DE3148654A1

DE3148654A1 - Verfahren und vorrichtung zur geschwindigkeitserfassung

Info

Publication number: DE3148654A1
Application number: DE19813148654
Authority: DE
Inventors: Robert G. 94025 Menlo Park Calif. Younge
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1980-12-29
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1982-08-12
Also published as: US4355279A; DE3148654C2; GB2090401B; JPS619588B2; GB2090401A; JPS58117461A

Description

Int. Az.: Case 1485 Ij 4. Dezember 1981

Hewlett-Packard Company VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR· GESCHWINDIGKEITSERFASSUNG

Alle mechanischen Servosysteme benötigen im Grunde genommen eine Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsrückkopplung um Stabilität zu erzielen. Die Genauigkeit der abgeleiteten Geschwindigkeitsinformation ist aber auch kritisch für eine erfolgreiche Stabilisierung des Systems. Dementsprechend gibt es eine große Vielfalt von Verfahren, die im allgemeinen für die Ermittlung dieser Geschwindigkeitsinformation benutzt werden.

Nach dem Stand der Technik werden für diesen Zweck elektronische Tachometer oder Wandler benutzt, von denen die Geschwindigkeitsinformation in Form einer zur Momentangeschwindigkeit proportionalen Spannung abgeleitet werden kann. Die am meisten verwendeten Wandler sind optische Drehmelder und Beschleunigungsmesser. Optische Drehmelder sind in Wirklichkeit Wandler für die inkrementeile Positionsmessung. Beschleunigungsmesser messen dagegen die Beschleunigung. Ein optischer Drehmelder weist typischerweise eine Scheibe mit Linien auf, die abwechselnd durchsichtige und undurchsichtige Abschnitte haben, außerdem eine stationäre Strichplatte, eine Lichtquelle und einen lichtempfindlichen Detektor. Die Scheibe ist mit einer Welle eines Motors verbunden, dessen Drehzahl geregelt werden soll. Wenn sich die Scheibe an der Strichplatte vorbei bewegt, wird ein Verschlußeffekt für das Licht erzeugt. Dieser Verschlußeffekt wird mittels des lichtempfindlichen Detektors erfaßt und in ein elektrisches Signal umgesetzt. Dieses elektrische Signal ist allgemein ein quasi-sinusförmiger Zug von Drehmelderimpulsen mit einer Periode, die dem Linienabstand auf der Platte entspricht, sowie eine Frequenz, die der Winkelgeschwindigkeit der Welle direkt proportional ist. Durch Auszählen der Zyklen läßt sich eine Aussage über die relative Position der Scheibe machen. Durch Benutzung zweier getrennter Kanäle mit 90° Phasenverschiebung im Drehmelder

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läßt sich die Drehrichtung feststellen. Die Geschwindigkeitsinformation ergibt sich aus der Positionsanzeige durch Bildung der Ableitung und aus der Beschleunigung durch Integration. Sowohl das Differenzier- als auch das Integrationsverfahren sind jedoch problembelastet» Eine Differenzierung verringert das Signal/Rauschverhä'ltnis, während bei der Integration auch die kleinsten Fehler vergrößert werden, wenn nur genügend Zeit zur Verfugung steht. Eine bekannte Decodiermethode arbeitet nach Art eines Zweipunktreglers. Die Information des Drehmelders wird dabei nicht in eine kontinuierliche Winkelgeschwindigkeit umgewandelt, sondern es wird einfach festgestellt, ob sich die Frequenz des Ausgangssignals des Drehmelders innerhalb genau festgelegter Grenzen befindet. Ist die Winkelgeschwindigkeit zu niedrig, wird der Motor beschleunigt. Wenn die Winkelgeschwindigkeit zu hoch ist, läßt man eine VerzÖgerung des Motors durch die dem System eigenen Reibungsverluste zu. Das System wird also dadurch geregelt, daß der Motor entweder voll ein- oder voll ausgeschaltet wird. Obwohl ein derartiges Zweipunktregelsystem sehr stabil ist, fehlen ihm kontinuierliche und momentane Korrektursignale für ein echtes Rückkopplungssystem. Dieses System ist daher nur adequat in einer Geschwindigkeitsregelschleife mit einem sehr begrenzten Geschwindigkeitsbereich, ist aber für die Rückkopplungsschleife in einer Positioniereinrichtung ungeeignet.

