DE3234383A1

DE3234383A1 - Verfahren und einrichtung zur detektion von markierungen an einer rotierenden scheibe

Info

Publication number: DE3234383A1
Application number: DE19823234383
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Ing. Schüller (FH), 8400 Regensburg
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1982-09-16
Filing date: 1982-09-16
Publication date: 1984-03-22
Also published as: DE3234383C2

Description

Verfahren und Einrichtung zur Detektion von
Markierungen an einer rotierenden Scheibe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Markierungen an einer rotierenden Scheibe mittels eines Induktivgebers, dessen Ausgangssignal in einem Schwellwert schalter und einem gegebenenfalls vorgeschalteten Integrator zu Rechteckimpulsen umgeformt wird.
Es ist mitunter erforderlich, die Lage rotierender Scheiben zu erkennen, so z.B. von solchen, die mit der Antriebswelle eines Verbrennungsmotors gekoppelt sind.
Es ist eine Einrichtung zur Lageerkennung von Markierungen auf einer rotierenden Scheibe bekannt, wobei ein fest montierter Induktivgeber auf Permanentmagnete anspricht, die auf der Scheibe montiert sind (DE-AS 24 46 193). Der Ausgang des Induktivgebers wird einmal einer ersten Schwellwertstufe und einmal einer zweiten Schwellwertstufe zugeführt. Die erste spricht auf die positive, die zweite auf die negative Flanke des Impulses an, der den Induktivgeber verläßt. Die Ausgänge der beiden Schwellwertstufen sind mit einem RS-Flip-Flop gekoppelt, an dessen Ausgang Rechteckimpulse abnehmbar sind. Es ist auch möglich, zwischen dem Induktivgeber und den Schwellwertschaltern einen Integrator einzufügen.
Bei dieser Einrichtung ist es notwendig, zwei Schwellwertschalter bereitzustellen. Trotzdem werden Meßfehler des Induktivgebers nicht erkannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu entwickeln, die einfach sind und wobei Jeweils dennoch die Erfassungafehler geringer werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als rotierende Scheibe eine an sich bekannte Scheibe mit angeformten Segmenten verwendet wird, deren Kanten der Induktivgper registriert, daß das Ausgangssignal des Induktivggbers einem Integrator zugeführt wird, und daß das integrierte Signal einem ersten Eingang eines Operationsverstärkers zugeleitet wird, an dessen zweiten Eingang eine Bezugsspannung anliegt, wobei dann am Ausgang des Operationsverstärkers Rechteckimpulse abnehmbar sind, deren Flanken die Kanten der Segmente reprksentieren.
In Abhängigkeit von der Drehzahl der rotierenden Scheibe ändert sich das Ausgangssignal des Induktivgebers. Mit wachsender Drehzahl wird die Amplitude des Impulses: größer, die Impulsbreite aber kleiner. Da die Fläche unter der Kurve gleich bleibt, bleibt auch das Zeitintegral über die Spannung am Ausgang des Induktivgebers konstant. Der Integrator beseitigt somit die Abhängigkeit des Signals von der Drehzahl der rotierenden Scheibe.
Um bei einer Serienfertigung einen rationelleren Einbau zu gewährleisten, toleriert man kleine Schwankungen des Abstandes zwischen der rotierenden Scheibe und dem Induktivgeber. Wenn der Abstand kleiner wird, wird die Amplitude des vom Induktivgeber abgegebenen Signals größer. Die Amplitudenschwankungen werden eliminiert, indem am zweiten Eingang des Operationsverstärkers eine Bezugsspannung anliegt, so daß nur die Nulldurchgänge des Signals am ersten Eingang des Operationsverstärkers registriert werden.
Eine günstige Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß einer Reihenschaltung aus Induktivgeber und Integrator ein Operationsverstärker mit seinem ersten Eingang nachgeschaltet ist, daß der zweite Eingang des Operationsverstärkers mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden ist, der zugleich mit dem Induktivgeber in Verbindung steht, und daß am Ausgang des Operationsverstärkers eine Auswerteschaltung angeschlossen ist. Dieser wird ein zur weiteren Verarbeitung geeignetes elektrisches Abbild der Segmente an der rotierenden Scheibe zur Verfügung gestellt.
Der Spannungsteiler kann vorteilhafterweise aus zwei ohmschen Widerständen bestehen, die so gewählt werden, daß sich die gewünschte Bezugsspannung abgreifen läßt.
Diese Bezugsspannung wird so gewählt, daß das Potential am zweiten Eingang des Operationsverstärkers mit dem Potential übereinstimmt, das der gedachten Symmetrieachse durch die Wendepunkte des am ersten Eingang des Operationsverstärkers anstehenden Signals entspricht.
Dabei sollte die Bezugsspannung zweckmäßigerweise so wählt werden, daß das infolge der Versorgung des Induktivgebers mit der Bezugs spannung um deren Betrag angehobene integrierte Signal den zulässigen Eingangsspannungsbereich des Operationsverstärkers nicht überschreitet.
