DE3601197A1 - Drehgeber - Google Patents
DrehgeberInfo
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- DE3601197A1 DE3601197A1 DE19863601197 DE3601197A DE3601197A1 DE 3601197 A1 DE3601197 A1 DE 3601197A1 DE 19863601197 DE19863601197 DE 19863601197 DE 3601197 A DE3601197 A DE 3601197A DE 3601197 A1 DE3601197 A1 DE 3601197A1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
- G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
UHLANDSTRASSE mc d 7000 Stuttgart 1
- 6 -
A 46 899 b Anmelder: Lucas Industries p.l.c.
k - 176 Great King Street
14. Januar 1986 Birmingham B19 2XF
Großbrittanien
Drehgeber
Die Erfindung betrifft einen Drehgeber mit einer drehfest mit einer zu einer Drehbewegung antreibbaren Welle
kuppelbaren Scheibe, die mit einer Reihe von in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Markierelementen versehen
ist, mit relativ zu der Scheibe feststehenden Sensorexnrxchtungen zur Erzeugung elektrischer Signale
in Abhängigkeit vom Vorbeilaufen der Markierelemente bei sich drehender Scheibe und mit Auswerteeinrichtungen
zum Verarbeiten der elektrischen Signale der Sensorexnrxchtungen zur Erzeugung einer Anzeige der Drehgeschwindigkeit
und der Drehrichtung der Welle.
Es ist.bekannt, an einer Scheibe (einem Rad), welche
von einer Welle angetrieben wird, Zähne in unregelmäßigen Abständen vorzusehen, die von einem Sensor
erfasst werden, wenn sie diesen passieren. Anhand des von dem Sensor gelieferten Ausgangssignals ist es dabei
möglich, die Drehrichtung der Welle zu bestimmen. Ein Beispiel für einen derartigen Drehgeber findet
sich in der GB-PS 15 91 37 6. Es ist ebenfalls bekannt, am Umfang einer von einer Welle angetriebenen Scheibe
eine Reihe von (in Umfangsrichtung) in regelmäßigen Abständen voneinander angeordnetenZähne anzubringen
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und einen Sensor zu verwenden, um das Vorbeilaufen der Zähne an diesem zu erfassen. Das Ausgangssignal des
Sensors liefert in diesem Fall eine Anzeige der Drehgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Welle.
Ferner ist in der US-PS 43 70 614 ein Drehgeber beschrieben, mit dessen Hilfe die Drehgeschwindigkeit
und die Drehrichtung einer Welle bestimmt werden können. Zu diesem Zweck sind an einer Scheibe,die von der Welle,
angetrieben wird, eine Reihe von Zähnen in regelmäßigen Abständen angeordnet. Außerdem sind zwei Sensoren vorgesehen,
welche das Vorbeilaufen der Zähne erfassen und welche in einem Abstand voneinander angeordnet sind,
der gleich einem Viertel der Zahnteilung ist. Die von den Sensoren erzeugten Signale werden dann derart ausgewertet,
daß eine Anzeige der Drehrichtung der Welle erhalten wird, während das Signal, welches von einem
der Sensoren geliefert wird, dazu verwendet werden kann, eine Anzeige der Drehgeschwindigkeit der Welle
zu erzeugen. Dieses System ist jedoch insofern nachteilig, als zwei Sensoren benötigt werden, welche relativ
zueinander und zu der Scheibe sehr sorgfältig positioniert werden müssen.
Λ Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Drehgeber der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß
auf besonders einfache Weise eine Anzeige der Drehgeschwindigkeit und der Drehrichtung einer zu einer Drehbewegung
angetriebenen Welle erhalten wird.
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Diese Aufgabe wird bei dem Drehgeber der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
die Markierelemente eine erste Serie von Markierelementen und eine zweite Serie von Markierelementen umfassen,
daß die Markierelemente jeder der Serien gleiche Winkelabstände voneinander aufweisen, daß die
Markierelemente beider Serien alternierend aufeinanderfolgen, daß die Markierelemente der einen Serie unterschiedliche
Abstände von den ihnen jeweils benachbarten Markierelementen der anderen Serie aufweisen,
und daß die Sensoreinrichtungen einen einzigen Sensor umfassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
von Unteransprüchen.