Um einige dieser Probleme zu umgehen, kann die Geschwindigkeitsinformation vom optischen Drehmelder dadurch decodiert werden,daß die Periode zwischen aufeinanderfolgenden Codierimpulsen gemessen wird. Die Geschwindigkeit wird dann dadurch abgeleitet, daß der Kehrwert dieser Periode errechnet wird.

Diese Decodiermethode schaltet zwar einige der Probleme bei den bekannten Verfahren aus, wirft aber einige eigene Probleme auf. Zunächst einmal ist der Betriebsgeschwindigkeitsbereich begrenzt. Da die Periode üblicherweise digital mit einem Zähler und einem Taktgeber gemessen wird, muß der Takt schnell genug sein, damit kurze

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Zeitperioden aufgel Ost werden können. Andererseits darf der Takt nicht so übermäßig schnell sein, daß bei langen Zeitperioden der Zählbereich des Zählers überschritten wird. Somit ist der Betriebsgeschwindigkeitsbereich bei diesem Verfahren üblicherweise begrenzt.

Der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 und 2 liegt die Aufgabe zugrunde_ä ein Geschwindigkeitserfassungssystem zu schaffen, das in einem weiten Bereich arbeitet und dessen Fehler-Rückkopplungssignale kontinuierlich und im wesentlichen Mömentanwerte sind.

Durch Abschätzung der jeweiligen Geschwindigkeit und Vergleich der Abschätzung mit der tatsächlich gemessenen Geschwindigkeit, wobei dann die geschätzte Geschwindigkeit bei jedem Meßzyklus zur engeren Approximierung der tatsächlichen Geschwindigkeit nachjustiert wird, wird von einem Drehmelder eine hochgenaue und kontinuierliche Geschwindigkeitsinformation erhalten. Dies geschieht wie folgt.

Ein erster Zähler, der Abschätzungszähler, wird anfänglich auf den maximal zu erwartenden Geschwindigkeitswert beim Beginn eines Codierzyklus voreingestellt. Der Zählerstand wird dann um Dekremente von Eins in Zeitintervall en zurückgesetzt, die von einem zweiten Zähler, dem Zeitgeberzähler festgelegt werden. Wenn der Zeitgeberzähler vor dem Ende eines 90°-Phasenverschiebungszustandes oder Codierzyklus auf Null zählt, wird die Voreinstellung des Abschätzungszählers verkleinert, und der Zeitgeberzähl er wird mit einer neuen Voreinstellungszahl geladen, die aus aufeinanderfolgenden Worten in einem Festwertspeicher (ROM) gelesen wird. Wenn diese nichtgleichförmigen Zeitintervalle aus dem ROM richtig ausgewählt werden, approximiert der Zählerstand des Abschätzungszählers immer den Reziprokwert der Zeitverzögerung vom Start des Codierzyklus. Wenn der Voreinstellungszyklus endet und der nächste Codierzyklus auftritt, ist dieser Abschätzungszählerstand die tatsächliche Geschwindigkeit, die das Ausgangssignal des Geschwindigkeitsdecoders wird.

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Der gesamte Zyklus startet dann von neuem.

