DE19628833A1 - Kodiereinrichtung - Google Patents
KodiereinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine absolute Kodiereinrichtung mit einer
oder mehreren Umdrehungen, bei der alle Hardware- und Software-
Technologien eingesetzt werden können, die für inkrementale Ko
diereinrichtungen geeignet sind.
Es ist bekannt, daß inkrementale Kodiereinrichtungen periodische
Signale abgeben, deren Zählung proportional zur Drehung oder
Verschiebung der gesteuerten Einrichtung ist.
Der Hauptnachteil inkrementaler Kodiereinrichtungen besteht
darin, daß diese beim Abschalten die Informationen nicht
speichern, so daß beim erneuten Einschalten die Zählung wieder
bei Null beginnt, unabhängig von der Anfangsstellung des
gesteuerten Organs. Wenn es unerläßlich ist, beispielsweise in
vielen industriellen Anwendungsfällen, beim Einschalten sofort
die genaue Position eines gesteuerten Mechanismus zu kennen,
müssen absolute Kodiereinrichtungen verwendet werden, die eine
wesentlich kompliziertere und voluminösere Struktur haben und
darüber hinaus mit komplizierten und teueren elektronischen
Steuerkarten verbunden werden müssen.
Die gegenwärtig auf dem Markt verfügbaren Schnittstellen-
Standards sind verhältnismäßig kostenaufwendig, da sie im
allgemeinen einen Mikroprozessor in der Kodiereinrichtung
voraussetzen oder eine Hardware benötigen, die auf das
Steuerorgan abgestimmt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von
absoluten Kodiereinrichtungen mit einer oder mehreren
Umdrehungen wesentlich einfacher und kostengünstiger zu machen,
wozu Steuerkarten verwendet werden sollen, die dieselbe
Schaltungsschnittstelle haben, wie sie für den Einsatz bei
inkrementalen Kodiereinrichtungen vorgesehen ist. Auf diese
Weise wird der Aufwand für die Projektierung der Basis-Hardware
in Grenzen gehalten, so daß die Kosten verhältnismäßig gering
sind. Dies wird dadurch erreicht, daß durch einfache
Veränderungen der Software, die im Set-Up-Modus konfigurierbar
sind, der Betrieb der Kodiereinrichtung zwischen absolut und
inkremental differenzierbar ist.
Das Grundkonzept, das der Erfindung zugrunde liegt, besteht
darin, daß im Moment des Einschaltens die Einstellung (Setting)
des mit der Kodiereinrichtung verbundenen Zählers auf denselben,
aktiven und absoluten Wert des Kodes erfolgt, und zwar durch
eine Folge von Impulsen einer "simulierten" Bewegung, die bei
stillstehender Maschine vor dem Befehl zum Einleiten der
operativen Phase erzeugt werden.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht somit darin, daß
absolute Kodiereinrichtungen zur Verfügung gestellt werden, bei
denen Steuerkarten o. ä. verwendet werden können, die dieselbe
Schaltungsschnittstelle wie für inkrementale Kodiereinrichtungen
haben. Auf diese Weise werden komplizierte Systeme und hohe
Kosten für Steuerstandards vermieden, wie sie gegenwärtig für
absolute Kodiereinrichtungen notwendig sind.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die
Information über die Position des gesteuerten Organs während der
operativen Phase mit einer inkrementalen Kodierung übertragen
wird, was am sichersten und schnellsten ist, da diese
Kodierungsübertragung dieselben Eigenschaften wie eine parallele
Übertragung hat, ohne deren Nachteile hinsichtlich des
komplizierten Systems aufzuweisen.
