DE3246959C2

DE3246959C2 - Meßvorrichtung zur absoluten Messung einer Position eines Meßobjektes

Info

Publication number: DE3246959C2
Application number: DE3246959A
Authority: DE
Inventors: Wataru Fuchu Tokio/Tokyo Shimizu; Jitsuo Koganei Tokio/Tokyo Toda
Original assignee: SG KOKUBUNJI TOKIO/TOKYO JP KK
Current assignee: SG KOKUBUNJI TOKIO/TOKYO JP KK
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1982-12-18
Publication date: 1988-05-05
Also published as: US4572951A; DE3246959A1; JPH0373808B2; JPS58106691A

Abstract

Mehrere Detektoren, das sind Geber (RE1 bis RE3) werden zusammengefaßt, von denen jeder ein Ausgangssignal (D1 bis D3) erzeugt, das einen absoluten Meßwert innerhalb einer Periode bei einer vorbestimmten Periode in Abhängigkeit von einer gegebenen Dreh- oder Linearverlagerung darstellt. jeder Detektor (RE1 bis RE3) erfährt eine Verlagerung, die mit einer Dreh- oder Linearverlagerung des Meßobjektes gekoppelt ist und eine Periode eines jeden Detektors ist derart festgelegt, daß eine solche Periode einem gegenseitig unterschiedlichen vorbestimmten Verlagerungsbetrag des Meßobjektes entspricht. Als Ergebnis ändert sich das Ausgangssignal eines jeden Detektors in einem Verhältnis, das voneinander in Abhängigkeit von der Verlagerung des Meßobjektes verschieden ist und eine Kombination der Meßwerte der Ausgangssignale der jeweiligen Detektoren (RE1 bis RE3) reicht aus, um eine absolute Position des Meßobjektes zu identifizieren. Entsprechend wird die Anzahl der Perioden, ausgehend von einer Ausgangslage in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Detektor (RE1), berechnet, indem das gegenwärtige Ausgangssignal des jeweiligen Detektors als Parameter verwendet wird und die absolute Position wird spezifiziert durch eine Kombination des ganzzahligen Teils dieser Periodenanzahl und einem Meßwert (D1) innerhalb der Periode, der vom Ausgangssignal dieses vorbestimmten Detektors (RE1) wiedergegeben wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur absoluten Messung einer Position eines Meßobjektes, mit einem ersten Detektor, der Positionsmeßsignale erzeugt, die sich bei Überschreitung des Detektormeßbereiches periodisch wiederholen, wobei das Periodenmaß des ersten Detektors einem ersten Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes entspricht.

Derartige Meßvorrichtungen werden verwendet, um eine Drehwinkelposition eines rotierenden Teils, z. B. einer Motorwelle, oder eine lineare Position, z. B. eines Arbeitstisches, einer Kolbenstange oder eines anderen linear verstellten Teiles zu bestimmen.

Bekannt sind Drehdetektoren (US-PS 15 76 850, US-PS 38 45 377), die ein dem Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes proportionales periodisches Positionsmeßsignal liefern, das am Ende des Detektormeßberuichs seinen Maximalwert erreicht. Geht die Positionsänderung des Meßobjektes über den Detektormeßbereich hinaus, wiederholen sich die Positionsmeßsignale vom Minimalwert ausgehend. Mit einem derartigen Detektor läßt sich folglich eine absolute Position eines Meßobjektes nur innerhalb eines Periodenmaßes, das den Meßbereich des Detektors bestimmt, feststellen. Zur Messung einer absoluten Position innerhalb mehrerer Umdrehungen ist ein getrennter Umdrehungszähler vorgesehen. Die Anzahl der Umdrehungen, die dieser erfaßt, wird mit dem absoluten Meßwert innerhalb einer einzigen Umdrehung kombiniert. Die bekannte Drehwinkelmeßvorrichtung erfordert Getriebe mit einem ziemlich großen Untersetzungsverhältnis, um die Umdrehungszahl als Absolutwert anzuzeigen. Beispielsweise sind bei einem 32 Umdrehungen der Hauptwelle erfassenden Untersetzungsgetriebe 32 Zähne auf der Hauptwelle vorgesehen und 1024 Zähne auf der untersetzten Ausgangswelle. In diesem Fall beträgt die mögliche Genauigkeit der Messung innerhalb nach einer Umdrehung nur ^ einer Umdrehung, d. h. etwa 11° als Winkel. Wie dieses Beispiel zeigt, ist trotz des Präzisionsgetriebes keine hohe Meßgenauigkeit erzielbar. Es ist auch bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, die Umdrehungszahl durch Zählung inkrementaler Impulse festzustellen. Diese Methode ist jedoch deshalb nachteilig, weil die Umdrehungszahlen bei Stromausfall oder anderen unvorhergesehenen Störungen nicht meßbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine absolute Position eines Meßobjektes innerhalb eines Meßbereichs feststellen kann, der über den absoluten Meßbereich einzelner Detektoren hinausgeht, ohne das Auflösungsvermögen zu verschlechtern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,

- daß das Meßobjekt mindestens einen weiteren Detektor beeinflußt, dessen Periodenmaß einem von dem ersten Positionsänderungsbetrag verschiedenen Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes entspricht und

- daß eine Rechenvorrichtung vorgesehen ist, die die Differenz zwischen dem momentanen Positionsmeßsignal jedes weiteren Detektors und des ersten Detektors ermittelt und aus dieser Differenz und aus dem momentanen Positionsmeßsignal des ersten Detektors die absolute Position des Meßobjektes in einem Meßbereich, der den Meßbereich eines jeden Detektors übersteigt, ermittelt.

Dadurch, daß die Periodenmaße geringfügig unterschiedlichen Positionsänderungsbeträgen des Meßobjektes entsprechen, erzeugen die einzelnen Detektoren bei einer Positionsänderung des Meßobjektes jeweils unterschiediiche Positionsmeßsignale. Aus der sich mit zunehmender Positionsänderung aufaummierenden Differenz zwischen dem momentanen Positionsmeßsignal des ersten Detektors und eines jeden weiteren Detektors kann die Anzahl der durchlaufenen Periodenmaße des ersten Detektors ermittelt werden. Diese Anzahl erlaubt gemeinsam mit dem momentanen Positionsmeßsignal des ersten Detektors eine absolute Positionsbestimmung des Meßobjektes in einem weiten Bereich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht folglich, die Positionsänderung eines Meßobjektes über einen absoluten Gesamtmeßbereich festzustellen, der ein Vielfaches eines Absolutmeßbereichs eines einzelnen Detektors beträgt. Dabei entspricht die Genauigkeit der Positionsbestimmung dem Auflösungsvermögen der

einzelnen Detektoren. Besonders vorteilhaft ist. daß die absolute Position eines Meßobjektes im Gegensatz zur elektronischen Speicherung von Positionsangaben auch nach einem Stromausfall feststellbar ist, da jeder Detektor ein Positionssignal liefert, das nicht gespeichert werden muß und das nach dem Einschalten des Stromes sofort anliegt. Es ist möglich, die Anzahl der Perioden von der Ausgangslage bis zur gegenwärtigen Lage des Meßobjektes in Abhängigkeit von dem ersten Detektor zu bestimmen, indem als Parameter die Ausgangssignale der jeweiligen Detektoren verwendet werden. Diese Ausgangssignale sind Absolutwerte innerhalb des Periodenmaßes des jeweiligen Detektors entsprechend der gegenwärtigen Lage des Meßobjektes.

Der Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes, der dem Periodenmaß des ersten Detektors entspricht, ist vorbestimmt und die Werte der Ausgangssignale der anderen Detektoren, die diesem Positionsänderungsbetrag entsprechen, sind ebenfalls vorbestimmt. Wenn eine mechanische Verlagerung des Meßobjektes, die einem Periodenwechsel des Ausgangssignals des ersten Detektors entspricht, als eine Einheit genommen wird, sind die Differenzen zwischen dem Ausgangssignal des ersten Detektors und den Ausgangssignalen der anderen Detektoren, die beide dieser mechanischen Verlagerung einer Einheit entsprechen, als bekannte Werte gegeben. Die Periodenanzahl des ersten Detektors erhält man durch individuelles Dividieren der Differenzen zwischen dem gegenwärtigen Ausgangssignal des ersten Detektors und den gegenwärtigen Ausgangssignalen der anderen Detektoren durch diese bekannten Differenzen in der Periode. Auf diese Weise kann die Anzahl der Perioden des ersten Detektors durch eine Berechnung bestimmt werden, die die Ausgangssignale der jeweiligen Detektoren als Parameter verwendet. Diese Berechnung kann nur durch die oben beschriebene Division durchgeführt werden, die die Periodendifferenzen durch eine geeignete den mathematischen Zusammenhängen gerecht werdende Formel verwendet. Die Berechnung selbst kann außer von einem Rechenschaltkreis, auch von einem Tischrechner, bestehend aus einer ROM, RAM oder anderen Einheiten durchgeführt werden.