Um Speicherraum im ROM zu sparen, obwohl ein großer dynamischer Geschwindigkeitsbereich abgedeckt werden soll, führt der Geschwindigkeitsdecodierer eine Art von automatischer Bereichseinstellung durch. Dies wird dadurch erreicht, daß statt, wie oben beschrieben, nur eines Codierzyklus 1, 2, 4, 8 oder 16 Codierzyklen durch die Zeitgabe vorgegeben werden. Dadurch bleibt das tatsächliche Zeitintervall, in welchem die Schaltung arbeitet, innerhalb eines relativ schmalen Bereichs.

Auch das Vorzeichen der Geschwindigkeit muß bestimmt werden. Dies erfolgt durch Bestimmung der Richtung der Drehmelderübergänge, die den Decodierzyklus einleiten. Wenn während eines Zyklus übergänge entgegengesetzten Vorzeichens auftreten, gibt der Codierer sofort das Signal Null aus, und startet den Decodierzyklus neu.

Der erfindungsgemäße Decodierer läßt sich leicht als ein einziger integrierter Schaltkreis aufbauen. Vorteilhafte AusfUhrungsbeispiele bzw. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen

Figur 1 das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 ein Geschwindigkeitsprofil, d.h. die Beziehung zwischen der Decodierperiode und dem digitalen Wert der Geschwindigkeit;

Figur 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Differenz der inkrementellen Zeitgeberperioden zwischen hohen und niedrigen Geschwindigkeiten;

Figur 4 die Anordnung nach Figur 1 in einem Decodiersystem mit

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automatischer Bereichseinstellung; und

Figur 5 ein Zeitfolgediagramm zur Verdeutlichung des Ereignisablaufs im Hauptdecodierer entsprechend der Erfindung»

In dem in Figur 1 dargestellten und durch das Zeitdiagramm gemäß Figur 5 erläuterten System gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird einer Eingangsleitung 2 ein Zug von Codierimpulsen 1 zugeführt, deren Periodendauer umgekehrt proportional zu einer unbekannten Geschwindigkeit ist. Dieser Impulszug T kann z.B. das Ausgangssignal eines nicht dargestellten Drehmelders sein.

Zu Beginn eines Decodierzyklus wird zunächst eine abgeschätzte Maximaigeschwindigkeit in einen ersten Zähler, den Abschätzungszähler 4 geladen. Die abgeschätzte Maximal geschwindigkeit ist vorgegeben durch die maximale Winkelgeschwindigkeit, die wahrscheinlich beim Drehmelder auftritt. Die äquivalente Periodendauer 53 des Impulszuges 1 für diese erste abgeschätzte Geschwindigkeit wird einem zweiten Zähler, dem Zeitgeberzähler 6 zugeführt. Diese äquivalente Periodendauer wird aus einem Speicher 8 entnommen, z.B. einem Festwertspeicher (ROM) und gibt die Periodendauer an, die der abgeschätzten Geschwindigkeit entspricht.

Wenn die äquivalente Periode 23 richtig in den Zeitgeberzähler 6 eingegeben ist, zählt dieser bis zum Ende einer Codierimpulsperiode 51 genau auf Null herunter. Wenn die äquivalente Periode nicht richtig ist, erreicht dieser Zähler den Zählerstand Null an einem Punkt 52 vor dem Ende der tatsächlichen Periode 51. In einem solchen Falle wird der Abschätzungszähler 4 um Eins herabgesetzt (neue abgeschätzte Geschwindigkeit), und der Zeitgeberzähler 6 wird mit der Periodendifferenz 54 zwischen der zunächst abgeschätzten Geschwindigkeit und der neuen abgeschätzten Geschwindigkeit geladen. Diese Periodendifferenz 54, das neue Eingangssignal für den Zeitgeberzähler 6 wird dann zu einem neuen Null-Zählerstand

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herabgezählt. Wenn der Zähler vor dem Ende der tatsächlichen Periode 51 wiederum Null erreicht, wird der Abschätzungszähler 4 wiederum um Eins herabgesetzt, und eine weitere äquivalente Periode 57 wird benutzt. Die Differenz 58 zwischen dieser neuen äquivalenten Periode und der unmittelbar davor!iegenden wird in den Zeitgeber 6 als neue Periodendifferenz 58 für das Herabzählen eingegeben.

