DE4038284A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der position und bewegungsrichtung eines translatorisch und/oder rotatorisch bewegten teils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Position und der Bewegungsrichtung eines transla­ torisch und/oder rotatorisch bewegten Teils eines Aggregates nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, translatorisch und/oder rotatorisch bewegte Teile eines von einem Drehantrieb betätigten Aggregates derart zwischen zwei Wegendpunkten zu bewegen, daß die Teile zwischen den Endpunkten eine beliebige Anzahl Bewegungen in entgegengesetzten Bewegungsrichtungen durchführen können. Die Teile können zwischen den Wegendpunkten beliebig oft ange­ halten werden. Eine Ermittlung der Position und der Bewegungsrichtung dieser Teile zwischen den Endpunkten ist insbesondere im Bereich der Endpunkte von Bedeu­ tung.

Falls die Konstruktion und/oder die Verwendung dieser Teile eine direkte Überwachung des Weges und der Bewegungsrichtung nicht ermöglichen, ist es erforder­ lich entsprechende Informationen unter Verwendung der Getriebeparameter zu ermitteln.

Ein Drehantrieb eines Aggregates steht mit dessen translatorisch oder rotatorisch bewegten Teilen in einer eindeutigen mechanischen Beziehung, die es erlaubt, aus der Differenz der Anzahlen gegenläufiger Umdrehungen eines Drehantriebes den zurückgelegten Weg und damit die Endposition dieser Teile zu ermitteln.

Eine derartige Technik ist insbesondere für Bauelemen­ te von Bedeutung, die Öffnungen verschließen. Beim Verschluß einer Öffnung durch ein Verschlußelement ist es aus Sicherheitsgründen häufig erforderlich, daß vor Erreichen der Verschlußstellung der Antrieb beim Auftreten eines bestimmten Widerstandes gestoppt werden kann. Diese Sicherheitsvorkehrung ist insbeson­ dere erforderlich, wenn die Gefahr besteht, daß beim Verschließen der Öffnung Menschen verletzt werden können.

Als Beispiel sei auf den Betrieb von Fenstern und Schiebedächern in Kraftfahrzeugen hingewiesen. Fenster und Schiebedächer sind translatorische bewegte Teile eines von einem Drehantrieb betätigten Aggregates. Fenster und Schiebedächer können zwischen der Öff­ nungs- und Verschlußstellung beim Betrieb eines Fahrzeuges beliebig oft hin und her bewegt werden. Ein Gefahrenmoment tritt kurz vor der Schließstellung des Fensters bzw. des Schiebedaches ein. Körperteile eines Menschen können eingeklemmt werden und es ist unbe­ dingt erforderlich, um Verletzungen auszuschalten, daß bei Auftreten eines Widerstandes der Antrieb abge­ schaltet wird. Diese Sicherheitsvorkehrung ist aber lediglich innerhalb eines vorbestimmten Bewegungshubes erforderlich und um diesen Bewegungshub in eindeutiger Weise festzulegen, ist die Ermittlung der Position des Fensters bzw. des Schiebedaches erforderlich.

Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen die entsprechenden Informationen vom Drehantrieb abgelei­ tet werden. Dabei werden vom Drehantrieb unter Verwen­ dung zweier Sensoren Impulse erzeugt. Der eine Sensor nimmt Zählimpulse auf, aus denen die Anzahl der Umdrehungen des Drehantriebes ermittelt werden und der andere Sensor wird dazu verwendet, Drehrichtungsinfor­ mationen abzugeben.

Die Sensoren stehen mit Rechnern beispielsweise mit Mikrocomputern in Verbindung und der Microcomputer gibt entsprechende Steuersignale vor Schaltung des Drehantriebes ab.