Als Detektoren können Drehwinkeldetektoren, Lineardetektoren oder eine Kombination von beiden verwendet werden. Wenn die Detektoren Ausgangssignale in Abhängigkeit von der ihnen zugefügten mechanischen Verlagerung irr gleichen Verhältnis erzeugen können, werden geeignete Übertragungselemente (Getriebeübersetzungen) verwendet, .im die Detektoren in zueinander unterschiedlichen Verhältnissen mit der Verlagerung des Meßobjektes zu versehen. Wenn im Gegensatz hierzu die Detektoren verschiedene vorbestimmte Periodenmaße in bezug auf eine gleiche Verlagerung aufweisen, kann die Verlagerung des Meßobjektes auf die jeweiligen Detektoren im gleichen Verhältnis übertragen werden. Wesentlich ist, daß das Periodenmaß des Ausgangssignals eines jeden Detektors unterschiedlichen Verlagerungsbeträgen hinsichtlich der Verlagerung des Meßobjektes entspricht.

Da die Periodenanzahl in bezug auf den ersten Detektor durch Verwendung der absoluten Ausgangssignale der jeweiligen Detektoren bestimmt wird, ist die Meßauflösung der absoluten Drehwinkelposition über mindestens ein Periodenmaß des ersten Detektors hinaus im wesentlichen die gleiche wie die Meßwinkelauflösung innerhalb des Periodenmaßes des jeweiligen Detektors und deswegen von hoher Genauigkeit. Wenn zum Beispiel der erste Detektor ein Drehwinkeldetektor ist, der mit einer das Meßobjekt darstellende Hauptwelle verbunden ist und dieser erste Detektor einen absoluten Drehwinkel mit einer Genauigkeit von N-Teilungen mißt, kann die Anzahl der Perioden, des ersten Detektors, d. h. die Umdrehungszahl der Hauptwelle mit einer Genauigkeit von N-Teilungen pro Umdrehung angezeigt werden. Die Meßgenauigkeit an dem Wechselpunkt der Umdrehungszählung (Anzahl der Perioden) beträgt ein N-tel einer Umdrehung (ein Periodenmaß) und entspricht exakt der Genauigkeit des absoluten Drehgebers selbst. Daher können absolute Positionen in einem weiten Drehwinkelbereich mit hoher Genauigkeit gemessen werden.

im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der arithmetischen Signalverarbeitung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Diagramm, in dem als Beispiel die Ausgabesignale des ersten und zweiten Drehwinkelgebers zur Erläuterung der Fehlermöglichkeit, die in der Nähe des Wechselpunktes der Periodenanzahl (Umdrehungsanzahl) auftritt, dargestellt sind,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Prinzips eines verbesserten Ausführungsbeispiels der arithmetischen Signalverarbeitung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 ein Blockschaltbild, das ein elektronisches Signalverarbeitungssystem eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, in dem als Drehwinkelgeber ein Drehwinkeldetektor nach dem Prinzip variabler Reluctanz verwendet ist,

Fig. 6a einen Axialschnitt durch ein Ausfuhrungsbeispiel mit drei Drehwinkeldetektoren gemäß Fig. 5, Fig. 6b einen Radialschnitt durch einen der Detektoren aus Fig. 6a,

F i g. 7a, 7b, 7c ein Diagramm, in dem die Werte der Ausgangssignale der drei Drehwinkelgeber gemäß F i g. 1 dargestellt sind, wobei auf der horizontalen Achse eine absolute Lage der Hauptwelle und auf der vertikalen Achse der des Ausgangssignals aufgetragen ist,

F i g. 7d ein Diagramm, in dem der Wert der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Drehwinkelgebers dargestellt ist, wobei auf der horizontalen Achse die absolute Lage der Hauptwelle und auf der vertikalen Achse der Wert der Differenz aufgetragen ist,

F i g. 7e ein Diagramm, in dem der Wert der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des ersten und dritten Drehwinkelgebers dargestellt ist, wobei auf der horizontalen Achse die absolute Lage der Hauptwelle und auf der vertikalen Achse der Wert der Differenz aufgetragen ist,

F i g. 8 einen Radialschnitt entsprechend Fig. 6b durch ein Ausführungsbeispiel eines absoluten Drehwinkelgebers, dessen wechselndes Ausgangssignal während einer Umdrehung mehrere Perioden durchläuft und

F i g. 9 einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel, in dem die Erfindung durch Anwendung von absoluten Positionsdetektoren des linearen Typs ausgeführt ist.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 wird im folgenden zunächst das Prinzip der Erfindung beschrieben. F i g. 1 zeigt ein Beispiel, in dem die absolute Lage der Hauptwelle innerhalb mehrerer Umdrehungen festgestellt werden kann, in dem drei absolute Drehwinkelgeber REl, REl und REi als Detektoren verwendet werden. Die Drehwinkelgeber REl bis RE3 geben jeweils die Drehwinkelmeßsignale als elektrische Signale aus, die den Drehwinkel innerhalb einer Umdrehung des betreffenden (nicht dargestellten) Rotors mit absoluten Adressen mit einer Genauigkeit von einem N-tel einer Umdrehung (N ist eine ganze Zahl) beschreiben. Der erste Drehwinkelgeber REl ist mit der Hauptwelle verbunden, um die Rotation der Hauptwelle zu messen. Die Drehung, die das Meßobjekt darstellt, wird auf die Hauptwelle übertragen. Ein Zahnrad 1 mit η - 1 Zähnen (n ist eine ganze Zahl) ist auf der Welle des ersten Drehwinkelgebers REl montiert und ist im Eingriff mit einem auf der Welle des zweiten Drehwinkelgebers REl montierten Zahnrades 2 mit η Zähnen. Der zweite Drehwinkelgeber REl weist ein weiteres Zahnrad 3 auf, das η + 1 Zähne hat und das mit einem auf der Welle des dritten Drehwinkelgebers REi montierten Zahnrades 4 mit η Zähnen im Eingriff ist.

Eine Drehung der Hauptwelle bewirkt dementsprechend eine Umdrehung des Drehwinkelgebers REl (n- I)/η Umdrehungen des Drehwinkelgebers REl und (n- l)(n+ l)/n² Umdrehungen des Drehwinkelgebers REi. Es sei vorausgesetzt, daß die Ausgangssignale D\, Di und D₃ die Drehwinkelpositionen (absolute Adressen innerhalb einer Umdrehung der Rotoren), die durch die jeweiligen Drehwinkelgeber REl, REl und REi gemessen sind, wiedergeben. Das Ausgangssignal D\ ist dann, wenn die Hauptwelle eine Umdrehung vollzogen hat, gleich N(N, das eine maximale Drehwinkellage kennzeichnet, ist äquivalent zu 0), während Di und D₃ wie folgt definiert sind:

Di = N I

D₂ = N(n- I)/η (1)

D, = N(n~ l)(n I

Die Ausgangssignale D] bis D) der Drehwinkelgeber REl bis REi ändern sich jeweils innerhalb definierter Perioden entsprechend der Verlagerung der Hauptwelle (Drehwinkel-Verlagerung ausgehend von der Ausgangslage über mehrere Umdrehungen) und die Verlagerungsbeträge der Hauptwelle, die diesen Perioden (Drehwinkel innerhalb einer Umdrehung oder mehr) entsprechen, sind je nach Drehwinkelgeber REl bis REi verschieden. Speziell beträgt der Verlagerungsbetrag Pl, das ist der Drehwinkel der Hauptwelle entsprechend einer Periode des ersten Drehwinkelgebers REl 2 η Radian (d. h. eine Umdrehung), der Verlagerungsbetrag Pl, das ist der Drehwinkel der Hauptwelle entsprechend einer Periode des zweiten Drehwinkelgebers REl beträgt η ■ 2 π/(η - 1) Radian (d. h. (η - 1 )ln Umdrehungen) und der Verlagerungsbetrag Pi, das ist der Drehwinkel der Hauptwelle entsprechend einer Periode des dritten Drehwinkelgebers REi beträgt n¹ ■ 2π/(η - 1) · (η + 1) Radian (d. h. (η - 1) · (π + I)/η² Umdrehungen).

Die F i g. 7a, 7b und 7c zeigen den periodischen Wechsel der Ausgangssignale Dj bis D₃ der Drehwinkelgeber REl bis REi. Die horizontale Achse stellt die Lage der Hauptwelle dar bzw. ihren absoluten Drehwinkel ausgehend von der Ausgangslage bis zu mehrfachen Umdrehungen, während die vertikale Achse die Werte der Ausgangssignale Di, Di und D) darstellt. Wenn die Hauptwelle an einer bestimmten absoluten Position angehalten wird (d. h. bei einem absoluten Drehwinkel), werden die Ausgangssignale D\ bis Dj, die dieser Position entsprechen, von den Drehwinkelgebern REl bis REi jeweils ausgegeben. Wie aus F i g. 7 zu entnehmen ist, sind die Werte der Ausgangssignale Di bis D) immer innerhalb einer Periode. Jedenfalls erzeugen die Werte der Ausgangssignale D\ bis D) eine partikuläre Kombination gemäß der auf der horizontalen Achse in F i g. 7 angegebenen absoluten Positionen, da die Verlagerungsbeträge (Drehwinkel) der Hauptwelle entsprechend einer Periode der Ausgangssignale Di bis D₃ verschieden untereinander sind. Speziell bestimmt eine partikuläre Kombination der Ausgangssignale Di bis D) allein die Anzahl der Perioden des Ausgangssignals Di des ersten Drehwinkelgebers REl (d. h. die absolute Umdrehungszahl der Hauptwelle, gezählt von der Ausgangslage), die exakt der Rotation der Hauptwelle entspricht. Selbstverständlich wird eine solche Bestimmung nicht nur mit den momentanen Werten der Ausgangssignale Di bis D₃ durchgeführt, sondern auch mit den (konstanten) Zahlenwerten, die sich auf die Verlagerungsbeträge (oder ihre Differenzen) der Hauptwelle beziehen, die den betreffenden Perioden der Ausgangssignale Di bis D₃ entsprechen und die die Differenzen in diesen Signalen verursachten. Die absolute Lage der Hauptwelle kann durch Kombination der auf diese Weise erhaltenen Periodenanzahl des Ausgangssignals Di des ersten Drehwinkelgebers REl und dem momentanen Wert des Ausgangssignals Di identifiziert werden.