Der Zeitgeberzähler 6 fährt fort, mit der neuen Periodendifferenz 58 auf Null herabzuzählen. Wenn das Ende der tatsächlichen Periode 51 noch nicht erreicht wurde, wird der gesamte Prozess ad infiniturn wiederholt bis der Zeitgeberzähler 6 gleichzeitig mit dem Ende der tatsächlichen Periode 51 Null erreicht. Dieses Ereignis tritt in der Darstellung gemäß Figur 5 zu einem Zeitpunkt t_n auf. Mit anderen Worten, der Abschätzungszähler 4 wird wiederum um Eins herabgesetzt, eine neue äquivalente Periode wird benutzt, und eine neue Periodendifferenz wird in den Zeitgeberzähler 6 zum Herabzählen eingegeben. Wenn das laufende Eingangssignal 62 im Zeitgeberzähler 6 gleichzeitig mit dem Auftreten 59 des Endes der tatsächlichen Periode 51 auf Null zählt, ist die laufende abgeschätzte Geschwindigkeit im Abschätzungszähler 4 die tatsächliche Geschwindigkeit. Dieser Wert auf einer Leitung 5 wird dann für die Verarbeitung auf den Ausgang gegeben. Ein Teil des Ausgangs kann ein Zwischenspeicher 10 sein, der das Ausgangssignal dieses Wertes festhält, während ein neuer Geschwindigkeitswert festgestellt oder decodiert wird.

Es folgt ein numerisches Beispiel des oben beschriebenen Verfahrens unter Bezugnahme auf die Figuren 1, 2 und 5.

Zu Beginn eines Codierzyklus oder einer Decodierperiode t_Q wird die abgeschätzte Maximal geschwindigkeit 20 z.B. als Wert 14 in den Abschätzungszähler 4 eingegeben. Die dieser Geschwindigkeit entsprechende äquivalente Periode beträgt z.B. 3Q Taktübergänge 22,

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53. Diese äquivalente Periode wird in den Zeitgeberzähler 6 eingegeben. Die Werte für die äquivalenten Perioden in diesem Beispiel gründen sich auf der Beziehung zwischen der Periode 24 und der digitalen Geschwindigkeit 26, wie in Figur 2 dargestellt ist. Diese Beziehung ist definiert durch V = ΔΧ/Ät, wobei V die digitale Geschwindigkeit, ΔΧ der Abstand der Schlitze auf dem Drehmelder und At die Periodendauer zwischen den Schlitzen bedeuten. Wenn die tatsächliche Geschwindigkeit 28 stattdessen z.B. 10 beträgt, beträgt die tatsächliche Periodendauer 30 (Figur 2) 45 Taktübergänge 60. Somit wird der Zählerstand 30 im Zeitgeberzähler 6 auf die Nullstellung 52 heruntergezählt, lange bevor die tatsächliche Periode 51 endet. Bei Nullstellung des Zeitgeber-Zählers 6 erniedrigt der Abschätzungszähler 4 seinen Eingang von 14 auf 13, was ein Dekrement von Eins bedeutet. Die Periodendifferenz 54 beträgt in diesem Beispiel drei, d.h. die Differenz zwischen 30 und 33. Diese Periodendifferenz 54 wird dann in den Zeitgeberzähler 6 geladen, und dieser zählt von drei herunter. Wenn bei 56 eine neue Null erreicht wird, ist das Ende der Periode 59 noch nicht erreicht. Die Gesamtzahl der Obergänge 55 in der Periode beläuft sich nur auf 33, was immer noch wenig gegenüber den tatsächlichen 45 Obergängen 60 ist, die einerGeschwindigkeit von 10 zugeordnet sind. Da der Zeitgeberzähler 6 die Nullstellung vor dem Ende der tatsächlichen Periode erreicht hat, wie aus dem Impulszug 55 ersichtlich ist, wird der Abschätzungszähler 4 wiederum um Eins erniedrigt, wodurch eine neue abgeschätzte Geschwindigkeit von 12 erreicht wird. Die äquivalente Periodendauer für diese neue abgeschätzte Geschwindigkeit 57 beträgt 37 bzw. eine Periodendifferenz 58 von vier gegenüber der unmittelbar vorangehenden Periode 55 von 33. Die neue Periodendifferenz 58 von Vier wird in den Zeitgeberzähler 6 eingegeben, und dieser zählt abwärts. Dieser Prozess des Zählerstandherabsetzens und Ankommens bei einer neuen Periodendifferenz wird wiederholt, bis eine Differenz 62 von Vier zur letzten äquivalenten Periode 61 von 41 addiert wird, womit man an einer neuen äquivalenten Periode 60