Ein Drehgeber gemäß der Erfindung eignet sich besonders für ein Fahrzeug-Getriebesystem, in welchem er
benötigt wird, um zur Steuerung bzw. Regelung des Übersetzungsverhältnisses die Drehrichtung der Abtriebswelle eines Getriebes zu bestimmen, welches Teil des
Getriebesysteius ist, und um außerdem die Vorwärts-Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs zu bestimmen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigen:
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Fig. | 2 | und |
Fig. | 3 | |
Fig. | 4 | bis |
Fig. | 6 |
Fig. 1 eine vergrößerte Abwicklung des Umfangs einer mit Zähnen versehenen Scheibe und
einen zugeordneten Sensor;
Impulsdiagramme des Sensorausgangssignals für die beiden Drehrichtungen
der Scheibe gemäß Fig. 1;
der Scheibe gemäß Fig. 1;
drei verschiedene Impulsfolgen,wie sie
am Ausgang von dem Sensor zugeordneten
Auswerteeinrichtungen auftreten können, und
am Ausgang von dem Sensor zugeordneten
Auswerteeinrichtungen auftreten können, und
Fig. 7 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Auswerteeinrichtungen
für die Ausgangssignale des Sensors
eines Drehgebers gemäß der Erfindung.
für die Ausgangssignale des Sensors
eines Drehgebers gemäß der Erfindung.
Im einzelnen zeigt Fig. 1 eine Abwicklung des Umfangs einer Code-Scheibe,welche das Hauptelement eines erfindungsgemäßen
Drehgebers bildet und beispielsweise auf der Abtriebswelle eines (Fahrzeug-)Getriebes sitzt.
Aus der Abwicklung wird deutlich, daß die Scheibe am Umfang zwei Serien von Zähnen trägt, wobei die Zähne
der ersten Serie mit dem Bezugszeichen 11 bezeichnet
und in gleichen Winkelabständen am Umfang der Scheibe angeordnet sind und wobei die Zähne der zweiten Serie
mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet und ebenfalls im
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gleichen Winkelabstand am Umfang der Scheibe angeordnet sind. Die Zähne 11,12 der beiden Serien sind alternierend
am Umfang der Scheibe vorgesehen, wobei jedoch der Abstand zwischen einem Zahn der einen Serie und dem
benachbarten Zahn der anderen Serie jeweils verschieden ist. Außerdem sind die Zähne 11 der ersten Serie breiter
als die Zähne 12 der zweiten Serie, und es ist dafür gesorgt, daß die Breite der kleineren und der größeren
Zwischenräume jeweils gleich der Breite der kleineren und der größeren Zähne ist.
Der Scheibe ist ein mit Wirbelströmen arbeitender Sensor 13 zugeordnet, der jeweils dann ein elektrisches
Signal liefert, wenn sich eine Zahnflanke daran vorbeibewegt. In Fig. 1 liegt der Sensor 13 einer Zahnlücke
bzw. einem Zwischenraum zwischen zwei Zähnen 11,12 gegenüber. Ferner sind in Fig. 1 zwei Pfeile eingezeichnet,
welche die Dreh- bzw. Bewegungsrichtung der Scheibe bezüglich des Sensors 13 andeuten, wobei der
Pfeil F die Richtung beim Vorwärtslauf anzeigt, während der Pfeil R die Richtung beim Rückwärtslauf anzeigt.