Die Periodenanzahl des Ausgangssignals Di des ersten Drehwinkelgebers REl kann mit einer algebraischen oder mathematischen Methode bestimmt werden, indem die Momentanwerte der Ausgangssignale Di bis D₃ und die Zahlenwerte, die sich auf die Verlagerungsbeträge der Hauptwelle beziehen und jeweils einer Periode der Ausgangssignale Di bis D₃ entsprechen, bestimmt werden (d. h. die Zahlenwerte, die sich auf das Übersetzungsverhältnis der Bewegung der Hauptwelle in Relation zu den Drehwinkelgebern REl bis REi beziehen). Von allen Möglichkeiten der Arbeitsweise für diesen Zweck ist hinsichtlich der Verarbeitungszeit und der Rechenschaltkreiskonfiguration die Arbeitsweise am meisten effizient, die Konstanten verwendet, die sich auf die Differenzen zwischen einer Periode des ersten Drehwinkelgebers ΑΕΊ und einer Periode der anderen Drehwinkelgeber REl und REi und auf die Differenzen zwischen dem Momentanwert des ersten Drehwinkelgebers REl und den Momentanwerten der anderen Drehwinkelgeber REl und REi beziehen. Zum Beispiel kann die Konstante mit einer Periode des ersten Drehwinkelgebers REl als Basis bestimmt werden, indem die Änderungsbeträge der Ausgangssignale Di und D) der anderen Drehwinkelgeber REl und REi berücksichtigt werden, die dem Verlagerungsbetrag der Hauptwelle entsprechen, der einen Wechsel des Ausgangssignals Di des ersten Drehwinkelgebers REl pro Periode verursacht (deshalb Verlagerung einer Umdrehung).

Speziell können die Differenzen der Ausgangssignale (Di-D₂) und (Di-D₃) zwischen dem Ausgangssignal A des ersten Drehwinkelgebers und den entsprechenden Ausgangssignalen Di und Lh der anderen Drehwinkelgeber als Konstanten verwendet werden, da die Werte der Ausgangssignale D₂ und Di der Drehwinkelgeber REl und REi, die der Änderung in einer Periode (einer Umdrehung der Hauptwelle) des Ausgangssignals D\ des ersten Drehwinkelgebers REl entsprechen, bekannt sind.

So kann die Differenz Dn = Di-D₂ zwischen den Ausgangssignalen D\ und Di des ersten und zweiten Drehwinkelgebers REl und REl Tür eine Umdrehung der Hauptwelle, das ist eine Periode von REl, mit Gleichung (2) wie folgt beschrieben werden:

Der Änderungsbetrag von Di₂

pro Umdrehung der Hauptwelle
(eine Periode von REl) = NIn (T)

Daher kann die absolute Umdrehungszahl R_x der Hauptwelle, gezählt von der Ausgangslage (oder die Periodenanzahl des Ausgangssignals D\ des Drehwinkelgebers REl), durch Division aer Differenz Di₂ zwischen den momentanen Ausgangssignalen D\ und D₂ der Drehwinkelgeber REl und REl durch die Konstante N/n, die die Differenz Dn pro Urndrehung darstellt, wie folgt erhalten werden. Die Ausgangslage bedeutet hier die Stelle, an der die Ausgangssignale Z)₁, D₂ und Z)₃ der Drehwinkelgeber REl, REl und RE3 alle Null betragen.

R_x = D_n τ N/n (3)

D_n = Di-D₂ (4)

Die geringfügige Differenz Di-D₂ kann eine negative Zahl sein, da die Ausgangssignale D\ und D₂ mit der Umdrehung »-mal wechseln und die Änderungsrate von D₂ aufgrund eines Verhältnisses von (n - I )ln geringer ist als von A- Wenn die geringfügige Differenz D\ -D₂ negativ ist, kann N hinzuaddiert werden, so daß Dn imim die effektive Differenz zwischen Z)₁ und D₂ darstellt. Praktisch braucht jedoch N nicht ausdrücklich hinzuaddiert zu werden: Bei der Durchführung der Berechnung A -Z>2 unter Anwendung des Komplements von -Z>2 mit N

als Übertrag und unter Ausschluß des Vorzeichens ergibt sich die effektive Differenz Dn, die mit einer Addition mit N äquivalent ist. Der Wert der effektiven Differenz D\₂ in Abhängigkeit von der absoluten Lage der Hauptwelle ist in Fig. 7d gezeigt.

Das absolute Drehwinkelmeß-Ausgangssignal nach mehrfachen Umdrehungen ergibt sich, indem der sich aus Gleichung (3) ergebende ganzzahlige Anteil der absoluten Umdrehungszahl R_x kombiniert wird mit dem Drehwinkelmeßausgangssignal D\ des ersten Drehwinkelgebers REl (d. h. durch Weglassen des Dezimalteiis von R_x und durch Ersatz mit Z)₁ anstelle des Dezimalteils).

Wenn die absolute Umdrehungszahl R_x der Hauptwelle (d. h. die Periodenanzahl des Ausgangssignals Z)₁ des ersten Drehwinkelgebers [REl) η erreicht, wird die Differenz Dn N(O), wobei eine darüber hinausgehende Messung der absoluten Umdrehungszahl unmöglich wird (siehe Fig. 7). Daraus folgt, daß der erste und der zweite Drehwinkelgeber REl und REl lediglich bis zu η Umdrehungen messen können (n Perioden von REl). Der dritte Drehwinkelgeber RE3 ist deshalb vorgesehen, um den absoluten Positionsmeßbereich zu erweitern. Insbesondere ist der dritte Drehwinkelgeber RE3 vorgesehen, um die Periodenanzahl dieses periodischen Signals zu ermitteln, wodurch der absolute Positionsmeßbereich ausgedehnt wird, da die auf der Basis der Differenz Dn zwischen den Momentanwerten von Z)₁ und D₂ erhaltene Umdrehungszahl R_x (oder die Periodenanzahl von REl) ein periodisches Signal ist, das eine Periode eines bekannten Wertes η hat.

Nach Gleichung (1) kann die Differenz A3 = A -Ds zwischen den Ausgangssignalen A und A des ersten und des dritten Drehwinkelgebers pro Umdrehung der Hauptwelle (eine Periode von REl) wie folgt angegeben werden:

Der Änderungsbetrag von A3

je Umdrehung der Hauptwelle = N/n² (5)

Nach Gleichung (3) und (5) kann die Relation zwischen den Änderangen von Dn und As pro Umdrehung der Hauptwelle (ekie Periode von REl) wie folgt angegeben werden:

A3 = DnIn (6)

Wie gezeigt werden kann, ändert sich die Differenz A3 mit der Drehung der Hauptwelle mit einem n-tel der Rate, mit der die Differenz D_n sich ändert.

Auch ist aus Gleichung (5) bekannt, daß bei Division der Differenz A3 zwischen den momentanen Ausgangssignalen A und D3 des ersten und des dritten Drehwinkelgebers REl und REi direkt durch die obige Konstante N/n¹, die die Differenz A3 pro Umdrehung darstellt, die absolute Umdrehungsanzahl (oder die Periodenanzahl von REl) R_x' ergibt, wie im folgenden gezeigt:

R_x'= Du + N/n² (7)

Jedenfalls hat die Berechnung der Gleichung (7) eine geringere Auflösung und der Fehler in A3 hat einen relativ großen Einfluß auf R_x, da der Divisor in der Gleichung (7) ein n-tel von dem in Gleichung (3) beträgt.

Entnimmt man jedenfalls aus Gleichung (6) den Wert N/n von A₃, Dn den Höchstwert N(O) erreicht, und dividiert man die Differenz A3 durch N/n führt dies zu

Ry =■· A3 τ N/n (8)

Λ,, erreicht die gleiche Genauigkeit wie R_x in Gleichung (3). Jetzt führen die Gleichungen (7) und (8) zu folgender Gleichung:

R_x' = Ry ■ η (9)

Man kann daraus schließen, daß der Wert R_x, der sich aus Gleichung (8) ergibt, ein n-tel des Wertes R_x oder die absolute Umdrehungszahl (PeriodenzahJ von REl) ist, so daß Λ,,βίη Wert ist, der jedesmal, wenn die Hauptwelle η Umdrehungen ausgehend von der Ausgangslage (d. h. alle η Perioden von REl oder alle «Perioden von R_x) ausgeführt hat, zunimmt. Andererseits zeigt der von Gleichung (3) auf der Basis der Differenz A2 erhaltene Wert Zf_x nicht die absolute Umdrehungszahl (die Perioden von REl oder A) an, die über «,wie zuvor erwähnt, hinausgehen, sondern zeigt die Werte von 0 bis «bezüglich der Umdrehungszahlen, die über «hinausgehen (exakter n-1, da «äquivalent zu 0 ist), wiederholt an. Deshalb kann die absolute Umdrehungszahl (Periodenzahl von REl oder A) in einem weiten Bereich durch Kombination des ganzzahligen Teils von Ry, der sich aus Gleichung (8) als die größere absolute Umdrehungsanzahl (Periodenzahlenwert) mit η absoluten Umdrehungen (« Perioden von A) als Einheit ergibt, mit dem ganzzahligen Teil von R_x, der sich aus Gleichung (3) als die geringere absolute Umdrehungsanzahl (Periodenzahlenwert) einer absoluten Umdrehung (eine Periode von A) als Einheit ergibt, gemessen werden. Namentlich R_x zeigt die Periodenanzahl von A mit dem Modul η an und desweiteren zeigt R_y die Periodenanzahl von R_x mit dem Modul «an. Daher kann die absolute Umdrehungszahl (Anzahl der Perioden von A) Rx, die durch diese Kombination erhalten wird, wie folgt ausgedrückt werden:

R_x = Ry- n +R_x (10)

mit Bezug auf Gleichung (8),

A3 = D1-D3 H)

Die geringfügige Differenz A -D₃ kann ähnlich A2 der Gleichung (4) eine negative Zahl sein. In diesem Fall wird als effektive Differenz die geringfügige Differenz A~A addiert mit /^verwendet, aber in der praktischen Berechnung braucht Nnicht ausdrücklich addiert zu werden, wie im Fall von A2· Wenn die absolute Umdrehungszahl R_x der Hauptwelle n² beträgt, ist die Differenz A3 aus Gleichung (5) N (0), so daß keine weitere Messung der absoluten Umdrehungszahl möglich ist. Auf diese Weise ist durch Hinzufügung des dritten Drehwinkelgebers RE3 der absolute Umdrehungsanzahlmeßbereich erweitert auf«² Umdrehungen. F1 g. 7e zeigt die effektive Differenz A3 in Abhängigkeit von der absoluten Lage der Hauptwelle. Wie gezeigt werden kann, entspricht eine Periode von D_n n(32) Perioden von A und eine Periode von A3 entspricht n² (1024) Perioden von A-

Die obige Beschreibung macht verständlich, daß die Anwendung von mehr als drei Drehwinkelgebern den absoluten Lagenmeßbereich noch weiter ausdehnen kann. Wenn beispielsweise ein vierter Drehwinkelgeber hinzugefügt wird, kann das Übersetzungsverhältnis der Hauptwellenbewegung so gewählt werden, daß eine Periode der Differenz A4 zwischen dem Ausgangssignal A des vierten Drehwinkelgebers und dem Ausgangssignal A des ersten Drehwinkelgebers REl einem Vielfachen der Perioden von A3 entspricht. So kann die Periodenanzahl von A3 oder der Perioden von A₁ unter Anwendung von A4 erhöht werden. Auf diese Weise können mehrere Drehwinkelgeber vorgesehen sein, so daß ihre jeweiligen Perioden unterschiedlichen Verlagerungsbeträgen eines Meßobjektes entsprechen. Für diesen Zweck muß grundsätzlich die Bedingung PK... FS < PA < Pi < Pl erfüllt sein, wobei Pl der Verlagerungsbetrag des Meßobjektes (Hauptwelle) pro Periode des ersten Drehwinkelgebers REl ist, der einen Referenzwert darstellt (Pl ist 2 π Radian in dem obigen Fall) und Pl, P3,P4,P5... die Verlagerungsbeträge des Meßobjektes (Hauptwelle) für jeweils eine Periode des zweiten, dritten, vierten, fünften, usw. Drehwinkelgebers REl, REZ,... sind (Pl ist («/(« - I)) · 2 π Radian und Pi ist (n^l/ (n - 1) (« + 1) · 2 π Radian im obigen Fall). so

Wie oben beschrieben, kann die absolute Drehwinkelposition über mehrfache Umdrehungen innerhalb des Bereiches ausgehend von der Ausgangslage bis zu n² Umdrehungen gemessen werden, indem die Berechnung der Gleichung (3) und (8) auf der Basis der von den drei Drehwinkeigebern REl, REl und REj ausgegebenen absoluten Drehwinkelpositionsmeß-Ausgangssignalen A, D₂ und D₃ innerhalb einer Umdrehung (kurzer als eine Periode), ausgeführt werden. Das Format dieser absoluten Drehwinkelpositionsmeß-Signale besteht aus Di, R_x und Ry, wobei das Ausgangssignal A des ersten Drehwinkelgebers REl das geringste signifikante Gewicht aufweist, R_x, erhalten aus der Gleichung (3), weist ein signifikanteres Gewicht gegenüber A auf und Ry, erhalten aus Gleichung (8), weist ein signifikanteres Gewicht gegenüber R_x auf. Deshalb können die absoluten Drehwinkelpositionsmeß-Signale, die aus den Kombinationen dieser drei Zahlenwerte bestehen, die absolute Drehwinkelposition bis zu n² Umdrehungen mit einer Genauigkeit von einem A^tel einer Umdrehung anzeigen. F i g. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Basisschaltkreiskonfiguration zeigt, die die Berechnung der Gleichung (3) und (8) ausführt, und die einen Subtrahierer 6 und Dividierer 7 und 8 enthält.

Die Konstanten Nund « können auf geeignete Weise bestimmt werden, aber iVist üblicherweise ein relativ großer Wert, um eine erhöhte Genauigkeit zu erreichen und «ist vorzugsweise auch als relativ großer Zahlenwert gewählt, um einen ausgedehnten Meßbereich zu erhalten. Jedenfalls, wenn « zu nahe an Λ?ist, wird der Divisor N/n der Gleichungen (3) und (8) klein, so daß die Genauigkeit, mit der R_x und R_y bestimmt werden können, abnimmt, η ist auch vorzugsweise ein Divisor von iV, da dies bei der Berechnung zweckmäßig ist. Als bevorzugtes Beispiel können die Konstanten JVund «so bestimmt werden, daß N= «² ist Mit N= 1024 und η = 32

kann die absolute Drehwinkelposition beispielsweise mit einer Genauigkeit von einem 1024tel einer Umdrehung (einer Periode von REl) innerhalb eines Bereiches von 1024 Umdrehungen (1024 Perioden von REi) gemessen werden.

Während in dem obigen Beispiel die Umdrehungsgeschwindigkeit in einem Verhältnis von η zu η - 1 vom ersten Drehwinkelgeber REl zum zweiten Drehwinkelgeber REl abnimmt und in einem Verhältnis von η zu η +1 vom zweiten Drehwinkelgeber REl zum dritten Drehwinkelgeber REi zunimmt, kann die Umdrehungsgeschwindigkeit umgekehrt gewählt werden, um in einem Verhältnis von η -1 zu η von REl zu REl zuzunehmen und in einem Verhältnis von η + 1 zu π von REl zu REi abzunehmen. In diesem Fall können die Gleichungen, wenn sie nicht identisch mit den Gleichungen (1) bis (11) sind, sofort analog zu diesen Gleichungen gebildet werden und sie werden deshalb hier nicht weiter beschrieben. Das Verhältnis der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Drehwinkelgeber REl, REl und REi untereinander ist nicht beschrankt auf η -1 zu η und η +1 zu n, sondern kann η - α zu noder n + azun sein, wobei vorgesehen ist, daß aklein genug ist in Relation zu nund aein Divisor von π ist. In diesem Fall muß der Divisor in den Gleichungen (3) und (8) a ■ N/n sein.
Die Kombination des Drehwinkelgeber-Ausgangssignals D] mit den absoluten Umdrehungszahlen R_x und Ry, die leicht aus den Gleichungen (3) und (8) erhalten werden, kann zu folgendem Fehler führen. Als Beispiel zeigt jede der F i g n. 3a bis 3c die Werte der Drehwinkelgeber-Ausgangssignale D\ und Eh zu einem Zeitpunkt, in dem die Hauptwelle ihre erste Umdrehung beendet hat und ihre zweite beginnt, mit N = 1024 und π = 32. Fig. 3a zeigt einen Fall, in dem kein Fehler in den Drehwinkelgeber-Ausgangssignalen Di, D₂ und Eh zu erkennen ist. Fig. 3b zeigt einen Fall, in dem D₂ »voreilt« und Fig. 3c zeigt einen Fall, in dem D₂ »nacheilt«. Selbst in normalen Fällen, wie in Fi g. 3a gezeigt, ergibt sich aus D\~Eh »32 d. h. m in einem Teilbereich unmittelbar vor dem Wechsel der Umdrehungszahl, d. h. eine neue Umdrehung wird begonnen, und in diesen Bereichen ist die Umdrehungsanzahl R_x, die aus Gleichung (3) erhalten wird, 1, was nicht korrekt ist. Der Grund hierfür wird im folgenden beschrieben. Während sich der Wert Di-Eh kontinuierlich ändert, wenn Di und Eh sich jeweils ändern, macht der Wert Di -D₂ theoretisch eine stufenartige Änderung für alle π Schritte von D\. Darüber hinaus

sind die stufenartigen Änderungen zwischen D\ und D₂ verschieden und t.er Abstand zwischen ihren Änderungen wird allmählich breiter. Während einer theoretischen stufenartigen Änderung von Di-D₂ (d. h. η Änderungen von Di), bleibt der aktuelle Wert von Di-D₂ nicht der gleiche, sondern alterniert den theoretischen Wert mit diesem theoretischen Wert addiert mit 1. Der theoretische Wert addiert mit 1 kommt häufiger vor, wenn die Umdrehung fortschreitet bis der aktuelle Wert von D1-D2 sich zum theoretischen Wert ändert (theoretischer [ 30 Wert des vorhergegangenen Schrittes addiert mit 1), wenn die theoretische stufenartige Änderung zur nächsten