Beim Einschalten der Kodiereinrichtung erfolgt ein absolutes
Einstellen der Position der Kodiereinrichtung innerhalb einer
Drehung, worauf nach der Anfangseinstellung bei weiterem Betrieb
eine inkrementale Kodierung der Information folgt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Patentansprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es
zeigen
Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch die Hauptbestand
teile der Kodiereinrichtung,
Fig. 2 die Teilansicht einer Kodierscheibe, die in
konzentrischer Anordnung den absoluten und den inkrementalen
Doppelkode trägt, und
Fig. 3 die Kodierung der Signale in den drei Phasen A, B und Z
der Kodiereinrichtung während der Initialisierung bei
stillstehender Maschine und während der nachfolgenden,
operativen Phase.
Fig. 1 zeigt schematisch die Hauptbestandteile einer absoluten,
optischen Kodiereinrichtung. Auf einer Welle 1 des Wandlers, die
in einem Gehäuse 2 (Stator) gelagert ist, ist eine Scheibe 3
(Rotor) aufgezogen, die in mehreren Lesespuren kodiert ist, so
daß sie in Verbindung mit einer Lichtquelle 4 (LED) und
Phototransistoren 5 einen Kode mit mehreren Bits erzeugt, der
durch Parallelübertragung an elektronische Steuerkarten o. dgl.
weitergeleitet werden kann, welche mit der Kodiereinrichtung
über eine Schnittstelle verbunden sind.
Fig. 2 zeigt einen Teilbereich der optischen Steuerscheibe mit
hohem Auflösungsvermögen, die für die Erlangung der oben
erläuterten Ziele der Erfindung notwendig ist. In die Scheibe 2
sind sowohl eine absolute als auch eine inkrementale Kodierung
eingeprägt, die im Ausführungsbeispiel konzentrisch zueinander
angeordnet sind. Statt dessen können auch zwei koaxiale
Einzelscheiben vorgesehen sein, von denen jede den
erforderlichen Kodierungstyp trägt.
Im Beispiel der Fig. 2 ist die absolute Kodierung aus Gründen
der vereinfachten Darstellung mit nur 4 Bits eingezeichnet. Der
hierzu konzentrische, inkrementale Kode hat die beiden Phasen A
und B, die zueinander um 90° elektrisch phasenverschoben sind
(entspricht einem Viertel einer Periode). Jede Phase erzeugt in
nerhalb eines Winkels entsprechend einem Sektor des absoluten
Kodes eine vollständige Periode des inkrementalen Kodes. Daraus
ergibt sich, daß gemäß Fig. 3 beim Einschalten ON und während
der gesamten Initialisierungsphase Fi, in dem Moment, in dem das
mit der Kodiereinrichtung verbundene Steuergerät den absoluten
Kode relativ zur Anfangsstellung der gesteuerten Welle "liest",
die Auflösung, mit der dieses "Lesen" erfolgt, viermal größer
ist als diejenige des absoluten, auf der Scheibe aufgeprägten
Kodes.
Die Auflösung, mit der die Kodiereinrichtung dann die Position
während der Bewegung (operative Phase Fo) liefert, ist gleich
derjenigen des inkrementalen Kodes.
Die Sequenz der Operationen, die auf die Anfangsphase des Ein
schaltens ON des Gerätes folgen, kann mit Blick auf Fig. 3 wie
folgt zusammengefaßt werden:
- - Während des gesamten Zeitintervalls Ta werden nach dem Einschalten ON alle Signale auf Null gesetzt, so daß sich die mit der Kodiereinrichtung verbundene Steuerkarte initialisieren kann; ein typischer Wert für Ta = 0,5 sec;
- - Nach dem Zeitintervall Ta aktiviert das Steuerorgan eine "simulierte" Kodiereinrichtung, die mit der Umschaltung ihres Signals Z (s) von 0 auf 1 (steigende Flanke) den Zähler auf Null setzt, und zwar sowohl in der Steuerkarte als auch im Zähler C der "wirklichen" Kodiereinrichtung;
- - Nach einem Zeitintervall Tr, das notwendig ist und ausreichend sein muß, um mit Sicherheit die Nulleinstellung der Zähler zu gewährleisten (z. B. Tr = 0,1 sec.), erzeugt die simulierte Kodiereinrichtung an den Ausgängen A(s) und B(s) eine Folge von Impulsen simulierter Bewegung, bis ihr innerer Zähler denselben Wert des aktiven absoluten Kodes bis zu diesem Augenblick erreicht (Position 12 in Fig. 3);
- - In diesem Moment wird der Ausgang Z(s) der simulierten Ko diereinrichtung von 1 auf Null zurückgesetzt (fallende Flanke von Z(s)), wodurch der Steuerkarte angezeigt wird, daß die Initialisierungsphase Fi abgeschlossen ist und die operative Phase Fo beginnen kann, während der die wirkliche Bewegung des gesteuerten Organs (ON-OP) gemessen wird;
- - Von jetzt an entspricht die inkrementale Zählung aufgrund der von den Phasen A und B der Kodiereinrichtung abgegebenen Impulse genau der absoluten Stellung der Scheibe der Kodiereinrichtung.