Wenn sich die Scheibe ausgehend von der in Fig. 1 gezeigten Position vorwärts dreht, passiert zunächst
die vordere Flanke eines der Zähne 11 den Sensor 13
und anschließend die hintere Flanke dieses Zahns. Danach folgt die vordere Flanke des nachfolgenden
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Zahnes 12. Als Ausgangssignal des Sensors 13 ergibt sich somit die in Fig. 2 gezeigte Impulsfolge. Wenn
sich andererseits die Scheibe rückwärts dreht, dann ist die erste Flanke, welche den Sensor 12 passiert,
die (bezogen auf die Drehrichtung) vordere Flanke eines Zahnes 12, auf die die hintere Flanke desselben
Zahns und dann die vordere Flanke des nächsten Zahnes 11 folgt. Die Impulsfolge am Ausgang des Sensors entspricht
folglich der Darstellung gemäß Fig. 3.
Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die ansteigenden Flanken des Impulssignals jeweils gleiche Abstände voneinander
haben, was darauf zurückzuführen ist, daß die Zwischenräume zwischen den Zähnen die Breite der Zähne widerspiegeln.
Aus Fig. 3 wird deutlich, daß das Zeitintervall zwischen den ansteigenden Flanken der Impulse
variabel ist. Diese Tatsache kann ausgewertet werden, um die Drehrichtung der Scheibe zu bestimmen.
Die von dem Sensor 13 erhaltenen Signale werden zur
Auswertung zunächst einem weiter unten noch zu beschreibenden Flip-Flop zugeführt, welches seinen Zustand
jeweils bei Eintreffen einer ansteigenden Impulsflanke vom Ausgang des Sensors 13 ändert. Wenn
sich die Scheibe vorwärts dreht, ergibt sich folglich am Ausgang des Flip-Flops die in Fig. 4 gezeigte Impulsfolge,
wobei das Tastverhältnis 1 ist. Wenn sich die Scheibe rückwärts dreht, können zwei verschiedene
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Impulsfolgen erhalten werden, wie sie in Fig. 5 und gezeigt sind, und zwar in Abhängigkeit davon, welche
ansteigende Impulsflanke zuerst bei dem Flip-Flop eintrifft. Das Tastverhältnis des Signals gemäß Fig. 5
ist dabei 0,5, während das Tastverhältnis des Signals gemäß Fig. 6 2 ist. Um eine zuverlässige Anzeige der
Drehrichtung zu erhalten, ist es daher erforderlich, die Ausgangssignale des Flip-Flops einer Schaltung zuzuführen,
die zwischen den beschriebenen Signalen unterscheiden kann und die ein oder mehrere entsprechende
Ausgangssignale liefern kann. Eine derartige Schaltung
ist in Fig. 7 gezeigt, wo auch das Flip-Flop dargestellt ist, welches die Signale empfängt, die vom Sensor 13
geliefert werden.
Im einzelnen besitzt die Schaltung gemäß Fig. 7 eine positive Zuleitung 14 und eine negative Zuleitung 15
zum Verbinden mit einer Gleichspannungsquelle, die beim Ausführungsbeispiel eine Spannung von +12 V liefert.
Ein Eingang 16 der Schaltung ist mit dem Drehgeber bzw. mit dem Sensor 13 verbunden, und ein Widerstand R1
liegt zwischen der Leitung 14 und dem Eingang 16. Der
Eingang 16 ist ferner mit dem Takteingang eines D-Flip-Flops
in Form einer integrierten Schaltung IC1 verbunden, wobei der Takteingang des Flip-Flops IC1
mit dessen invertierendem Ausgang Q verbunden ist.