Stufe fortschreitet. Auf diese Weise kann Dn in dem Bereich von 992 < Di < 1023 (generell: N- n<D\<N-\), wobei der theoretische Wert von Di₂ von 31 zu 32 wechselt, n = 32 sein, wie in Fig. 3a zu sehen ist. Obwohl beispielsweise die Kombination von Di = 1023 und Eh = 991, tatsächlich der 1023. Adresse in der ersten Umdrehung (R_x = 0) entspricht, ergibt die alleinige Anwendung der Gleichung (3) deshalb R_x = 1, da D12 = 32 ist, wodurch irrtümlich die Drehwinkelposition an de· 1023. /%.„· ü;- ^kr zweiten Umdrehung zugeordnet wird. In den Fällen, in denen ein Fehler, wie in F i g. 3b gezeigt, entstanden ist, ergibt die einfache Anwendung der Gleichung (3) für Di gleich 0 und Eh = 992, als Betspiel, R_x = 1, wodurch die absolute Umdrehungsposition korrekt der 0. Adresse in der zweiten Umdrehung zugeordnet wird, aber für Di = 0 und D₂ = 993 ergibt die Gleichung (3) R_x = 0, wodurch irrtümlich die absolute Umdrehungsposition der Oten Adresse der ersten Umdrehung zugeord-40 net wird. In den Fällen, in denen ein Fehler, wie in Fi g. 3c gezeigt, entstanden ist, ergibt die einfache Anwen-

! dung d"r Gleichung (3) für D, = 1023 und D₂ = 990 R_x = 1, wobei irrtümlich die 1023. Adresse der zweiten

Umdrehung zugeordnet wird anstelle der korrekten Zuordnung der 1023. Adresse in der ersten Umdrehung. Um solche fehlerhaften Berechnungen zu korrigieren, wird Di₂ in der Gleichung (3) in Abhängigkeit von der Umdrehungsposition der Hauptwelle geändert, d. h. das Ausgangssignal Di des Drehwinkelgebers REl wird wie folgt geändert:

Wenn 0 < D, < 511 (generell: 0 < N/2-1),

R_x = (D,₂ + k) *% (3-1), und

so wenn 512 < D₁ < 1023 (generell: N/2 < D, < N-I)

R_x = (Di₂- k) i^N ₍₃__2)f

in der k eine geeignet gewählte ganze Zahl ist, entsprechend dem Bereich des erlaubten Fehlers. Wo zum Beispiel Fehler bis zu acht Einheiten erlaubt sind, ist k = 8.

Durch Änderung der Gleichung (3) in Gleichung (3-1) oder (3-2) kann eine derartige falsche Berechnung wie folgt korrigiert werden: Indem in Fig. 3a gezeigten Fall wird zunächst die Gleichung (3-2) angewandt, da der Drehungswinkel unmittelbar vor dem Wechsel in der Umdrehungsanzahl innerhalb des Bereiches von 512 < Di < 1023 ist, wobei die Differenz von Di -D₂ = Di₂ und die Konstante /c(d. h. 8) durch die Konstante AW/dividiert werden. Auf diese Weise ist für D, = 1023 und D₂ = <>91, beispielsweise R_x = O, da Eh₂ - k= 1023 -991 -8 = 24 ist, so daß die korrekte 1023. Adresse sich in der ersten Umdrehung ergibt. Indem Bereich 0< Di < 511, in dem in Fig. 3a gezeigten Fall, wird die Gleichung (3-1) verwendet, wodurch zum Beispiel fürDi = 0 und D₂ = 992, R_x = 1 wird, da D_n+ k= 1024 - 992 + 8 = 40 ist, so daß die korrekte Umdrehungsposition ohne Fehler bestimmt wird. Im Fall von Fig. 3b wird die Gleichung (3-1) im Fehlereinflußbereich unmittelbar nach dem Wechsel in der Umdrehungszahl angewendet, wodurch beispielsweise für Di = 0 und D₂ = 993, R_x = 1 wird, da D12 + k = 1024 - 993 +8 = 39 ist, so daß die korrekte Lage bestimmt wird. Im Bereich, der frei von Fehlern ist, können die Gleichungen (3-1) oder (3-2) ebenfalls verwendet werden, um die korrekte Lage zu bestimmen. In dem in F i g. 3c gezeigten Fall wird im Fehlereinflußbereich unmittelbar vor dem Wechsel der Umdrehungszahl

8 f

die Gleichung (3 -2) angewandt, wodurch beispielsweise für Di = 1023 und D2 = 990, R_x = 0 wird, da Dn - k= 1023 - 990 - 8 = 25 ist, so daß die korrekte Lage bestimmt ist Im Bereich ohne Fehlereinfluß können die Gleichung (3—1) oder (3-2) auch verwendet werden, um die Lage korrekt zu bestimmen.

Eine falsche Berechnung, ähnlich der bezüglich Dn, die unmittelbar vor oder nach dem Wechsel in der Umdrehungszahl auftretei kann, kann hinsichtlich D13 ebenfalls beobachtet werden. Eine solche falsche Berechnung bezüglich D13 kann jedenfalls unmittelbar vor oder hinter einem Übertrag von D12 (d. h. Wechsel von Dn von N- 1 zu N= 0) auftreten. D13 ist in Gleichung (8) zur Korrektur einer solchen falschen Berechnung daher wie in dem obigen Fall entsprechend dem Bereich von Dn wie folgt geändert:

Wenn 0 < A₂ < 511 (generell: 0 < N/2-1),

Ry = (A3 + k) *_¥ (g-!) _und

wenn 512 < A2 < 1023 (generell: N/2 < D_n < N-I)

R_v ⁼ (D13 — k) -T-rr /ο τι

y ^J η (6 ζ)

Der in F i g. 2 gezeigte Schaltkreis kann, wie in F i g. 4 gezeigt, modifiziert werden, um die Gleichungen (3-1), (3-2), (8-1) und (8-2) auszuführen. In dem in Fig. 4 gezeigten Schaltkreise sind jeweils Addierer9 und 10 zwischen den Subtrahieren 5 und 6 und den Dividierern 7 und 8 vorgesehen. Die Komparatoren 11 und 50 ermitteln die Bereiche, zu denen Di und A gehören und öffnen entweder das Gatter 12 oder 13 und entweder das Gatter 51 und 52 in Abhängigkeit von den ermittelten Bereichen, um die Addierer 9 und 10 ein Signal + koder - k zuzuführen, wodurch fczu den Ausgangssignalen D12 und D13 addiert wird oder von D12 und Dn subtrahiert wird. Der Bereich von Di, in dem die Gleichungen (3-1), (3-2), (8-1) und (8-2) angewandt werden, können selbstverständlich auf einen relativ engen Bereich unmittelbar vor oder nach dem Wechsel der Umdrehungszahl begrenzt werden, indem die Gleichungen (3) und (8) in den anderen Bereichen verwendet werden.

In einem Fail, in dem überhaupt kein Fehler in den Drehwinkelgeber-Ausgangssignalen Di, Di und Dj vorhanden ist, tritt keiner der in den F i g n. 3b und 3c gezeigten Fehler auf und lediglich der in F i g. 3a gezeigte Fehler muß berücksichtigt werden. Für diesen Zweck wird beurteilt, ob Di zu dem Bereich O < Di < N-n oder N~n< D\ < N-1 gehört. Wenn Di zu dem ersteren gehört, wird die obige Formel 3 direkt benutzt, während, wenn Di zum letzteren gehört, wird anstelle von D12 D12 - 1 in Formel (3) verwendet. Entsprechend wird bei D13 beurteilt, ob Du in den Bereich 0 < Du < N-n oder in den Bereich N-n< Dn < N-I gehört und die Formel (8) wird entsprechend direkt verwendet oder Dn - 1 wird anstelle von Dn verwendet.

Als Drehwinkelgeber REl, REl und RE3 können beliebige absolute Geber, wie zum Beispiel ein Resolver und ein Phasenverschiebungsdrehwinkeldetektor des variablen magnetischen Reluktanztypes, wie in der Beschreibung der US-Patentanmeldung 311277 und der DE-OS 3141015 beschrieben, verwendet werden. Ein Ausführungsbeispiel, in dem dieser variable magnetische Reluktanz-Phasenversrhiebungsdrehwinkeldetektor, der in den oben angeführten Anmeldungen beschrieben ist, angewendet wird, um die vorliegende Erfindung auszuführen, ist in den F i g. 5 und 6 gezeigt.