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von 45 ankommt. Dies entspricht selbstverständlich einer Geschwindigkeit von 10 gemä'3 der Kurve in Figur 2. Mit dieser äquivalenten Periode 60, die identisch mit der tatsächlichen Periode 51 ist, wird die Zeitgebereingabe von Vier im Zeitgeberzähler 6 gleichzeitig mit dem Auftreten des Endes der Decodierperiode 59 auf Null gezählt. Dies zeigt dann an, daß die letzte abgeschätzte Geschwindigkeit, die der letzten äquivalenten Periode 60 entspricht, die richtige für die Ausgabe ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Ausgang einen Zwischenspeicher 10 auf, in welchem die letzte richtig abgeschätzte Geschwindigkeit festgehalten wird, bis der nächste richtige abgeschätzte Geschwindigkeitswert erhalten wird. Dieses numerische Beispiel zeigt eine Decodierung der Geschwindigkeit während des Prozessablaufs. Dieser Prozess steht im Gegensatz zu den mehr üblichen Decodierungsschemata, bei denen die Geschwindigkeit erst nach ihrem tatsächlichen Auftreten ermittelt wird. Erfindungsgemäß läßt sich mit diesem Verfahren der Geschwind!gkeitsdecodierung eine fast momentane Ermittlung der Geschwindigkeiten erzielen.

Wie aus Figur 3 sofort erkennbar ist, differieren die inkrementell en Zeitgeberperioden 33 und 35 markant zwischen niedriger Geschwindigkeit 34 und hoher Geschwindigkeit 36. Die inkrementell Zeitgeberperiode 33 ist sehr kurz bei höheren Geschwindigkeitswerten 37 und wie mit 35 dargestellt ist, sehr lang bei niedrigeren Geschwindigkeitswerten 38. Diese markante Differenz zwischen den inkrementellen Zeitgeberperioden wirft ein Taktgeberproblem auf. Der Takt 9, der zum Herabzählen des Zeitgeberzählers 6 benutzt wird, muß schnell genug sein, damit kurze differenzielle Zeitperioden aufgelöst werden können. Er darf jedoch nicht so schnell sein, daß die langen Zeitperioden länger sind, als der Zeitgeberzähler 6 zählen kann. Ein großer dynamischer Geschwindigkeitsbereich erfordert daher sowohl einen schnellen Takt