Der nicht invertierende Ausgang"Q des Flip-Flops IC1
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ist über einen Widerstand R4 mit einem Komparator IC2 verbunden, dessen Zweck darin besteht, sicherzustellen,
daß ein Ausgangsimpuls von 12V erhalten wird. Der
Ausgang des !Comparators IC2 ist mit der Leitung 14 über einen Widerstand R5 und mit dem einen Anschluß
eines Widerstandes R6 verbunden, dessen anderer Anschluß mit der einen Platte eines Kondensators C1 verbunden
ist . Die zweite Platte des Kondensators C1 ist mit der Leitung 15 verbunden. Der Kondensator C1
besitzt eine beträchtliche Kapazität und wird auf eine Spannung aufgeladen, welche von dem Verlauf der
Impulsfolge am Ausgang des Komparators IC2 abhängig ist, wobei die Impulsfolgen am Ausgang des Komparators
C2 die in Fig. 4, 5 und 6 gezeigte Form haben können. Die in Fig. 4 gezeigte Impulsfolge bewirkt aufgrund
der Tatsache, daß die Impulse und die Impulspausen jeweils gleich breit sind (Tastverhältnis 1) das
Ansteigen der Spannung über dem Kondensator C1 auf etwa 6 V. Bei der Impulsfolge gemäß Fig. 5 ergibt
sich über dem Kondensator C1 eine Spannung von etwa 3 V, während bei der Impulsfolge gemäß Fig. 6 über
dem Kondensator C1 eine Spannung von etwa 9 V erhalten wird. Die übrigen Teile der Schaltung gemäß Fig. 7 dienen
dazu, die verschiedenen Spannungen zu unterscheiden und außerdem eine Anzeige zu liefern, wenn die Scheibe
sich im Ruhezustand befindet.
Die SPannuna über dem Kondensator C1 wird an zwei
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Komparatoren IC3 und IC4 angelegt, deren gemeinsame Ausgänge Kollektorausgänge sind, welche miteinanderverbunden
sind. Dabei ist jedem Komparator IC3, IC4 eine Bezugsspannungsquelle mit einem Potentiometer
zugeordnet, und die Bezugsspannung für den Komparator
IC4 wird so eingestellt, daß das Ausgangssignal dieses
Komparators den Pegel "niedrig" hat, wenn die Gleichspannung über dem Kondensator C1 größer als etwa 8 V
ist. Die Bezugsspannung für den Komparator IC3 wird so eingestellt, daß ein Ausgangssignal den Pegel "niedrig"
hat, wenn die Spannung über dem Kondensator C1 kleiner als etwa 4 V ist. Das zusammengefasste Ausgangssignal
der beiden Komparatoren liegt also auf dem Pegel "niedrig" , falls die Spannung über dem Kondensator C1 nicht
zwischen 4 und 8 V liegt. Wenn das Ausgangssignal "hoch" ist, wird ein Transistor TR1 leitend gesteuert, was
das Aufleuchten einer Leuchtdiode Di zur Folge hat, die anzeigt, daß sich die Scheibe vorwärts dreht. Wenn
das zusammengefasste Ausgangssignal der Komparatoren IC3, IC4 "niedrig" ist, bedeutet dies, daß sich die
Scheibe rückwärts dreht; der genannte Schaltzustand kann aber auch bedeuten, daß die Scheibe sich im Ruhezustand
befindet bzw. still steht. Es ist daher erforderlich, zu prüfen, ob die Scheibe still steht,
und dies wird mit Hilfe der restlichen Teile der Schaltung gemäß Fig. 7 erreicht.
Der Eingang 16 ist mit der einen Platte eines Konden-
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sators C2 verbunden, dessen andere Platte über einen
Widerstand R7 mit der Leitung 15 verbunden ist, wobei der Kondensator C2 und der Widerstand R7 ein Differenzierglied
bilden. Der Verbindungspunkt der beiden Bauelemente ist mit der Basis eines Transistors TR2 verbunden,
die außerdem über eine Diode D2 mit der Leitung 15 verbunden ist. Der Transistor TR2 wird folglich nur
dann leitend gesteuert, wenn positive Impulse an seiner Basis erscheinen. Der Ermitter des Transistors TR2 ist
mit der Leitung 15 verbunden, während der Kollektor über die Serienschaltung zweier Widerstände R8, R9 mit
der Leitung 14 verbunden ist. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist dabei mit der einen Platte eines
Kondensators C3 verbunden, dessen andere Platte mit der Leitung 15 verbunden ist. Wenn der Transistor TR2
gesperrt ist, wird der Kondensator C3 über den Widerstand R9 auf die volle Speisespannung aufgeladen. Wenn
jedoch der Transistor TR2 leitend gesteuert wird, dann wird der Kondensator C3 teilweise entladen. Die Spannung
über dem Kondensator C3 wird von einem weiteren Komparator IC5 abgetastet, an dessen anderem Eingang
mittels eines Potentiometers eine Bezugsspannung eingestellt wird, die dafür sorgt, daß das Ausgangssignal
des Komparators IC5 "niedrig" ist, wenn der Kondensator C3 voll aufgeladen ist, d.h. wenn sich die Scheibe
nicht dreht. In der Praxis muß sich die Scheibe mit der sogenannten Grenzgeschwindigkeit drehen, bei der
die Spannung über dem Kondensator C3 ausreichend abgesenkt wird, ehe das Ausgangssignal des Komparators
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IC5 auf den Pegel "hoch" geht. Der Komparator IC5 ist dabei mit einem Rückkopplungszweig ausgestattet/ der
für die erforderliche Hysterese sorgt.