Um den Zeitpunkt der Gleichheit zwischen Bezugsspannung und integriertem Signal besser bestimmen zu können, kann man die Bezugs spannung in ein Rechtecksignal mit Flanken zum Zeitpunkt des Nulldurchganges des integrierten Signals umwandeln. Das erzielt man dadurch, daß zwischen dem zweiten Eingang des Operationsverstärkers und dessen Ausgang ein ohmscher Widerstand zur Erzielung einer Hysterese geschaltet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Schaltung einfach ist und ein Rechtecksignal liefert, das von Einbautoleranzen unabhängig ist. Außerdem treten keine Ungenauigkeiten bei der Lage der Signale auf, wie sie sonst bei variabler Drehzahl der rotierenden Scheibe entstehen.
Im Stand der Technik ist zwar daran gedacht,einen Integrator vorzuschalten, es wird aber kein Hinweis darauf gegeben, wie man mit nur einer Schwellwertstufe auskommen könnte, wie es die Erfindung tut.
Die Erfindung soll anhand eines in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeis pieles näher erläutert werden: Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig. 2 veranschaulicht in Abhängigkeit von der Zeit den Intensitätsverlauf der Signale am Ausgang des Induktivgebers, am ersten und zweiten Eingang des Operationsverstärkers und am Ausgang des Operationsverstärkers.
An einer um eine Achse 5 rotierenden Scheibe 6 gemäß Fig. 1 sind Segmente 7 angeformt, deren Kanten 8 von einem Induktivgeber 9 registriert werden. Der Induktivgeber 9 sendet dann ein zeitabhängiges Signal 1 aus. Man vergleiche Fig. 2. Um Einflüsse auf das Signal 1 aufgrund der variablen Drehgeschwindigkeit der rotierenden Scheibe 6 zu eliminieren, wird das Ausgangssignal 1 des Induktivgebers 9 integriert. Dazu dient ein Integrator 10, bestehend aus einem Widerstand 11 und einem Kondensator 12. Das integrierte Signal 2 nach Fig. 2 wird einem ersten Eingang 13 eines Operationsverstärkers 14 zugeführt, um Intensitätsschwankungen aufgrund von Einbautoleranzen der rotierenden Scheibe 6 zu eliminieren.
Ein Spannungsteiler 15, bestehend aus zwei ohmschen Widerständen 16 und 17, dem die Betriebsspannung UB zugeführt wird, erzeugt eine von der Wahl der Widerstände 16 und 17 abhängige bestimmte Spannung. Diese Spannung, die auch den Induktivgeber 9 versorgt, wird dem zweiten Eingang 18 des Operationsverstärkers 14 zugeführt. Zwischen diesem zweiten Eingang 18 des Operationsverstärkers 14 und dessen Ausgang 19 ist ein weiterer ohmscher Widerstand 20 zur Erzielung einer Hysterese geschaltet. Dadurch bedingt liegt am zweiten Eingang 18 des Operationsverstärkers 14 anstelle einer konstanten Schwellwertspannung ein Rechtecksignal 3 nach Fig. 2 an, welches aufgrund der Flanken 33 das integrierte Signal 2 am ersten Eingang 13 des Operationsverstärkers 14 im Bereich der Nulldurchgänge 22 eindeutig schneidet. Am Ausgang 19 des Operationsverstärkers 14 entsteht dann ein Rechtecksignal 4 mit Flanken 44, die die Kanten 8 der Segmente 7 repräsentieren. Man vergleiche Fig. 2. Das Rechtecksignal 4 ist einer Auswerteschaltung 21 zuführbar.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche fahren zur Detektion von Markierungen (8) an einer rotierenden Scheibe (6) mittels eines Induktivgebers (9), dessen Ausgangssignal (1) in Schwellwertschaltern (14) und einem gegebenenfalls vorgeschalteten Integrator (io) zu Rechteckimpulsen (4) umgeformt wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als rotierende Scheibe (6) eine an sich bekannte Scheibe (6) mit angeformten Segmenten (7) verwendet wird, deren Kanten (8) der Induktivgeber (9) registriert, daß das Ausgangssignal (1) des Induktivgebers (9) einem Integrator (io) zugeführt wird, und daß das integrierte Signal (2) einem ersten Eingang (13) eines Operationsverstärkers (14) zugeleitet wird, an dessen zweiten Eingang (18) eine Bezugsspannung anliegt, wobei dann am Ausgang (19) des Operationsverstärkers (14) Rechteckimpulse (4) abnehmbar sind, deren Flanken (44) die Kanten (8) der Segmente (7) repräsentieren.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß einer Reihenschaltung aus Induktivgeber (9) und Integrator (10) ein Operationsverstärker (14) mit seinem ersten Eingang (13) nachgeschaltet ist, daß der zweite Eingang (18) des Operationsverstärkers (14) mit dem Abgriff eines Spannungsteilers (15) verbunden ist, der zugleich mit dem Induktivgeber (9) in Verbindung steht, und daß am Ausgang (19) des Operationsverstärkers (14) eine Auswerteschaltung (21) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem zweiten Eingang (18) des Operationsverstärkers (14) und dessen Ausgang (19) ein ohmscher Widerstand (20) zur Erzielung einer Hysterese geschaltet ist.