist, an denen jeweils die Positionsmeßsignale (sin, cos) anstehen, und
die Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) jeweils einen Steuersignal-Eingang (12; 122; 123) aufweisen, an denen jeweils ein Steuersignal (16; 162; 163) anlegbar ist, durch das der Ausgang (13; 132; 133) des jeweiligen Analogsignal-Verstärkers (15; 15a, 15b; 153) hochohmig schaltbar ist.
einem Teilungsträger, der eine inkrementale Teilung aufweist, bei dessen Abtastung positionsabhängige gegeneinander phasen verschobene analoge Positionsmeßsignale erzeugt werden,
einem dieser Positionsmeßeinrichtung zugeordneten Ausgabebaustein, an welchem eingangsseitig diese erzeugten analogen Positions meßsignale anliegen und der ausgangsseitig wenigstens eine Datenleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ausgabebaustein (10; 102; 103) Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) aufweist, an denen jeweils die Positionsmeßsignale (sin, cos) anstehen, und
die Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) jeweils einen Steuersignal-Eingang (12; 122; 123) aufweisen, an denen jeweils ein Steuersignal (16; 162; 163) anlegbar ist, durch das der Ausgang (13; 132; 133) des jeweiligen Analogsignal-Verstärkers (15; 15a, 15b; 153) hochohmig schaltbar ist.
2. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß,
mehrere Positionsmeßeinrichtungen (1) an eine gemeinsame Datenleitung (14; 142; 143) angeschlossen sind, und
die Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) der jeweiligen Positionsmeßeinrichtung (1) von dem Steuersignal (16; 162; 163) gemeinsam hochohmig schaltbar sind, wodurch eine dieser Positionsmeßeinrichtungen (1) anwählbar ist.
mehrere Positionsmeßeinrichtungen (1) an eine gemeinsame Datenleitung (14; 142; 143) angeschlossen sind, und
die Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) der jeweiligen Positionsmeßeinrichtung (1) von dem Steuersignal (16; 162; 163) gemeinsam hochohmig schaltbar sind, wodurch eine dieser Positionsmeßeinrichtungen (1) anwählbar ist.
3. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Vorliegen einer Störung der Positionsmeßeinrichtung ein
gerätespezifisches Störsignal generiert wird, das als Steuersignal (16;
162; 163) dient und die Analogsignal-Verstärker (15; 15a, 15b; 153) für
die Positionsmeßsignale (sin, cos) hochohmig schaltet.
4. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
zwischen einer analogen und einer digitalen Betriebsphase der
Positionsmeßeinrichtung auswählbar ist, wobei in der analogen
Betriebsphase die am Ausgang (133) der Analogsignal-Verstärker (153)
anstehenden analogen Positionsmeßsignale (sin, cos) auf der
Datenleitung (143) ausgegeben werden und in der digitalen
Betriebsphase Digitalsignale der Positionsmeßeinrichtung auf der
Datenleitung (143) ausgegeben oder eingegeben werden und die
jeweiligen Analogsignal-Verstärker (153) jeweils einen Steuersignal-
Eingang (123) aufweisen, an denen ein Steuersignal (163) anlegbar ist,
durch das der Ausgang (133) dieser Analogsignal-Verstärker (153) in
der digitalen Betriebsphase hochohmig schaltbar ist.
5. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß in der analogen Betriebsphase die über die Analogsignal-Verstärker
(153) verstärkten analogen Positionsmeßsignale (sin, cos) an der
Datenleitung (143) anliegen, und daß in der digitalen Betriebsphase über
Digitalsignal-Empfänger (183) der Positionsmeßeinrichtung über die
Datenleitung (143) Digitalsignale zuführbar sind, wobei in der analogen
Betriebsphase die Digitalsignal-Empfänger (183) und in der digitalen
Betriebsphase die Analogsignal-Verstärker (153) hochohmig geschaltet
sind.
6. Positionsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgabebaustein (102; 103) einen weiteren Analogsignal-
Verstärker (15c; 153) aufweist, an dem ein Referenzsignal (R) ansteht,
welches durch Abtastung einer Referenzmarke (4) des Teilungsträgers
(2) erzeugt ist, und daß durch hochohmig Schalten ein oder mehrere
Ausgänge der Analogsignal-Verstärker (15a, 15b, 15c; 153) auf die
Datenleitung (142) schaltbar sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE29522171U DE29522171U1 (de) | 1995-06-10 | 1995-06-10 | Anordnung zum Übertragen von Positionsmeßsignalen |
DE1995121252 DE19521252C5 (de) | 1995-06-10 | 1995-06-10 | Anordnung zum Übertragen von Positionsmeßsignalen |
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ID=7764128
Family Applications (1)
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DE1995121252 Expired - Fee Related DE19521252C5 (de) | 1995-06-10 | 1995-06-10 | Anordnung zum Übertragen von Positionsmeßsignalen |
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R206 | Amended patent specification |
Effective date: 20110505 |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
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