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als auch einen großen inkrementell en Zeitgeberzähl er. Der schnelle Takt dient zur Anpassung an die Messung hoher Geschwindigkeiten und der große Zeitgeberzähler dient zur Anpassung an die Messung niedriger Geschwindigkeiten. Beim bevorzugten Ausführungsb'ei spiel der Erfindung läßt sich die Decodierung in Zeltintervallen ausführen, die langer als die Periode für einen Codierimpuls ist, wie in Zusammenhang mit dem vorerwähnten System beschrieben. Genauer gesagt, das Decodierintervall kann auch die Periode für 2, 4, 8 oder 16 Codierimpulsen sein. Auf diese Weise wird der dynamische Geschwindigkeitsbereich stark vergrößert, und derselbe Takt und derselbe Zeitgeberzähler können sowohl für hohe als auch für niedrige Geschwindigkeiten benutzt werden. Dies hat zur Folge, daß die Größe des ROM auf einen wirtschaftlich vertretbaren Wert begrenzt werden kann und daß trotzdem der gesamte dynamische Bereich abgedeckt werden kann. Außerdem bleibt bei diesem Prinzip die Abtastgeschwindigkeit, welches die dem Zwischenspeicher 10 zugeführte aktualisierte Geschwindigkeit ist, bis auf einen kleinen Faktor im wesentlichen konstant und eignet sich als Geschwindigkeitsinformation in Positionsregelkreisen.

Figur 4 zeigt den grundlegenden Geschwindigkeits-Decodierer 40 nach Figur 1 mit zusätzlichen Schaltelementen zur automatischen Bereichseinstellung, so daß dieselbe Taktgeber 9 und derselbe Zeitgeberzähler in einem großen Geschwindigkeitsbereich benutzt werden können. Ein logarithmischer Zähler 41 ist mit der Eingangsleitung 42 zum Empfang von Codierimpulsen 1 verbunden und erzeugt auf einer Leitung 43 ein Ausgangsimpuls nach 1, 2, 4, 8 und 16 Eingangsimpulsen. Der Decodierer 40 stellt dann das benötigte Zeitintervall für 1, 2, 4, 8 oder 16 Codierimpulse fest. Dies geschieht in der folgenden Weise. Das Ausgangssignal des logarithmischen Zählers 4t auf der Leitung 43 wird über eine Leitung 43', die die beiden Zähler 41 und 44 miteinander verbindet, einem Oktavenzähler 44 zugeführt. Der Oktavenzähler 44 ist ein Standard-Aufwärtszähler. Der Eingangsimpuls 2 auf Leitung 42 wird auch einem

tt* ·*

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RS-Flipflop 45 zugeführt, nachdem er durch ein Verzögerungsglied 46 verzögert wurde. Das RS-FlipfTop 45 ist während des einleitenden Teils der Geschwindigkeitsabschätzung des Decodierzyklus im niedrigen Zustand, d.h. während des einleitenden Zeitgebervorgangs. Sonst befindet es sich fm hohen Zustand.

Beim Start eines Decodierzyklus ist das Ausgangssignal des Flipflops 45 auf seiner Ausgangsleitung 12 anfänglich auf einem hohen Pegel, und der logarithmische Zähler 41 und der Oktavenzähler 44 werden zurückgestellt. Ein eingehender Codierimpuls auf Leitung erzeugt einen Impuls auf der Ausgangsleitung 43 des logarithmischen Zählers 41. Dadurch wird der Decodierzyklus im Hauptdecodier 40 gestartet. Dieser Impuls auf Leitung 42 stell tauch das RS-Flipflop 45 nach einer Verzögerungszeit zurück. Auf dieser Weise wird das Ausgangssignal auf Leitung 43 des logarithmischen Zählers 41 daran gehindert, den Hauptdecodierer 40 bis nach der anfänglichen Zeitgabe anzuhalten. Wenn daher die tatsächliche Geschwindigkeit größer als vorausgesetzt ist und damit auch größer als die abgeschätzte Maximalgeschwindigkeit eines Geschwindigkeitsprofils, treten mehr als ein Codierimpuls auf, bevor der Zeitgeberzähler 6 erstmalig Null erreicht hat, z.B. bei t . Mit anderen Worten, bevor bei t die anfängliche Zeitgabe abgeschlossen ist, sind mehrere Codierimpulse aufgetreten. Diese mehrfachen Codierimpulse werden in der Zwischenzeit vom Oktavenzähler 44 registriert. Nur nach der anfänglichen Zeitgabe, wenn das RS-Flipflop 45 wieder auf den hohen Pegel gesetzt wurde, kann dessen Ausgangssignal durch ein UND-Glied 14 hindurchgehen und den Hauptdecoder 40 anhalten. Das nächste Ausgangssignal des logarithmischen Zählers nach dieser anfänglichen Zeitgabe erreicht dann den Hauptdecoder 40, hält diesen und die automatische Bereichseinstellung an, setzt diese beiden und den Oktavenzähler 44 zurück und startet den gesamten Decodierzyklus noch einmal. Mit anderen Worten, Zeitgabe und Decodierung erfolgen auf einen eingehenden Codierimpuls hin, bis das Auftreten des ersten Impulses des logarithmischen Zählers nach der anfänglichen Zeitgabe für die abgeschätzte Maximalgeschwindigkeit auftritt. Dieses Ver-