Diese bekannte Betriebsweise hat den Nachteil, daß in den Drehantrieb zwei Sensoren eingebaut werden müssen. Um eine möglichst genaue Positionsangabe zu erzielen, muß ein hochgenaues Sensorsystem vorgesehen werden, das eine Umdrehung des Drehantriebes beispielsweise des Fensterhebermotors in mehrere Teilbereiche unter­ teilt, so daß insgesamt eine aufwendige und damit in der Herstellung teure Sensoreinrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens vorgesehen werden muß.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und Vorrichtungen zur Erfassung der Position und Bewegungsrichtung eines translatorisch und/oder rotatorisch bewegten Teils eines Aggregates der eingangs genannten Gattung anzugeben, die bei hohem Auflösungsvermögen der Positions- und Bewegungs­ richtungserkennung nur eine Sensoreinrichtung erfor­ derlich machen und somit einen geringen Herstellungs­ aufwand erfordern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kenn­ zeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht sowohl eine Positions- als auch eine Bewegungsrichtungerkennung mit nur einem Sensor, der bewegungsproportionale Impulse abgibt, die Bewegungsrichtungsinformationen entfalten und somit direkt weiterverarbeitet werden können.

Vom Drehantrieb wird pro volle Umdrehung eine vorbe­ stimmte Anzahl Zählimpulse in drehrichtungscodierten Impulsfolgen erzeugt. Diese werden einem Rechner, insbesondere einem Microcomputer zugeführt und in diesem in Abhängigkeit von der codierten Richtungsin­ formation addiert oder subtrahiert. Auf diese Weise kann die Differenz der Anzahlen gegenläufiger Umdre­ hungen des Drehantriebes ermittelt werden und damit wegen der feststehenden Parameter des Drehantriebes die Position des bewegten Teiles. Diese Information kann dann in gewünschter Weise zur Steuerung des Betriebes verwendet werden. Mit besonderem Vorteil werden die Impulsfolgefrequenzen der Impulsfolgen zur Ermittlung der Richtungsinformation mit zwei vorgege­ benen Impulsfolgefrequenz-Mustern verglichen.

Eine einfache Auswertung kann dadurch erfolgen, daß einseitige Zählimpulse erzeugt und deren Flanken gezählt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, pro Umdrehung des Drehantriebes insgesamt sechs, auf drei Impulsfolgen verteilte Zählimpulse gleicher Impulsdauer derart zu erzeugen, daß in einer Drehrichtung des Drehantriebes in einem ersten Drehwinkelbereich ein Zählimpuls, in einem zweiten Drehwinkelbereich eine Impulsfolge mit zwei Zählimpulsen und in einem dritten Drehwinkelbe­ reich eine Impulsfolge mit drei Zählimpulsen mit gleichen Impulsdauern zwischen den Impulsfolgen und gleichen Pausendauern in den Impulsfolgen und umge­ kehrt einkanalig einem Rechner zugeführt werden.

Dieses Verfahren bringt den großen Vorteil mit sich, daß bereits innerhalb einer halben Umdrehung des Drehantriebes eine Richtungsumkehr des Drehantriebes festgestellt werden kann, so daß dieses Verfahren mit außerordentlicher Genauigkeit arbeitet. Wenn die Pausendauern in den Impulsfolgen und die Impulsdauern gleichgemacht werden, so kann bei diesem Verfahren eine Richtungscodierung der Pausendauern zwischen den Impulsen durchgeführt werden. Es sind lediglich zwei Arten von Pausendauern vorhanden und zwar Pausendauern zwischen den Impulsfolgen und Pausendauern zwischen den Zählimpulsen.

Die Pausendauern zwischen den Impulsfolgen sind größer und die Pausendauern zwischen den Zählimpulsen sind kleiner. Dies bedeutet, daß ein bestimmtes Muster von aufeinander folgenden großen und kleinen Pausendauern bei der Impulserzeugung gebildet wird.

Wenn eine Betriebsphase gestartet wird, ist es nicht erforderlich, die genaue Winkelstellung des Drehan­ triebes zu kennen. Wenn die Stellung mit einem Fehler­ wert bekannt ist, der geringer ist als eine halbe Umdrehung des Drehantriebes so ist es möglich, eine Justierung durchzuführen, wenn das Verfahren bezüglich der nun auftretenden Impulse synchronisiert wird.