Mit diesem System ist es einfach, auch eine absolute Zählung bei
mehreren Umdrehungen durchzuführen, sofern die Drehung der Ko
diereinrichtung bei fehlender Stromversorgung weder im
Uhrzeigersinn noch im Gegenuhrzeigersinn nicht größer als eine
halbe Umdrehung ist. Da nämlich das Steuerorgan die Zahl der
Impulse/Umdrehung der Kodiereinrichtung kennt und beim
Abschalten den Zählwert speichert, kann es auf der Grundlage
eines geeigneten Algorithmus leicht feststellen, ob der Wert des
absoluten Kodes, der ihm beim Einschalten übermittelt wurde, zu
dem gespeicherten Wert hinzugezählt oder von diesem abgezogen
werden muß.
Aus der obigen Beschreibung ergeben sich die Eigenschaften und
Vorteile der Kodiereinrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere
hinsichtlich der Möglichkeit, Steuerkarten mit derselben
Schnittstelle wie für inkrementale Kodiereinrichtungen zu ver
wenden. Daraus folgen ein geringerer Kostenaufwand und eine
einfachere Anwendung der inkrementalen Zählung in beiden Rich
tungen, die aus sich heraus sehr sicher ist und bei nicht simul
tanen Störungen auf den beiden Kanälen Selbstkorrektureigen
schaften hat.
Claims (5)
1. Absolute Kodiereinrichtung mit inkrementaler Kodierung der
Informationen, gekennzeichnet durch eine Skalenscheibe (3) mit
großem Auflösungsvermögen, die sowohl eine absolute als auch
eine inkrementale Kodierung aufweist, wobei die absolute Kodie
rung für die Initialisierungsphase dient und die Einstellposi
tion des Zählers meldet, während der inkrementale Kode die Ko
dierung der Information in der nachfolgenden, operativen Phase
angibt.
2. Kodiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Skalenscheibe (3) eine optische Scheibe ist.
3. Kodiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwei Skalenscheiben (3) vorgesehen sind, von denen
eine die inkrementale Kodierung und die andere die absolute Ko
dierung aufweist.
4. Kodiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Scheiben konzentrisch zueinander angeordnet sind.
5. Kodiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des mit der Kodier
einrichtung verbundenen Zählers auf den Wert des absoluten Kodes
im Augenblick des Einschaltens erfolgt durch eine Sequenz von
Impulsen simulierter Bewegung, die von einer simulierten, inkre
mentalen Kodiereinrichtung über eine Steuereinrichtung abgegeben
werden, welche bei stillstehender Maschine die einzelnen Opera
tionen überwacht, bevor der Befehl zum Einleiten der operativen
Phase erfolgt.
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- 1996-07-17 DE DE19628833A patent/DE19628833B4/de not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ITVI950116A0 (it) | 1995-07-18 |
IT1280539B1 (it) | 1998-01-22 |
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DE19628833B4 (de) | 2004-04-29 |
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Legal Events
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