für die erforderliche Hysterese sorgt.
Der Ausgang des !Comparators IC5 ist über einen Widerstand
mit der Leitung 14 und außerdem direkt mit den
beiden Eingängen eines NAND-Gatters IC6 verbunden,
dessen Ausgangssignal der Steuerung eines Transistors TR3 dient, der im leitenden Zustand das Aufleuchten
einer Leuchtdiode D3 bewirkt, welche anzeigt, daß die Scheibe still steht.
beiden Eingängen eines NAND-Gatters IC6 verbunden,
dessen Ausgangssignal der Steuerung eines Transistors TR3 dient, der im leitenden Zustand das Aufleuchten
einer Leuchtdiode D3 bewirkt, welche anzeigt, daß die Scheibe still steht.
Um ein Signal zu erhalten, welches die Rückwärtsdrehung
der Scheibe anzeigt, werden die zusammengefassten Ausgänge der Komparatoren IC3 und IC4 mit den
beiden Eingängen eines NAND-Gatters IC7 verbunden,
dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines weiteren
NAND-Gatters IC8 verbunden ist. Der andere Eingang
dieses Gatters ist mit dem Ausgang des !Comparators
IC5 verbunden, und das Ausgangssignal des NAND-Gatters IC8 ist daher "niedrig", wenn sich die Scheibe rückwärts dreht. Der Ausgang des NAND-Gatters IC8 ist mit den Eingängen eines weiteren NAND-Gatters IC9 verbunden, und letzteres dient der Steuerung eines Transistors TR4, der im leitenden Zustand eine Leuchtdiode D4 ansteuert, deren Leuchten anzeigt, daß sich die Scheibe rückwärts dreht.
dessen Ausgang mit dem einen Eingang eines weiteren
NAND-Gatters IC8 verbunden ist. Der andere Eingang
dieses Gatters ist mit dem Ausgang des !Comparators
IC5 verbunden, und das Ausgangssignal des NAND-Gatters IC8 ist daher "niedrig", wenn sich die Scheibe rückwärts dreht. Der Ausgang des NAND-Gatters IC8 ist mit den Eingängen eines weiteren NAND-Gatters IC9 verbunden, und letzteres dient der Steuerung eines Transistors TR4, der im leitenden Zustand eine Leuchtdiode D4 ansteuert, deren Leuchten anzeigt, daß sich die Scheibe rückwärts dreht.
Die Schaltung gemäß Fig. 7 liefert also eine optische
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Anzeige, bei der die Diode D1 leuchtet, wenn sich die
Scheibe vorwärts dreht, bei der die Diode D3 leuchtet, wenn die Scheibe still steht und bei der die Diode D4
leuchtet, wenn sich die Scheibe rückwärts dreht. Während die Dioden für eine optische Anzeige vorgesehen
werden können, würden bei einem Getriebe-Steuersystem entsprechende Steuersignale erzeugt.