Es besteht die Möglichkeit, die Winkelgeschwindigkeit zu messen, wenn die Pausendauern gleicher Länge gemessen werden.

Beim Verfahren werden die Pausendauern gemessen und gespeichert. Die Größen der Pausendauern werden dann verglichen. Wenn drei Pausendauern erfaßt wurden, so ist es möglich, die Größe aller drei Pausendauern testzustellen und lediglich die Information, ob die Pausendauern groß oder klein sind, wird gespeichert.

Bezeichnet man die großen Pausendauern zwischen den Impulsfolgen mit L und die Pausendauern zwischen den einzelnen Impulsen in diesen Impulsfolgen mit S, so werden die gespeicherten Pausendauerinformationen mit den beiden folgenden Mustern verglichen:

L S L S S L L S L S S L (vorwärts)
L S S L S L L S S L S L (rückwärts)

Es ist lediglich eines dieser Muster zutreffend und deshalb kann die Position durch Verwendung lediglich dreier Pausendauern in diesem Muster bestimmt werden.

Wenn die Synchronisationsfolge vorbei ist, so kann die Stellung auf die synchronisierte Stellung eingestellt werden, die durch das Muster der verschieden langen Pausendauern bestimmt wird. Die Position wird dann ermittelt, bis der Drehantrieb abgeschaltet wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wellig­ keit des Motorstromes eines vorhandenen Elektromotors erfaßt und dem Rechner zugeführt wird.

Durch die Erfassung der Welligkeit des Motorstroms eines vorhandenen Elektromotors, die durch die Kommu­ tierung zwischen den verschiedenen Motorwicklungen verursacht wird, kann die Bewegungsmessung sehr fein unterteilt werden, so daß eine hochgenaue Auflösung möglich ist.

Es liegt im Rahmen der Erfindung eine drehrichtungsco­ dierte Folge von Zählimpulsen mit der Sequenz eines Zählimpulses mit der Impulsdauer T und nach einer Pausendauer T ein Zählimpuls mit der Impulsdauer n × T mit n < = 2 und nachfolgender Impulsdauer n × T zu erzeugen und umgekehrt. Bei dieser codierten Impuls­ folge erfolgt wiederum ein Addieren und Subtrahieren gemäß der Richtungsinformation, die durch die Impuls­ folge gegeben wird.

Mit besonderem Vorteil werden die Zählimpulse mittels des Halleffektes und einer mit dem Drehantrieb dreh­ fest verbundenen Codierscheibe erzeugt.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, pro Umdrehung des Drehantriebes eine in ihre Polarität in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Drehantriebes einmal von positiven zu negativen Werten oder umgekehrt wech­ selnde Analogspannung zu bilden, aus deren positiven oder negativen Abschnitt ein Zählimpuls erzeugt und beim Nulldurchgang der Analogspannung richtungscodiert wird.

Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Analog­ signal ermittelt, welches richtungscodiert ist und dieses Analogsignal wird dann in einen Zählimpuls umgewandelt, dessen Form richtungscodiert ist. Mit besonderem Vorteil wird beim Nulldurchgang der Analog­ spannung das Impulsdach des Zählimpulses je nach Drehrichtung des Drehantriebes an der Vorder- oder Hinterflanke des Zählimpulses verformt.

Bei diesem Verfahren wird die Analogspannung über zwei parallelgeschaltete Komparatoren, in denen die Rich­ tungsinformation festgestellt wird, einem Rechner zugeführt.

Es ist vorteilhaft, zur Erzeugung der Analogspannung bei diesem Verfahren die Magnetisierungsrichtung eines Hallelementes einmal pro Umdrehung des Drehantriebes zu wechseln oder dessen Magnetfluß einmal zu stören.

Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahren ist eine mit dem Drehantrieb dreh­ fest verbundene Scheibe vorgesehen, auf der ein Ring aus einer vorbestimmten Anzahl in Folgen angeordneter Marken ausgebildet ist. Neben der Scheibe ist im Bereich des Ringes ein auf diese Marken ansprechendes Hallelement angeordnet, dessen Ausgang mit einem Rechner verbunden ist.

Mit besonderem Vorteil sind am Umfangsrand der Scheibe sechs Marken, die den gleichen Umfangswinkel aufwei­ sen, derart ausgebildet, daß sich an eine Marke in einem Umfangswinkelabstand zwei Marken anschließen, die voneinander einen vorgegebenen Umfangswinkelab­ stand haben und an diese in einem Umfangswinkelabstand weitere drei Marken, die ebenfalls einen Umfangswin­ kelabstand voneinander haben. Die Umfangswinkelabstän­ de zwischen den Marken innerhalb der Markenfolgen sind gleich deren Umfangswinkel.

Eine besonders vorteilhafte und einfache Ausführungs­ form ergibt sich, wenn der Umfangswinkel der Marken und der Umfangswinkelabstand zwischen den Marken jeweils 15° beträgt und der Umfangswinkelabstand zwischen den Markenfolgen jeweils 75°.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Vorrichtung, bei der zunächst ein Analogsignal erzeugt wird, derart zu gestalten, daß eine auf dem Drehantrieb drehfest angeordnete Scheibe in Richtung eines Durchmessers magnetisch polarisiert ist und im Bereich eines Kreissektors, dessen Winkelhalbierende seines Zen­ trierwinkels senkrecht zur magnetischen Polarisierung verläuft, einen entmagnetisierten Abschnitt aufweist. Neben dieser Scheibe ist ein Hallelement angeordnet, dessen Ausgang über zwei parallelgeschaltete Kompara­ toren mit einem Rechner verbunden ist. Bei einer Umdrehung der Scheibe wird im Hallelement durch die Umkehr der magnetischen Polarisierung eine positive und eine negative Spannungshalbwelle erzeugt, die durch einen Nullabschnitt voneinander getrennt sind den der magnetisierte Abschnitt hervorruft.

Bei einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung, bei der eine Analogspannung erzeugt wird, ist ein Hallelement, dessen Ausgang über zwei Komparatoren mit einem Rechner verbunden ist, in einem magnetischen Kreis angeordnet, in dem der magnetische Fluß von einer Motorschnecke geschlossen wird.

Bei dieser Ausführungsform liegt das Hallelement einerseits an einem Pol eines Permanent- oder Elektro­ magneten und andererseits an einem Pol eines weichma­ gnetischen Jochs an, welches einen abgeschrägten Endabschnitt aufweist. Die Motorschnecke weist einen Abschnitt auf, der den Zwischenraum zwischen dem anderen Magnetpol und dem abgeschrägten Endabschnitt des weichmagnetischen Jochs überbrückt. Durch die Wendelung der Schnecke wird bei einer Umdrehung eine magnetische Polumkehr hervorgerufen und der abge­ schrägte Spalt zwischen dem weichmagnetischen Joch und der Schnecke bewirkt einen sägezahnartigen Spannungs­ verlauf.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Sensors,

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer codierten Scheibe,

Fig. 3 eine schematische Ansicht richtungsorien­ tierter Impulsfolgen, die mit der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Sensorein­ richtung erzeugt werden,

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Codierschei­ be zur Erzeugung eines Analogsignals,

Fig. 6 schematische Ansichten der mit der in Fig. 5 dargestellten Einrichtung gewonnenen Signale,

Fig. 7 ein schematisches Schaltbild,

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer Sensoraus­ bildung zur Durchführung des Verfahrens und

Fig. 9 eine schematische Ansicht der Signale, die mit der in Fig. 8 dargestellten Anordnung gewonnen werden können.

Als Beispiel sei angenommen, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Fensterheber eines Kraftfahrzeuges angewendet wird.