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fahren unterscheidet sich von'dem Fall, bei dem keine automatische BereichseinsteTlung erfolgt und bei dem Zeitgabe und Decodierung von änem Codierimpuls zum nächsten erfolgen.

Gleichlaufend mit dem Betrieb des logarithmischen Zählers 4t und des RS-FlipfTops 45 hat der Oktavenzähler 44 die Anzahl der Ausgangsimpulse des logarithmischen Zählers auf der Leitung 43 registriert, die während des Decodierintervalls aufgetreten sind. Das Geschwindigkeits-Ausgangssignal des Hauptdecodierers 40 auf der Leitung 47 muß multipliziert werden mit 2 hoch dieser registriertenZahl, um in einem Schieberegister 48 die tatsächliche Geschwindigkeit zu erhalten. Bei einer alternativen Ausführungsform wird das Geschwindigkeits-Ausgangssignal des Hauptdecodierers 40 auf der Leitung 47 dividiert oder multipliziert, um die tatsächliche Geschwindigkeit abhängig vom Geschwindigkeitsbereich in einem Schieberegister zu erhalten. Dadurch wird die Genauigkeit der Geschwindigkeitsinformation optimiert. Wie in Figur 4 dargestellt ist, wird das Schieberegister 48 durch die Zählung bzw/ die registrierte Zahl im Oktavenzähler 44 über dessen Ausgangsleitung 49 gesteuert. Das Schieberegister 48 bewirkt die vorgenannte numerische Operation. Auf diese Weise wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die Geschwindigkeit information von einer Vielzahl von Codierimpulsperioden stammt, und es wird eine automatische Bereichseinstellung bewirkt.

Die Ausgangssignale auf den Leitungen 47 und 47' des Decoder·»: 40 stellen die Geschwindigkeit nach Größe und Vorzeichen dar. Die Größe wird wie oben erwähnt abgeleitet. Das Vorzeichen wird durch die Richtung des Drehmelderübergangs festgestellt, der den Decodierzyklus startete. Dies geschieht durch Erfassung zweier Kanäle 2 und 2¹, die den Zug von Codierimpulsen in 90° Phasenverschiebung (1 und 1') am Eingang einer Detektorschaltung 7 enthalten. Wenn, während der Decodierer in Betrieb ist, ein Übergang mit zu dem des anfänglichen Übergangs entgegengesetzten Vorzeichen auftritt,stellt der Dacodierer 40 die Geschwindigkeit auf Null und startet von neuem.