Das Ausgangssignal des Komparators IC2 ist eines der
drei verschiedenen Signale gemäß Fig. 4,5 und 6. Die Abständen zwischen den Vorderflanken der Impulse jeder
dieser Impulsfolgen sind gleich. Dasselbe gilt auch für die Rückflanken, und die Länge der Abstände ist
lediglich von der Drehzahl der Scheibe abhängig. Es ist also lediglich erforderlich, das Zeitintervall
zwischen zwei ansteigenden Impulsflanken zu messen, und dies kann geschehen, indem man die positiven Flanken
zum Löschen und Starten eines Zählers 17 verwendet, der die Impulse zählt, die von einem entsprechenden
Taktgeber 18 erzeugt werden, wobei der Zählerstand jeweils vor dem Löschvorgang in einer geeigneten Speicherschaltung
19 abgespeichert wird. Der abgespeicherte Zählerstand entspricht dabei der Durchschnittsgeschwindigkeit
der Scheibe zwischen zwei positiven Impulsflanken.
Für die Auswertung der Impulsfolgen vom Ausgang des Sensors kann anstelle der Schaltung gemäß Fig. 7 ein
Mikroprozessor verwendet werden,welcher geeignet ist,
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sowohl positive wie auch negative Impulsflanken zu erfassen. Wenn sich die Scheibe vorwärts dreht, haben
die positiven Flanken der Impulse der in Fig. 2 gezeigten Impulsfolge jeweils denselben Abstand voneinander,
so daß es unter Verwendung des Taktgebers des Mikroprozessors möglich ist, ein Geschwindigkeitsbzw. Drehzahlsignal zu erzeugen. Wenn sich die Scheibe
rückwärts dreht, haben die positiven Impulsflanken unterschiedliche Abstände voneinander. Für das Erfassen
der Rückwärtsdrehung der Scheibe kann der Mikroprozessor jedoch so ausgebildet werden, daß er die
negativen Impulsflanken erfasst, welche ebenfalls wieder gleiche Abstände voneinander haben.
Im Speicher des Mikroprozessors ist ein Bit abgespeichert, welches als "negative Flagge" bezeichnet
wird, und wenn dieses Bit auf "1" gesetzt wird,spricht
der Prozessor auf negative Flanken an, während er auf positive Flanken anspricht, wenn das Bit auf "0" gesetzt
ist.
Es soll angenommen werden, daß die die Scheibe tragende Welle sich aus dem Stillstand rückwärts zu drehen
beginnt, so daß dem Eingang des Prozessors die in Fig. 3 gezeigte Impulsfolge zugeführt wird. In diesem
Fall ist die "negative Flagge" nicht gesetzt, so daß der Prozessor auf die positiven Flanken bei 0,2,4,6 usw.
anspricht. Mit dem Takt des Taktgenerators zeichnet der Prozessor die Zeiten auf, zu denen die genannten
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Flanken auftreten und berechnet drei Intervalle in folgender Weise:
Zeit für Flanke 2 - Zeit für Flanke 0 = altes Intervall (OP) Zeit für Flanke 4 - Zeit für Flanke 2 = Intervall (P)
Zeit für Flanke 6 - Zeit für Flanke 4 = neues Intervall (NP).
Anschließend prüft der Prozessor, ob folgende Bedingung
erfüllt ist:
OP + NP
= P
Für den Fall einer Rückwärtsdrehung ist diese Bedingung nicht erfüllt; sie wäre aber bei einer Vorwärtsdrehung
der Scheibe erfüllt, wie sich aus dem Iitipulsdiagramm
gemäß Fig. 2 ableiten lässt. Der Mikroprozessor geht in dem angenommenen Fall davon aus, daß sich die
Scheibe rückwärts dreht,und die "negative Flagge" wird
auf "1" gesetzt. Die zu diesem Zeitpunkt gespeicherten Intervalle betreffen nunmehr jedoch die falsche Drehrichtung,
und daher wird im Speicher eine Flagge "Warten" gesetzt, und die Werte für das Intervall (P) und das
alte Intervall (OP) werden auf einen beliebig gewählten Maximalwert gesetzt, der der niedrigsten Geschwindigkeit
entspricht, bei der eine Drehung der Scheibe noch erfasst werden kann. Sobald die Werte für alle drei
Intervalle gegen die tatsächlich ermittelten Werte ausgewechselt sind, wird die Flagge "Warten" gelöscht
und die Geschwindigkeitsberechnung durchgeführt. Diese
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Vorgänge wiederholen sich jedesmal, wenn sich die Drehrichtung der Scheibe ändert.
