DE3428844A1 - Verfahren zum ermitteln der bewegungsrichtung eines koerpers - Google Patents

Description

• Verfahren zum Ermitteln der Bewegungsrichtung eines
• Körpers Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es z. B. aus der Zeitschrift "Elektronik" vom 19.4.1984, Seiten 97/98 bekannt ist.
• In vielen technischen Einrichtungen soll bei der Translationsbewegung eines Körpers K der Weg s oder bei einer Rotationsbewegung der Drehwinkel a in eine Zahl Z umgewandelt werden, wobei sich je nach Bewegungsrichtung eine vom Weg @ Wog .9 oder dem Drehwinkel dün L CCabhängige Erhöhung oder Verringerung der Zahl Z ergeben soll.
• Im einfachsten Fall soll ein proportionaler Zusammenhang bestehen: Z CT s oder Z = CR a.
• Hierbei sind CT und CR geeignete Konstante.
• j.
• Das Erfassen der Bewegung geschieht entweder dadurch, daß zusammen nit dem Körper K eine physikalisch erkennbare Markierung (Raster) bewegt wird, die selbstverständlich auch Bestandteil von K sein kann, wobei diese Markierung von wenigstens zwei Sensoren erfaßt wird, die als feststehend betrachtet werden können, oder dadurch, daß zusammen mit K wenigstens zwei Sensoren bewegt werden, mit denen die Relativbewegung zu einer außerhalb von K angebrachten Markierung erfaßt werden kann.
• In beiden Fällen ergeben sich Sensorsignale, die bei einer Bewegung von K laufend ihren logischen Zustand zwischen den Werten 0 und 1 ändern, so daß bei gleichbleibender Bewegungsrichtung die Anzahl der Zustandsänderungen im allgemeinen dem zurückgelegten Weg proportional ist.
• Wenn die Richtung bekannt ist, genügt ein einziges Sensorsignal; dieser Sonderfall wird hier nicht weiter betrachtet.
• In der Regel werden Markierung und Sensoren so angeordnet, daß sich zwischen zwei Sensorsignalen S1 und S2 von einem ersten bzw. einem zweiten Sensor eine Phasenverschiebung ergibt, die ein Erkennen der Bewegungsrichtung erlaubt.
• Beispiel: Wenn S1 von 0 zu 1 wechselt, ist S2 = 1 bei Vorwärtsbewegung, S2 = 0 bei Rückwärtsbewegung, und wenn S1 von 1 zu 0 wechselt, ist S2 = 1 bei Rückwärtsbewegung S2 = 0 bei Vorwärtsbewegung.
• Die Auflösegenauigkeit einer solchen Einrichtung hängt von der Dichte der Markierungswechsel ab, solange,,diese nicht die Auflösegenauigkeit der Sensoren überfordert.
• Bei den bekannten Verfahen können sich Genauigkeitsfehler bei Richtungswechseln ergeben, weil Zählimpulse noch der vor dem Wechsel bestehenden Bewegungsrichtung zugeordnet werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art bei Richtungswechseln Fehler in der Positionsbestimmung zu vermeiden.
• Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Die weiteren Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen bzw. Ausbildungen der Erfindung.
• Die Erfindung wird im folgenden näher erläutert. Ihr grundlegender Gedanke ist, daß Fehler bei Richtungswechseln vermieden werden, wenn jeder Richtungswechsel erkannt wird, bevor ein Zählvorgang stattfindet. Dazu wird in einer Weiterbildung der Erfindung grundsätzlich jeder Zählimpuls erst dann registriert, wenn die Bewegungsrichtung festgestellt ist. Die Zählimpulse werden für eine hinreichend lange Zeit verzögert oder gespeichert. In manchen Anwendungsfällen kann es aber auch erwünscht sein, die Zähl impulse im Normalfall sofort auszuwerten. Dann muß ein Kriterium gewonnen werden, das Richtungswechsel ankündigt, z. B. eine plötzliche Verlangsamung der Bewegung, und auf Grund des Kriteriums ab diesem Zeitpunkt die Auswertung der Zählimpulse umgestellt werden.