In Fig. 1 ist schematisch bei 7 ein Elektromotor dargestellt, der einen mit 6 bezeichneten Antrieb eines Fensterhebers betätigt. Mit diesem Antrieb 6 ist drehfest eine codierte Scheibe 13 verbunden, die von einem Hallelement 3 abgegriffen wird. Anstelle eines Hallelementes kann ein beliebig anderes optoelektroni­ sches, kapazitives, induktives oder ohmsches Abtast­ element eingesetzt werden.

Eine Draufsicht auf die Scheibe 13 ist in Fig. 2 dargestellt.

Wie Fig. 2 zeigt, weist die Scheibe 13 am Rand drei Gruppen von Marken 14 auf, auf die das Hallelement 3 anspricht. Es ist eine einzelne Marke 14 dargestellt, die einen Umfangswinkel T einschließt. In Richtung des Uhrzeigerdrehsinns befinden sich im Winkelabstand L von dieser einzelnen Marke zwei aufeinander folgende Marken 14, die ebenfalls einen Umfangswinkel T aufwei­ sen und die in einem Winkelabstand S voneinander angeordnet sind.

Weiter in Richtung des Uhrzeigersinnes schließt sich in einem Umfangswinkelabstand L eine Dreiergruppe von Marken 14 an und jede dieser Marken weist eine Um­ fangswinkelbreite T auf. In dieser Gruppe haben die Marken wiederum einen Winkelabstand S voneinander. Diese Gruppe hat ihrerseits in Richtung des Uhrzeiger­ drehsinns einen Winkelabstand L von der anfangs genannten einzelnen Marke 14.

Bei dieser Ausführungsform sind die Umfangswinkel T aller Marken 14 gleich, ferner sind die Winkelabstände L und die Winkelabstände S einander gleich. Insbeson­ dere sind die Winkelabstände S gleich den Umfangswin­ kelbreiten T.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel betragen die Umfangswinkelabstände L=75°, die Umfangswinkelabstände S=15° und die Umfangswinkelbreiten T ebenfalls 15°.

Die Draufsicht auf die Scheibe in Fig. 2 läßt erken­ nen, daß bei einer Drehung dieser Scheibe entgegenge­ setzt zum Uhrzeigersinn das in Fig. 1 dargestellte Hallelement 3 pro Umdrehung die in Fig. 3 dargestell­ ten drehrichtungscodierten Impulsfolgen 2 erzeugt.

Wie Fig. 4 zeigt, werden die in Fig. 3 dargestellten drehrichtungscodierten Impulsfolgen über den Kanal 4, einem Rechner 5 beispielweise einem Microcomputer zugeführt. Durch eine Zählung der Flanken der in Fig. 3 dargestellten Zählimpulse 1, kann die Anzahl der Umdrehungen der Scheibe 13 und damit des Drehantriebes 6 ermittelt werden. Die Drehrichtungsinformation, die bestimmt, ob eine Addition oder eine Subtraktion durchgeführt wird, wird aus der Form der Impulsfolgen ermittelt.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, bieten sich für die Richtungscodierung die Pausendauern zwischen den Zählimpulsen in den Impulsfolgen 2 ab. Diese Pausen­ dauern werden durch die Winkel L und S, die in Fig. 2 dargestellt sind und in Fig. 3 als Pausendauern aufgezeichnet sind, bestimmt.

Wenn sich die Scheibe 13 bei der Darstellung in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn dreht, so ergibt sich eine Pausendauer oder ein Winkelmuster mit der folgenden Folge:

L S L S S L L S L S S L (eine Drehrichtung)

Bei einer entgegengesetzten Drehung ergibt sich folgendes Muster:

L S S L S L L S S L S L (andere Drehrichtung)

Diese beiden Muster, die nur möglich sind und die die Drehrichtung in eindeutiger Weise festlegen, sind im Rechner 5 gespeichert und die vom Hallelement 3 über die Leitung 4 dem Rechner 5 zugeführten Signale, die in Fig. 3 dargestellt sind, ermöglichen deshalb einmal eine Zählung der Umdrehung beispielsweise durch Zählung der Flanken der Impulse 1 und gleichzeitig eine Bestimmung der Drehrichtung, indem das Muster der Pausendauern mit den beiden im Rechner 5 gespeicherten möglichen Mustern verglichen wird. Je nach Ergebnis dieses Vergleiches werden die gezählten Umdrehungen addiert oder subtrahiert, so daß eine Differenz gebildet wird, die die Position angibt.