Nach F ig. 5 bezeichnen VREl, VRElund K5£3 jeweils Detektorkopfteile des variablen magnetischen Reluktanz-Phasenverschiebungsdrehwinkeldetektors, die jeweils den Detektorkopfteilen REl, REl und RE3 in F i g. 1 entsprechen. Fig. 6a ist ein Axialschnitt, der den Aufbau von VREl, VREl und VRE3 zeigt und Fi g. 6b ist ein Radialschnitt des Detektorkopfes VREl. In Fig. 6a ist der erste Detektorkopf im Schnitt gezeigt, während der zweite und der dritte Detektorkopf VREl und VRE3 als Seitenansicht gezeigt sind. Der Durchmesser der §

Detektorköpfe VREl und VRE3 beträgt etwa die Hälfte des Detektorkopfes VREl. Ein Rotor 15 von VREl ist auf der Hauptwelle 14 befestigt. Ein Zahnrad 16 ist an dem einen Ende der Hauptwelle 14 vorgesehen. Das Zahnrad 45 * 16 ist im Eingriff mit einem Zahnrad 17, das auf einer Rotationswelle 20 von VREl vorgesehen ist. Ein Zahnrad 18 ebenfalls auf der Rotationswelle 20 vorgesehen, ist im Eingriff mit einem Zahnrad 19 auf der Rotationswelle von VRE3. Die Zähnezahlen der Zahnräder 16,17,18 und 19 betragen η, η -1, η +1 und η, das sind die gleichen Zahkn wie bei den Zahnrädern 1, 2, 3 und 4 in Fig. 1.

22 bezeichnet ein Gehäuse des Detektorkopfes VREl, 23 und 24 bezeichnen Lager und 25 einen Statorkern von VREl. Wie in Fig. 6b gezeigt, weist der Detektorkopf VREl Pole A, B, Cund Dim Stator 25, Primärwicklungen 1A-1D, Sekundärwicklungen 3/1, 3D die um die jeweiligen Pole A-D gewickelt sind. Der Rotor 15 ist derartig gestaltet, zum Beispiel als exzentrische Welle, daß er in der Lage ist, die Reluktanz eines jeden Poles in Abhängigkeit vom Drehwinkel zu ändern. Indem Primärwicklungen IA und 2Cder Pole A und C, die ein Polpaar in radialer Richtung bilden, von einem Sinussignal erregt werden und indem Primärwicklungen IB und 2D der Pole B und D, die ein anderes Polpaar bilden, von einem Kosinuswellensignal erregt werden, wird das folgende Signal als ein zusammengesetztes Ausgangssignal Y\ der Sekundärwicklungen 3/1-3D erhalten. Die anderen Detektorköpfe VREl und VRE3 sind gleicher Konstruktion und folgende Ausgangssignale werden als Sekundärausgangssignale Yi und Yy erhalten:

Y) = sin (wt - 0t)

Y₂ = sin M - 0₂) (12)

Y₃ = sin (wt - 0₃)

0i, 0₂ und 03 sind Drehwinkel der Rotationswellen 14,20 und 21 der Detektorköpfe VREl bis VRE3. Die Ausgangssignale Y\, Yi und Y) ergeben sich durch Phasenüberlagerung eines Referenzwechselstromsignals sin wt mit Phasenwinkeln, die den jeweiligen Drehwinkeln entsprechen. Die absoluten Zahlenwerte Di, Di und D₃, die Drehwinkelpositionen innerhalb einer einzigen Umdrehung darstellen, können entsprechend berechnet

werden, indem jeweils die Phasendifferenzen Θ\, Q₂ und Θ3 zu diesen Ausgangssignalen Y\, Yi und Y₃ gemessen werden.

In Fig. 5 zählt ein Zähler 27 einen Ausgangstaktimpuls des Taktoszillators 26. Ein Teil des Zählausgangssignals wird einem Sinuswellengenera!or 28 und einem Kosinuswellengenerator 29 zugeführt. In Abhängigkeit von dem Zählausgangssignal wird ein Sinuswellensignal sin ωί »nd ein Kosinuswellensignai cos ωί, die mit dem Zählausgangssignal synchronisiert sind, erzeugt. Diese Signale werden den Primärwicklungen der Detektorköpfe VREl bis VREi zugeführt, wie zuvor beschrieben. Die Ausgangssignale K₁, Y₂ und Y₃ der Sekundärwicklung werden einem Gatterschaltkreis 30 zugeführt Der Gatterschaltkreis 30 selektiert die jeweiligen Signale Yu Y₂ und 73 auf einer Timesharingbasis in Abhängigkeit von den Zeitsignaien 7j, T₂ und T₃ und führt sie zu einem Lastkontrolleingang eines Latch-Schaltkreises 31, nachdem diese Signale mehrfach ausgenutzt worden sind. Der Latch-Schaltkreis 31 schaltet die Zählung in dem Zähler 27 in Synchronisation mit einer ansteigenden Zeitmessung (O-Durchgangsmessung) des Signals ΪΊ, Y₂ oder Y₃, zugeführt von dem Gatterschaltkreis 30. Ein Ausführungsschaltkreis 32 beinhaltet verschiedene Funktionen, die von einer zentralen Prozeßeinheit (.CPU) kontrolliert werden. Der Schaltkreis 32 schließt Register Ri, R₂ und R₃ zum Speichern der Ausgangssignale D), D₂ und D₃ der Detektorköpfe VREl, VREl und VREi, ein und speichert die digitalen Zahlenwerte, die von dem Latch-Schaltkreis 31 auf Register R\, R₂ oder A3 geschaltet werden, entsprechend dem Signal, das von dem Gatterschal&reis 30 selektiert wird (eines von ¥\, Y₂ und Y₃, das von dem Zeitsignal T\, T₂ und T₃) diskriminiert werden kann. Der Ausführungsschaltkreis 32 führt in Abhängigkeit von den Drehwinkelgeber-Ausgangssignalen Du Th und D₃, die in den Registern R_u R₂ und R₃ gespeichert sind und von vorbestimmten Rechenkonstanten

Ν,η, ^,k, usw., Berechnungen der Formeln (4) und (11), der Formel (3 -1) oder (3-2) und der Formel (8 -1) oder

(8-2) sowie den Vergleich und die Beurteilung des Bereichs von Di aus, die diese Berechnung begleiten und gibt aufgrund dessen die Zahlenwerte Di, R_x und ^ aus, die die absolute Umdrehungspositionen innerhalb von n² Umdrehungen darstellen.

In dem oben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel stimmt eine Periode der Ausgangssignale Di bis D₃ der Drehwinkelgeber REl bis RE3 überein mit einer Umdrehung derjeweiligen Rotoren. Die Drehwinkelgeber REl bis RE3 sind jedoch nicht begrenzt auf diese Konstruktion, sondern Drehwinkelgeber, die die Ausgangssignale Di bis D3 in einer Vielzahl von Perioden innerhalb einer Umdrehung erzeugen, können als Drehwinkelgeber REl bis RE3 verwendet werden. Wenn als Beispiel Drehwinkelgeber REl bis REi verwendet werden, die jeweils die Ausgangssignale Di bis D₃ in neun Perioden pro Umdrehung eizeugen (d. h. die absolute Lage kann für einen

jeweiligen Drehwinkel von 40° bestimmt werden, entspricht eine Periode in Fi g. 7 nicht 2 π, sondern ^f, d. h. 40° und der absolute Nachweisbereich für ή² Perioden ist^ψ- ■ 2 π. Ein Ausführungsbeispiel eines Detektorkopfes VREY, der für diesen Zweck verwendet wird, ist in Fig. 8 dargestellt.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel, in dem der Detektorkopf VREl, der in Fig. 6b gezeigt ist, modifiziert worden ist in einem Typ, in dem das Ausgangssignal Di in mehreren Perioden pro Umdrehung erzeugt wird. Ein Rotor 34 ist nicht exzentrisch gelagert, wie der Rotor 15 in Fig. 6, sondern auf dem äußeren Umfang des Rotors 34 sind Verzahnungen in einem gleichen Abstand mit axialen Vertiefungen 34a und axialen Erhebungen 346 vorgesehen. Ein Stator 35 besteht genau wie der Stator 25 in Fi g. 6 aus vier Polen A-D, die Primärwicklungen 2 A- ID und Sekundärwicklungen 34-3D aufweisen. Die Pole A-D weisen an ihren Enden Verzahnungen auf (bestehend aus einer Vertiefung 35a und einer Erhebung 35b), die der Verzahnung 34a, 346 des Rotors 34 entsprechen. Reluktanzen der Pole A-Dwechseln mit der Umdrehung des Rotors 34, wobei ein Abstand der Rotorverzahnung 34a, 34ö einen Periodenwechsel in der Reluktanz erzeugt. Darüber hinaus ist die Übereinstimmung zwischen der Rotorverzahnung 34a; 34ö und der Statorverzahnung 35a, 356 derjeweiligen Pole A-D auf eine solche Weise verschoben, daß der Reluktanzwechsel in den Polen A-D mit einem ¹A-Abstand zwischen den jeweiligen benachbarten Polen versetzt ist. Durch diese Anordnung wird eine elektrische Phasendifferenz im Ausgangssignal der Sekundärspule erzeugt, deren Periodendauer der Drehwinkel eines jeweiligen Abstandes der Rotorverzahnung 34a, 346 ist. Das Ausgangssignal Di, das dieser elektrischen Phasendifferenz entspricht, stellt entsprechend der Umdrehungsposition des Rotors 34 einen Wert kleiner als eine Periode dar, wobei eine Periode davon dem Drehwinkelbereich für einen einzigen Abstand der Rotorverzahnung 34a, 34b entspricht.