• Zur Ermittlung der Bewegungsrichtung bei jedem Zählimpuls ist zunächst festzustellen, ob der erste Sensor, der die Zählimpulse liefert, eine positive oder eine negative Flanke durchlaufen hat, dann ist festzustellen, welchen Zustand der zweite Sensor aufweist. Aus beiden Kriterien ist eine eindeutige Richtungsbestimmung ableitbar. Entweder sind in jeder Richtung alle Flanken eines Sensorsignals zu zählen, oder es sind in der einen Bewegungsrichtung nur die Übergänge von logisch 0 zu 1 eines Sensorsignals und in der anderen Richtung die Übergänge von 1 zu 0 desselben Sensorsignals zu zählen.
• Die Figur zeigt eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. (Natürlich kann die Erfindung auch in Software oder in gemischter Software/Hardware realisiert werden.) Das Signal S1 des ersten Sensors ist auf einen ersten Impulsformer IF1 geführt, der aus den positiven bzw. den negativen Flanken des Signals getrennt jeweils kurze Impulse formt. Diese werden in vier Und-Gattern AND1-4 jeweils mit dem Signal S2 des zweiten Sensors und dessen negierten Signal S2 verknüpft. An den Ausgängen von jeweils zwei Und-Gattern steht die Information für Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung an. Diese Ausgänge werden in zwei Oder-Gattern ODER1 und 2 zusammengefaßt und die Ergebnisse in einem RS-Flipflop RS-FF festgehalten, an dessen Q-Ausgang die endgültige Richtungsinformation abgreifbar ist.
• Das Signal S1 wird zum anderen verzögert, VERZ., und zwar ulllnlilldeLel i.e Zeit 1 die zur Gcwiiiuurig der iieht:uIigsinformation nötig ist, und dann in einem zweiten Impulsformer IF2 auf Flanken ausgewertet zur Gewinnung von Zählimpulsen. Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur werden je nach Richtung nur die positiven oder negativen Flanken gezählt. Dies wird erreicht durch eine Verknüpfung der Flankenimpulse mit den Ausgangssignalen des RS-Flipflops in fünften und sechsten Und-Gattern AND5/6.
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Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zum Ermitteln der Bewegungsrichtung eines Körpers, wobei Markierungen und Sensoren gegeneinander bewegt werden, mindestens ein erster der Sensoren der Bewegung proportionale Zählimpulse liefert und mindestens ein zweiter der Sensoren Impulse liefert zum Ermitteln der Bewegungsrichtung durch einen Phasenvergleich mit den Zählimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wechsel der Bewegungsrichtung festgestellt wird, bevor ein zugehöriger Zählimpuls registriert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zählimpuls erst dann registriert wird, wenn die Bewegungsrichtung festgestellt ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählimpulse um mindestens die Zeit verzögert oder gespeichert werden1 die benötigt wird, um die Bewegungsrichtung festzustellen.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bewegungsrichtung alle Flanken der Sensorsignale gezählt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Bcwegungsrichtung nur positive Flanken und in der anderen Bewegungsrichtung nur negative Flanken der Sensorsignale gezählt werden.
6. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: - die Signale (51) des ersten Sensors sind zum einen auf einen ersten Impulsformer (IF1), der aus den negativen bzw. positiven Flanken getrennte Impulse formt, zum anderen auf ein Verzögerungsglied (VERZ.) geführt; - die Ausgangssignale des ersten Inipulsformers (IF1) sind in ersten bis vierten Und-Gattern (ANDI bis 4) jeweils mit den Signalen (S2) des zweiten Sensors bzw. mit dessen negierten Signalen verknüpft; - die Ausgänge von je zwei Und-Gattern (AND1-4) sind in Oder-Gattern (ODERi und 2) verknüpft, deren Ausgangssignale auf den Set- bzw. den Resteingang eines RS-Flipflops (RS-FF) geführt sind; - am Q-Ausgang des RS-Flipflops ist die Richtungsinformation ibgi'o:ifbr; - der Ausgang des Verzögerungsgliedes (VERZ.) ist mit den Eingängen eines zweiten Impulsformers (IF2) verbunden, welcher aus den positiven bzw. negativen Flanken getrennte Impulse als Zählimpulse liefert.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des zweiten Impulsformers (IF2) jeweils mit den Signalen des Q- bzw. des Q-Ausgangs des RS-Flipflops (RS-FF) in fünften bzw. sechsten Und-Gattern (AND5/6) verknüpft sind. j.
8. 8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau: Die Signale (S1) und (S2) werden direkt oder über eine Anpassungsschaltung einer programmierbaren Steuerung, vorzugsweise einem Microcomputer, zugeführt. Dort erfolgt die Auswertung und evtl. eine weitere Verarbeitung.