Zum Berechnen der Geschwindigkeit wird der Wert 1/ Intervall für die Vorwärtsdrehung und -1/Intervall für
die Rückwärtsdrehung verwendet.
Wenn sich die Scheibe mit konstanter Geschwindigkeit dreht, dann gilt OP = NP, und eine Prüfung der Drehrichtung
könnte durch Vergleichen von NP mit P erfolgen. Während einer Beschleunigung und einer Abbremsung wird
davon ausgegangen, daß die Beschleunigung bzw. Abbremsung über drei Perioden konstant ist. In der Praxis
ist eine exakte Gleichheit der Perioden bzw. Intervalle unwahrscheinlich, und da es schwierig ist, in
einem Programm die Funktion "etwa gleich" zu beschreiben, wird in der Praxis das "Intervall" daraufhin geprüft,
ob es zwischen folgenden Werten liegt:
ορ+νσΛ 1 , -
J und
Leerseite -
Claims (1)
- HOEGER1 STELLRECHT & PARTNER 36Q1197PATENTANWÄLTE
UHLANDSTRASSE 14 c · D 7O0O STUTTGART 1A 46 899 b Anmelder: Lucas Industries p.l.c.k - 176 Great King Street14. Januar 1986 Birmingham B19 2XFGroßbritannienPatentansprücheDrehgeber mit einer drehfest mit einer zu einer Drehbewegung antreibbaren Welle kuppelbaren Scheibe, die mit einer Reihe von in ümfangsrichtung aufeinanderfolgenden Markierelementen versehen ist, mit relativ zu der Scheibe feststehen- V> den Sensoreinrichtungen zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit vom Vorbeilaufen der Markierelemente bei sich drehender Scheibe und mit Auswerteeinrichtungen zum Verarbeiten der elektrischen Signale der Sensoreinrichtungen zur Erzeugung einer Anzeige der Drehgeschwindigkeit und der Drehrichtung der Welle, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierelemente eine erste Serie von Markierelementen (11) und eine zweite Serie von Markierelementen (12) umfassen, daß die Markierelemente (11,12) jeder der Serien gleiche Winkelabstände voneinander aufweisen, daß die Markierelemente (11,12) beider Serien alternierend aufeinanderfolgen, daß die Markierelemente (11,12) der einen Serie unterschiedliche Abstände von den ihnen jeweils benachbarten Markierelementen der anderen Serie aufweisen, und daß die Sensoreinrichtungen einen einzigen Sensor (13) umfassen.-2- ifA 46 899 bk - 176 - 2 -14. Januar 19862. Drehgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierelemente in Form von Zähnen (11, 12) ausgebildet sind und daß der Sensor (13), wenn er von den Flanken eines Zahns (11,12) passiert wird, ein ansteigendes und ein abfallendes Signal erzeugt.3. Drehgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (11) der ersten Serie breiter sind als die Zähne (12) der zweiten Serie, daß dier breiteren Zwischenräume zwischen den Zähnen (11,! 12) dieselbe Breite wie ein Zahn (11) der erstenSerie haben und daß die schmaleren Zwischenräume zwischen den Zähnen (11,12) dieselbe Breite wie ein Zahn (12) der zweiten Serie haben.4. Drehgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtungen ein Flip-Flop (IC1) umfassen, dem die elektrischen Signale des Sensors (13) zuführbar sind und welches lediglich auf jede zweite Signaländerung anspricht, und daß das Ausgangssignal des Flip-Flops (IC1) jeweils eine von drei verschiedenen Impulsfolgen ist, von denen die erste eine Impulsfolge mit einem Tastverhältnis von 1:1 ist und erhalten wird, wenn sich die Welle in der einen Drehrichtung dreht, und von denen die zweite und die dritte unterschiedliche Impulsfolgen sind, die sich ergeben, wenn die Welle in der entgegengesetzten Drehrichtung gedreht wird, und deren Tastverhältnisse 2:1 bzw. 