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.j Verfahren zum Geschwindigkeitserfassung, dadurch zeichnet, daß

a) periodische Signal Übergänge erzeugt werden, deren Periodendauer umgekehrt proportional zur zu messenden Geschwindigkeit

5 ist;

b) eine Abschätzung der zu messenden Geschwindigkeit vorgenommen wi rd;

c) die abgeschätzte Geschwindigkeit in eine äquivalente Periodendauer umgesetzt wird;

d) die tatsächliche Periodendauer zwischen den Signal Übergängen gemessen wird;

e) die gemessene Periodendauer mit der äquivalenten Periodendauer verglichen wird;

f) im Falle daß der Vergleich gemäß e) eine Ungleichheit ergibt, die Abschätzung der Geschwindigkeit zu einem weiteren Abschätzungswert verändert wird;

g) die Schritte c) bis f) wiederholt werden, bis der Abschätzungswert gleich der zu messenden Geschwindigkeit ist, d.h. die gemessene Periodendauer gleich der äquivalenten Periodendauer ist;

20 und

h) im Falle der Gleichheit der zu messenden Geschwindigkeit und der abgeschätzten Geschwindigkeit letztere als Ausgangssignal abgegeben wird.

2. Geschwindigkeitserfassungssystem mit einem digitalen Geber von elektrischen Signal Übergängen, deren Frequenz proportional zur zu messenden Geschwindigkeit ist, gekennzeichnet

durch

einen Eingang (2) für ein erstes elektrisches Eingangssignal; eine erste Zähleinrichtung (4), die mit dem Eingang verbunden ist und eine erste Abschätzung der zu messenden Geschwindigkeit liefert; eine Speichereinrichtung (8), die mit der ersten Zähleinrichtung verbunden ist und die Abschätzung der Geschwindigkeit in eine

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äquivalente Periodendauer umsetzt;

eine zweite Zähleinrichtung (6), die mit der Speichereinrichtung verbunden ist und von einem der äquivalenten Periodendauer entsprechenden Zählwert herunterzählt und in der ersten Zähleinrichtung eine neue Abschätzung der Geschwindigkeit bewirkt; sowie einen Ausgang (10), der mit der ersten Zähleinrichtung verbunden ist und den Wert der Abschätzung der Geschwindigkeit abgibt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung (4, 44, 46, 48) zur automatischen Bereichseinstellung aufweist, die einen Ausgangsimpuls auf ausgewählte Obergänge in einem zweiten elektrischen Eingangssignal hin erzeugt, wobei der Ausgangsimpuls dem Eingang (2) als erstes elektrisches Eingangssignal zugeführt wird.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur automatischen Bereichseinstellung folgende Teile aufweist:

einen Eingang (42) für die automatische Bereichseinstellung für die Aufnahme des zweiten elektrischen Eingangssignals; eine dritte Zähleinrichtung (41), die mit dem Eingang (42) für die automatische Bereichseinstellung verbunden ist und auf ausgewählte Obergänge im zweiten elektrischen Eingangssignal hin einen dritten Zählerausgangsimpuls erzeugt, der als das erste elektrische Eingangssignal wirkt;
eine Verzögerungseinrichtung (46), die mit dem Eingang (42) für die automatische Bereichseinstellung verbunden ist und das zweite elektrische Eingangssignal um ein vorgegebenes Zeitintervall verzögert;

eine bistabile Schaltung (45), die mit der Verzögerungseinrichtung (46) verbunden ist und das verzögerte zweite elektrische Eingangs-Signal empfängt, sowie mit der zweiten Zähleinrichtung (6) verbunden ist und ein entsprechendes bistabiles Ausgangssignal erzeugt; eine Torschaltung (14), die mit der bistabilen Schaltung und der dritten Zähleinrichtung~verbunden ist und auf das bistabile Aus-

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gangssignal hin an die erste Zähleinrichtung (4) ein Ausgangssignal abgibt;

eine vierte Zähleinrichtung (44), die mit der dritten Zähleinrichtung (41) verbunden ist und deren Ausgangsimpulse registriert, sowie mit dem Ausgang der Torschaltung zum Zwecke der Rückstellung verbunden ist; und

eine Registeranordnung (48), die mit der vierten Zähleinrichtung und dem Ausgang verbunden ist und ein Ausgangssignal abgibt, das der zu erfassenden Geschwindigkeit entspricht.