Die Meßvorrichtung zur Messung einer Verlagerung oder einer Position eines Meßobjektes mit einem Absolutwert innerhalb einer Periode (Drehwinkelgeber REl bis RE3) ist nicht beschränkt auf die oben beschriebene rotierende Vorrichtung, sondern können auch lineare Vorrichtung oder eine Kombination von beiden Arten sein. Ein Beispiel für eine Kombination der Detektorköpfe 51,52 eines Lineargebers mit absoluter Positionsanzeige, ist in Fig. 9 dargestellt. s*

Die individuellen Linearpositionsdetektorköpfe 51 und 52 sind variable magnetische Reluktanz-Phasen- J

Verschiebungsdetektoren, wie in der US-Patentanmeldung 348 674 und DE-OS 3205032 beschrieben. Die Beschreibung geht im folgenden zunächst vom Detektorkopf 51 aus. Der Detektorkopf 51 enthält eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung in einem Gehäuse 36 und ein längliches Kernteil 37, das gleitend in diese Wicklungen eingefügt ist. Das Kernteil 37 besteht aus mehreren Kernen 37a, die in Längsrichtung in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, wobei Abstandhalter 376 zwischen den jeweiligen Kernen 37a und eine Hülse 37 c, die diese Kerne 37a und die Abstandhalter 376 verschließt, vorgesehen sind. Die Kerne 37asind aus magnetischem Material und die Abstandhalter 376 aus einem nicht magnetischen Material, wie beispielsweise Luft. Dieses Kernteil 37a führt eine lineare Verlagerung entsprechend einer linearen Bewegung aus, die von einem äußeren Meßobjekt ausgeht. Beispielsweise ist jeder Kern 37a zylindrisch ausgebildet mit einer

Länge-^ (Fi stellt eine gewünschte Länge dar) und jeder Abstandhalter37i> hat die gleichen Längen wie der Kern 37a Dementsprechend ist die Entfernung äquivalent zu einem Abstand der Anordnung der Kerne 37agleich Fi. Genau wie in den zuvor beschriebenen rotierenden Detektorköpfen sind die Wicklungen derart angeordnet, daß sie in den vier Phasen A-D arbeiten. Die Reluktanz, die in den jeweiligen Phasen Λ-Derzeugt wird, ist um 90°

1° m

abhängig von der Lage der Kerne 37a versetzt Wenn beispielsweise die Phase A eine Kosinusphase ist, so ist die Phase B eine Sinusphase, C eine Minus-Kosinus-Phase und D eine Minus-Sinus-Phase.

Nach Fi g. 9 sind Primärwicklungen 38,39,40 und 41 und Sekundärwicklungen 42,43,44 und 45 getrennt für die jeweiligen Phasen A-D vorgesehen Die Sekundärwicklung 42 bis 45 der jeweiligen Phasen A-Dsind jeweils auf der Außenseite oder Innenseite der entsprechenden Primärwicklungen 38 bis 41 gewickelt. Die Länge jeder Wicklung ist im wesentlichen gleich der Länge des Kerns J/o, d. h. ^. In dem Beispiel nach Fig. 9 sind die Wicklungen 38,42 der Phase A und die Wicklungen 40,44 der Phase Cnebeneinander angeordnet, und die Wicklungen 39,43 der Phase B und die Wicklungen 41,45 der Phase Dsind ebenfalls nebeneinander anseordnet. Das Intervall zwischen den Wicklungen der Phase A und denen der Phase B und das Intervall zwischen den Wicklungen Ί«γ Phase C und denen der Phase D ist in beiden Fällen Fi (n± ¹A) (/? ist eine ganze Zahl).

Die Lagen der Wicklungen der Phasen A-D im Detektorkopf 51 sind nicht beschränkt auf die in Fig. 9 gezeigte. Da die Reluktanz sich im magnetischen Schaltkreis in den jeweiligen Phasen A-Dm Abhängigkeit von der linearen Verlagerung des Kernteiles 37 ändert und die Phase der Reluktanzänderung um 90° zur Phase verschoben ist (entsprechend ist die Phase der Reluktanzänderung zwischen der Phase A und der Phase Cum 180° versetzt und die Phase der Relektanzänderung zwischen der Phase B und der Phase D ist ebenfalls um 180° versetzt) kann die Lage der Wicklungen irgendwie gewählt werden, solange wie die Lagen eine derartige Reluktanzänderung erzeugen.

Auf gleiche Weise, wie in den oben beschriebenen Detektorköpfen ΚΑΕΊ bis VREl werden die Primärwicklungen 38 und 40 der Phasen A unc! Cvon einem Sinuswellensignal sin ω\ in zueinander entgegengesetzten Phasen erregt und die Ausgangssignale der Sekundärwicklungen 42 und 44 werden in der ,gleichen Phase zusammenaddiert. Die Primärwicklungen 39 und 41 der Phasen B und D werden von dem Kosinuswellensignal cos ot in zueinander entgegengesetzten Phasen erregt und die Ausgangssignale der Sekundärwicklungen 43 und 45 sind in der gleichen Phase zusammenaddiert. Eine Summe der Ausgangssignale des Sekundärwicklungs- % paares der Phasen A und C und die Ausgangssignale des Sekundärwicklungspaares der Phasen B und D bilden

" ein sekundäres Seitenausgleichssignal W\ des Detektorkopfes 51. Dieses Ausgangssignal W\ ist ein Signal, das

durch Überlagerung mit einem Referenzwechselstromsignal (sin ωΐ oder cos ωί) durch einen Phasenwinkel Φι entsprechend der linearen Position X des Kernteils 37, erhalten wird, wie durch folgende Gleichung (13) a ausgedrückt.

Wi = sin (wt-Φι)

W₂ = sin (ωΙ~Φ₂) ^(li}

Der Detektorkopf 52 ist gleicher Konstruktion wie der Detektorkopf 51 mit der Ausnahme, daß das Intervall Pi zwischen den Kernen 46aund den Abstandhaltern 466 sich von dem Intervall fl unterscheidet. Die Kernteile 37 und 46 der Detektorköpfe 51 und 52 sind mit Hilfe eines Verbindungsteiles 47 untereinander verbunden und diese Kernteile 37 und 46 werden zusammen in einer linearen Bewegung in Übereinstimmung mit der linearen Verlagerung X des Meßobjektes bewegt. Ein Wechselstromsignal W₂, wie in der obigen Gleichung 13 angegeben, das eine elektrische Phasenverschiebung Φ₂ aufweist, die der linearen Position X des Kernteils 46 entspricht, wird von der Sekundärseite des Detektorkopfes 52 ausgegeben.

Wenn der Phasenverschiebungsbetrag Φι im Ausgangssignal W\ des ersten Detektorkopfes 51 2 π ist. entspricht die lineare Verlagerung X des Meßobjektes der Länge Fi, dem Abstand der Kerne 37a, während die lineare Verlagerung X, wenn der Pbasenverschiebungsbetrag Φ₂ in dem Ausgangssignal W₂ des zweiten Detektorkopfes 52 2 π ist, der Länge P₂, dem Abstand der Kerne 46a, entspricht. Das ist deshalb so, weil die Reluktanzänderung in den Detektorköpfen 51 und 52 durch den Abstand der Kerne 37a und 46a, die eine Periode darstellen, erzeugt wird.

Die Phasenverschiebungsbeträge Φι und Φ₂ können durch Verarbeitung des Sekundär-Ausgangssignals W\ und W₂ der Detektorköpfe 51 und 52 in gleicher Weise in Fig. 5 gezählt werden. Auf diese Weise können periodische elektrische Signale (Digitateignale) D\ und D₂, entsprechend der momentanen Position erhalten werden. D. h. entsprechend der momentanen Phasenverschiebungsbeträge Φ| und Φ₂, deren eine Periode ein linearer Verschiebungsbetrag entsprechend den zueinander verschiedenen Kernabständen Fi und F₂ der Detektorköpfe 51 und 52 ist. Der Vorgang zur Erzielung der Anzahl der Perioden C_x des Ausgangssignals A entsprechend dem ersten Detektorkopf 51 durch. Anwendung derauf diese Weise erhaltenen Digitalsignale A und D₂, ist gänzlich der gleiche wie in der zuvor beschriebenen rotierenden Vorrichtung. Da der Wert des Ausgangssignals A des ersten Detektorkopfes 51 bei einem linearen Verschiebungsbetrag Fi gleich /v'ist, und der

, beträgt die Differenz zwischen den beiden Anzahl der Perioden C_x kann entsprechend

erhalten werden, indem die Differenz Di 2 zwischen den momentanen Ausgangssignalen A und D₂ der Detektorköpfe 51 und 52 berechnet wird und indem eine Division entsprechend der folgenden Gleichung (14) durchgeführt wird:

/^ — η ■ A^(F?~Fi) ιλΛ\

C-Z)₁₂.-_ (14)

Die lineare Position eines Meßobjektes kann als Absolutwert bestimmt werden, indem der ganzzahlige Teil der Anzahl der Perioden C_x mit dem Ausgangssignal Di des Detektorkopfes 51 kombiniert werden (indem der Dezimalteil der aus Gleichung (14) erhaltenen Zahl C_x, wegfällt und indem Di als Dezimalzahl verwendet wird). Als ein modifiziertes Ausführungsbeispiel können die Kernteile 37 und 46 befestigt sein und die Wicklungen können in Verbindung mit der Verlagerung des Meßobjektes beweglich sein. Die Abstände der Kerne der Detektorköpfe 51 und 52 können untereinander gleich gemacht werden und die Übertragungsverhältnisse der

gangssignals D\ des ersten Detektorkopfes 51 bei einem linearen V
Wert des Ausgangssignals D₂ des zweiten Detektorkopfes 5^¹-ist,
Werten 1 die zuvor als bekannter Wert vorgegeben ist. Die
ehlten weden indem die Differenz D zwishen den momentne

mechanischen Bewegung des Meßobjektes relativ zu denjeweiligen Detektorköpfen 51 und 52 können durch Anwendung geeigneter Mittel, wie zum Beispiel einem Getriebe, unterschiedlich sein.