1:2 sind.A 46 899 bk - 176 - 3 -14. Januar 19865. Drehgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtungen einen ersten Kondensator (C1) aufweisen, welcher in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis der jeweiligen Impulsfolge auf eine zugeordnete Spannung aufladbar ist.6. Drehgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Komparator (IC3) und ein zweiter Komparator (IC4) vorgesehen sind, die auf die Spannung über dem ersten Kondensator (C1) ansprechen und deren Ausgänge miteinander und mit einer ersten Anzeigeeinrichtung (TRI7 D1) verbunden sind, und daß die Bezugsspannungen für die beiden Komparatoren (IC3, IC4) derart gewählt sind, daß die erste Anzeigeeinrichtung (TR1, D1) eine Anzeige liefert, wenn das Tastverhältnis im wesentlichen 1:1 beträgt.7. Drehgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Kondensator (C3) vorgesehen ist, daß Einrichtungen (14,15,R9) zum Aufladen des zweiten Kondensators (C3) vorgesehen sind, daß ein Transistor (TR2) vorgesehen ist, durch den der zweite Kondensator (C3), wenn dieser Transistor (TR2) leitend gesteuert ist, entladbar ist, daß Schaltungseinrichtungen (C2, R7, D2) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Transistor (TR2) bei jeder zweiten Signaländerung des von dem Sensor (13) erzeugten Signals leitend steuerbar ist,-4-A 46 899 bk - 176 - 4 -14. Januar 1986daß ein dritter Komparator (IC5) vorgesehen ist, welcher auf die Spannung über dem zweiten Kondensator (C3) anspricht, daß Einrichtungen zum Erzeugen einer Bezugsspannung für den dritten Komparator (IC5) vorgesehen sind, derart, daß das Ausgangssignal des dritten Komparators einen niedrigen Pegel hat, wenn die Welle still steht, und daß eine zweite Anzeigeeinrichtung (TR3, D3) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des dritten Komparators (IC5) einschaltbar ist, wenn die Welle still steht.8. Drehgeber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Anzeigeeinrichtung (TR4, D4) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Komparatoren (IC3, IC4, IC5) einschaltbar ist,wenn sich die Welle in der anderen Drehrichtung dreht.9. Drehgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zähler vorgesehen ist, welcher auf jede zweite Änderung des Signals am Ausgang des Flip-Flops (IC1) anspricht, daß ein Taktgeber zur Zuführung von Impulssignalen zu dem Zähler vorgesehen ist, und daß eine Speicherschaltung vorgesehen ist, in der der Zählerstand des Zählers, welcher der Drehgeschwindigkeit der Welle entspricht, jeweils vor dem Löschen des Zählers abspeicherbar ist.-5-A 46 899 bk - 176 - 5 -14. Januar 19861O. Drehgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mikroprozessoreinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe zunächst die Zeitintervalle zwischen jeder zweiten Änderung des Signals des Sensors auswertbar sind, um festzustellen, ob das jüngste Zeitintervall zwischen den jeweils zweiten Änderungen des Signals im wesentlichen gleich dem Mittelwert der beiden vorangegangenen Zeitintervalle ist, und um zu entscheiden, ob die Drehgeschwindigkeit der Welle in Abhängigkeit von der länge diesesZeitintervalls zu bestimmen ist, oder ob es in Abhängigkeit von der Länge des Zeitintervalls zwischen den jeweils ersten Änderungen des Signals zu berechnen ist.
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---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
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