Es ist zu erkennen, daß bereits innerhalb einer halben Umdrehung der Scheibe 13 die Drehrichtung ermittelt werden kann, da lediglich drei Pausensignale erforder­ lich sind, die in einem Winkelbereich von 120° liegen.

Neben einer digitalen Codierung ist eine Codierung mittels einer Analogspannung möglich, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist.

Es wird im wesentlichen die gleiche Grundkonstruktion wie in Fig. 1 verwendet. Die in Fig. 1 dargestellte Scheibe 13 wird jedoch durch die in Fig. 5 darge­ stellte Scheibe 18 ersetzt. Diese Scheibe 18 weist eine in Richtung des dargestellten Durchmessers 19 verlaufende Magnetisierungsachse auf.

Innerhalb eines Kreissektors, dessen Winkelhalbierende des Zentrierwinkels die magnetische Polarisationsachse N S unter einem rechten Winkel schneidet, ist ein entmagnetisierter Abschnitt 20 in dieser Scheibe ausgebildet.

Wenn sich die Scheibe 18 mit dem Drehantrieb 6 an dem in Fig. 1 dargestellten Hallelement 3 vorbeibewegt, so wird je nach Drehrichtung die in Fig. 6 oben dargestellte Analogspannung erzeugt. Bei einer Umdre­ hung der Scheibe wird beispielsweise zunächst eine positive Analogspannung erzeugt und während des Durchganges des entmagnetisierten Abschnittes 20 erfolgt eine Nullperiode, d. h. ein Nulldurchgang, an den sich ein negativer Spannungsabschnitt anschließt.

Es ist zu erkennen, daß die in Fig. 6 oben dargestell­ te Analogspannung in Ihrem Verlauf von der Drehrich­ tung der Scheibe 18 abhängig ist. Wie Fig. 7 zeigt, wird diese Analogspannung über die Leitung zwei parallelgeschalteten Komparatoren 12 und 13 zugeführt und in diesen wird ein Vergleich durchgeführt, der zur Bildung des in Fig. 6 unten dargestellten Impulses führt, der in seiner Form eine Richtungscodierung aufweist.

Die in Fig. 6 unten dargestellten Richtungsimpulse 8 weisen ein Dach auf, das an der Vorderflanke zur Richtungscodierung formiert ist. Wenn beispielsweise die in Fig. 6 dargestellte Richtungscodierung des Daches des Zählimpulses 8 "Addieren" bedeutet, so wird wie klar zu erkennen ist, bei einer Drehrichtungsum­ kehr der Scheibe 18 pro Umdrehung ein Impuls, der als Zählimpuls verwendet wird, erzeugt, dessen Richtungs­ codierung an der entgegengesetzten Flanke bei der Darstellung in Fig. 6 liegt, so daß in eindeutiger Weise jeweils ein Zählimpuls mit einem richtungsco­ dierten Dach gebildet wird.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform ist ein Hallelement 3, dessen Ausgang wie in Fig. 7 gezeigt geschaltet ist, in einem magnetischen Kreis 21 angeordnet. Das Hallelement 3 ist auf einer Platine 28 montiert und der magnetische Kreis umfaßt einen Dauermagneten 27 oder einen Elektromagneten, der die dargestellte Polarisation S N aufweist. Der magneti­ sche Kreis 21 weist ferner ein beispielsweise aus Eisen bestehendes weichmagnetisches Joch 23 auf. Ein Pol 25 dieses Joches liegt gegen das Hallelement 3 an.

Dieses weichmagnetische Joch 23 weist einen abge­ schrägten Endabschnitt 24 auf. Der Zwischenraum zwischen dem Magneten 27 und dem abgeschrägten Ende 24 wird durch einen Abschnitt 26 einer Motorschnecke 22 überbrückt, so daß diese den Magnetfluß in diesem Magnetkreis schließt. Wenn sich die Motorschnecke in einer Richtung dreht wird wegen der Ankopplung des Magnetflusses der Schnecke 22 an die Abschrägung 24 des Jochs 23 die in Fig. 9 dargestellte sägezahnför­ mige Spannung U erzeugt, die wie Fig. 7 zeigt, den beiden Komparatoren zugeführt wird und diese führen nach einem Vergleich die richtungscodierten Impulse 8 dem Rechner 5 zu, die in Fig. 9 unten dargestellt sind.

Die Momentanposition wird aus der mittels der Impulse 8 ermittelten Umdrehungszahl und der Magnetisierungs­ richtung, d. h. der Störung des Magnetflusses gebil­ det.

Claims (20)

1. Verfahren zur Ermittlung der Position und der Bewegungsrichtung eines translatorisch und/oder rotatorisch bewegten Teiles eines von einem Drehan­ trieb betätigten Aggregates bei dem vom Drehantrieb erzeugte Impulse ausgewertet werden, insbesondere für Fensterheber und Schiebedächer in Kraftfahrzeu­ gen, dadurch gekennzeichnet, daß
vom Drehantrieb (6) pro volle Umdrehung (2 T) eine vorbestimmte Anzahl Zählimpulse (1) in drehrich­ tungscodierten Impulsfolgen (2) oder
aus einer vorbestimmten Anzahl drehrichtungscodier­ ter Analogsignale (8 a) Zählimpulse (8) mit dreh­ richtungscodierter Form erzeugt werden und
die drehrichtungscodiert angeordneten oder geformten Zählimpulse (1,8) einem Rechner (5) zugeführt und in diesem in Abhängigkeit von der codierten Richtungs­ information addiert oder subtrahiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenzen der Impulsfolgen (2) zur Ermittlung der Richtungsinformation mit zwei vorge­ gebenen Impulsfolgefrequenz-Mustern verglichen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß einseitige Zählimpulse (1) erzeugt und deren Flanken gezählt werden.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß pro Umdrehung (2 II) des Drehantriebes (6) insgesamt sechs, auf drei Impulsfolgen (2) verteilte Zählim­ pulse (1) gleicher Impulsdauer (T) derart erzeugt werden, daß in einer Drehrichtung des Drehantriebs in einem ersten Drehwinkelbereich ein Zählimpuls (1), in einem zweiten Drehwinkelbereich eine Impuls­ folge (2) mit zwei Zählimpulsen (1) und in einem dritten Drehwinkelbereich eine Impulsfolge (2) mit drei Zählimpulsen (1) mit gleichen Pausendauern (L) zwischen den Impulsfolgen (2) und gleichen Pausen­ dauern (S) in den Impulsfolgen und umgekehrt einka­ nalig dem Rechner (5) zugeführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Pausendauern (S) in den Impulsfolgen (2) und die Impulsdauern (T) gleich sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtungsinformation aus der Folge der Pausendauern (L), der Impulsfolgen und der Pausen­ dauern (S) der Zählimpulse abgeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß eine drehrichtungscodierte Folge von Zählimpulsen mit der Sequenz ein Zählimpuls mit der Impulsdauer T und nach einer Pausendauer T ein Zählimpuls mit der Impulsdauer n × T mit n = 2 und nachfolgender Pausendauer n × T erzeugt wird und umgekehrt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß die Zählimpulse (1) mittels des Hall-Effektes und einer mit dem Drehantrieb (6) drehfest verbundenen codierten Scheibe (13) erzeugt werden.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1-8 bei dem der Drehantrieb einen Elektromotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als Synchronisationssignal für die Ermittlung des Zeitpunktes einer Drehrichtungsumkehr des Drehan­ triebes (6) die Welligkeit des Motorstromes des Elektromotors (7) erfaßt und dem Rechner (5) zuge­ führt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß pro Umdrehung (2 II) des Drehantriebs (6) eine, ihre Polarität in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Drehantriebs (6) einmal von positiven zu negativen Werten oder umgekehrt wechselnde Analogspannung (U) gebildet wird, aus deren positiven oder negativen Abschnitt ein Zählimpuls (8) erzeugt und beim Nulldurchgang der Analogspannung richtungscodiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß beim Nulldurchgang der Analogspannung (U) das Impulsdach des Zählimpulses (8) je nach Drehrich­ tung des Drehantriebes an der Vorder- oder Hinter­ flanke des Zählimpulses (8) verformt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, daß die Analogspannung (U) über zwei parallelgeschaltete Komparatoren (11, 12) einem Rechner (5) zugeführt wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 10-12 dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Analogspannung (u) die Magnetisie­ rungsrichtung eines Hallelementes (3) einmal pro Umdrehung (2 II) des Dehantriebs (6) gewechselt oder dessen Magnetfluß gestört wird.

14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1-9 dadurch gekennzeichnet, daß eine mit dem Drehantrieb (6) drehfest verbundene Scheibe (13), auf der ein Ring aus einer vorbestimm­ ten Anzhal in Folgen angeordneter Marken (14) ausgebildet ist und ein neben der Scheibe (13) im Bereich des Rings angeordneten, auf die Marken (14) ansprechendes Hallelement, dessen Ausgang mit einem Rechner (5) verbunden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß am Umfangsrand der Scheibe (14) sechs Marken (14), die den gleichen Umfangswinkel T aufweisen, derart ausgebildet sind, daß sich an eine Marke (14) im Umfangswinkelabstand (L) zwei Marken (14) anschlie­ ßen, die voneinander einen Umfangswinkelabstand (S) haben und diese im Umfangswinkelabstand L drei Marken (14), die im Umfangswinkelabstand (S) vonein­ ander angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswinkelabstände (S) zwischen den Marken (14) gleich deren Umfangswinkel (T) ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangswinkel T der Marken (14) und der Umfangs­ winkelabstand zwischen den Marken (14) jeweils 15° (  ) und der Umfangswinkelabstand zwischen den Mar­ kenfolgen jeweils 75° betragen.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 10-13, gekennzeichnet durch eine mit dem Drehantrieb (6) drehfest verbundene Scheibe (18), die in Richtung eines Druckmessers (19) magnetisch polarisiert (N S) ist, und im Bereich des Kreissektors, dessen Winkelhalbierende seines Zentrierwinkels senkrecht zu magnetischen Polarisierung (19, N S) verläuft, einen entmagneti­ sierten Abschnitt (20) aufweist, und ein neben der Scheibe (18) angeordnetes Hallelement (3), dessen Ausgang über zwei parallel geschaltete Komparatoren (11, 12) mit einem Rechner (5) verbunden ist.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 10-13, bei der der Drehantrieb eine Motorschnecke aufweist dadurch gekennzeichnet, daß ein Hallelement (3), dessen Ausgang über zwei Komparatoren (11, 12) mit einem Rechner (5) verbunden ist, in einem magnetischen Kreis (21) angeordnet ist, in dem der magnetische Fluß von der Motor­ schnecke (22) geschlossen wird.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß das Hallelement (3) einerseits an einem Pol (N, S) eines Permanent- oder Elektromagneten (27) und andererseits an einem Pol (25) eines weichmagneti­ schen Jochs (23) anliegt, welches einen abgeschräg­ ten Endabschnitt (24) aufweist, und daß die Motor­ schnecke (22) einen Abschnitt (26) aufweist, der den Zwischenraum zwischen dem anderen Magnetpol (S, N) und dem abgeschrägten Endabschnitt (24) des weich­ gnetischen Jochs (23) überbrückt.