Die Rechenvorrichtung für die Berechnung der Anzahl der Perioden R_x und #j,oder C_x des ersten Gebers REl

oder des Detektorkopfes Sl ist nicht beschränkt auf einen Rechenschaltkreis, wie einem Subtrahierer, Dividierer, usw., sondern kann ein Schaltkreis sein, der einen Tischrechner (Funktionstisch) verwendet, bestehend aus einem ROM, RAM oder ähnlichem. Die Berechnungsformel für sine derartige Berechnung ist nicht beschränkt auf die Funktionen der Gleichungen (3), (8) und (14), sondern kann irgendeine mathematische Formel sein, die die Verlagerungsbeträge Pl, PL und Pi des Meßobjektes für eine Periode der Geber REl bis REi (dies sind zuvor bekannte Werte) und die momentanen Ausgangssignale D_x bis Di der Geber REl bis REi verwendet. Die Berechnung kann zum Beispiel durch Formulierung der folgenden gleichzeitigen Gleichungen (15) durchgeführt werden:

R(x) = Xi ■ P + D₁ I

R(x) = X₂ ■ P² + D₂ (15)

R(x) = Xi ■ P + Di J

wobei X_u X₂ und Z₃ (unbekannt) die Perioden der Geber REl bis REi darstellen und R(x) die absolute Position des Meßobjektes ist, indem ganzzahlige Werte von X\, X₂ und Xi erhalten werden, die den gemeinsamen R(x)-Wert durch Substitution in Abhängigkeit von den momentanen D\ bis Z)j-Werten ergeben, und indem der Wert von X\, der auf eine solche Weise berechnet wird, wie die zuvor beschriebene Periodenanzahl Λχ-bestimmt wird.

Es ist zuvor beschrieben worden, daß die Beträge der Verlagerung Pl, PL, Pi, P4, PS ... des Meßobjektes

entsprechend einer Periode der jeweiligen Geber REl, REL, REi, ...Pl<...P5<P4<Pi<PLss\n soll. Jedoch kann die Reihenfolge der Verlagerungsbeträge Pl<PL<Pi<P4<P5... sein. In diesem letzteren Fall ist es möglich, die Anzahl der Perioden A_x des ersten Gebers REl beispielsweise durch Anwendung der Differenz der Ausgangssignale des ersten Gebers REl und des zweiten Gebers REZ zu erhalten, die Anzahl der Perioden R_x3 des dritten Gebers REi unter Anwendung der Differenz der Ausgangssignale des dritten Gebers REi und des vierten Gebers zu erhalten, und die Anzahl der Perioden des Signals, das R_x darstellt (entsprechend dem zuvor beschriebenen R_y) unter Anwendung der Differenz der Ausgangssignale des Signals, das R_x darstellt und des Signals das R_xi darstellt, zu erhalten.

Die Kombination der Zahnräder zur Übertragung der Verlagerung des Meßobjektes auf die Geber ΛΕ1 bis REi ist selbstverständlich nicht begrenzt auf die in den Fig. 1 und 6 gezeigten Kombinationen. Es können andere Übertragungsvorrichtungen als Zahnradgetriebe ebenfalls verwendet werden. Beispielsweise kann gleichwertiger Effekt im Vergleich zum Zahnradgetriebe erzielt werden durch Anschluß eines Motors, der verschieden ist von dem Motor, der die Hauptwelle antreibt, die als Meßobjekt für den zweiten und dritten Geber REl und REi dient, und der in Verbindung mit dem die Hauptwelle antreibenden Motor mit einem abweichenden vorbestimmten Drehzahl(verhältnis) betrieben wird.

Die Geber sind nicht beschränkt auf einen Typ, der eine mechanische Verlagerung in ein elektrisches Signal umwandelt, sondern können auch solche sein, die eine mechanische Verlagerung in ein optisches Signal umwandeln. Desweiteren werden die Ausgangssignale D\ bis Di der Geber REl bis REi oder 51 und 52 als Digitalwerte erhalten, sie können aber auch als Analogwerte ausgegeben werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßvorrichtung zur absoluten Messung einer Position eines Meßobjektes, mit einem ersten Detektor, der Positionsmeßsignale erzeugt, die sich bei Überschreitung des Detektormeßbereiches periodisch wiederholen, wobei das Periodenmaß des ersten Detektors einem ersten Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes entspricht, dadurch gekennzeichnet,

- daß das Meßobjekt mindestens einen weiteren Detektor (REl, RE3, VREl, VRE3, Sl) beeinflußt, dessen Periodenmaß einem von dem ersten Positionsänderungsbetrag verschiedenen Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes entspricht und

— daß eine Rechenvorrichtung (5 bis 13,50 bis 52) vorgesehen ist, die die Differenz zwischen dem momentanen Positionsmeßsignal jedes weiteren Detektors und des ersten Detektors ermittelt und aus dieser Differenz und aus dem momentanen Positionsmeßsignal des ersten Detektors die absolute Position des Meßobjektes in einem Meßbereich, der den Meßbereich eines jeden Detektors (REl, bis RE3, VREl bis VRE3, Sl, Sl) übersteigt, ermittelt.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (REl bis RE3, VREl bis VRE3, Sl, ST) gleiche Periodenmcße aufweisen und von einer Verlagerungsvorrichtung (1 bis 4,16 bis 19, 47) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen angetrieben sind.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (REl bis RE3, VREl bis VRE3, Sl, Sl) ungleiche Periodenmaße aufweisen und von einer Verlagerungsvorrichtung (1 bis 4,16 bis 19, 47) mit gleichen Übersetzungsverhältnissen angetrieben sind.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Detektor (REl, VREl, Sl) und der weitere Detektor (REl, VREl, Sl) über die Verlagerungsvorrichtung (1,2) derart gekoppelt sind, daß ihre Periodenmaße im Verhältnis (n-a)ln, zueinander stehen, wobei α und η ganze Zahlen sind, und η ein ganzzahliges Vielfaches von α ist.

, 5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei weitere Detektoren (REl, RE3, VREl, VRE3) vorgesehen sind, die durch die Verlagerungsvorrichtung (3,4) derart gekoppelt sind, daß ihre Periodenmaße im Verhältnis (rn-d)ln, zueinander stehen.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Perioden-

g maß des ersten Detektors (REl, VREl, Sl) entsprechende erste Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes

den niedrigsten Positionsänderungsbetrag aller Detektoren aufweist.

^!

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Periodenmaß entsprechende Positionsänderungsbetrag des Meßobjektes des dem ersten Detektor unmittelbar nachfolgenden weiteren Detektors (REl, VREl, Sl) den höchsten Positionsänderungsbetrag aller Detektoren aufweist.

8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren Drehwinkeldetektoren (REl bis RE3, VREl bis VRE3) sind.

9. Meßvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehwinkeldetektoren (34, 35) mehrere Perioden pro Umdrehung aufweisen.

10. Meßvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren Reluktanzdetektoren (VREl bis VRE3, Sl, Sl) mit variabler Reluktanz sind.

11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren Linearpositionsdetektoren (51, 52) sind.
12. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrich-

45 tung für jeden weiteren Detektor (RE1,RE3,VRE1,VRE3, Sl) jeweils einen Subtrahierer (5,6), der das Signal des ersten (A) und dieses weiteren (D₂, A) Detektors erhält, und einen Dividierer (7, 8) aufweist, der das Differenzsignal (A2, A3) des jeweiligen Subtrahierers (5, 6) durch eine Konstante dividiert und ein Ausgangssignal (A_x, Λ,.) als Periodenanzahl abgibt.

13. Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung
50

einen ersten Schwellwert-Komparator (11) aufweist, der das Ausgangssignal (A) des ersten Detektors (REl, VREl, 51) erhält und ein erstes Gatter (12) für den Durchlaß eines ersten Gattersignals (+A) ansteuert, wenn das momentane Ausgangssignal (A) in die erste Hälfte des Periodenmaßes des ersten Detektors fällt, oder ein zweites Gatter (13) für den Durchlaß eines ersten Gattersignals (-A) ansteuert, wenn das momentane Ausgangssignal (A) in die zweite Hälfte des Periodenmaßes fällt, und

einen ersten Addierer (9) aufweist, dessen erster Eingang das Differenzsignal (A2) des Subtrahierers (5) und dessen zweiter Eingang das jeweilige Gattersignal (+k bzw. -k) erhält und dessen Ausgang mit dem Dividierer (7) verbunden ist.

14. Meßvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung

einen zweiten Schwellwert-Komparator (50) aufweist, der das momentane Differenzsignal (A2) des Subtrahierers (5) erhält und ein drittes Gatter (51) für den Durchlaß eines zweiten Gattersignals (+k) ansteuert, wenn das momentane Differenzsignal (A2) in die erste Hälfte des Differenzsignal-Periodenmaßes fällt oder ein viertes Gatter (52) für den Durchlaß eines zweiten Gattersignals (-A) ansteuert, wenn das Differenzsignal (A 2) in die zweite Hälfte des Differenzsignal-Periodenmaßes fällt, und

- einen zweiten Addierer (10) aufweist, dessen erster Eingang das Differenzsignal (D₁₃). des Subtrahieren;

(6) und dessen zweiter Eingang das jeweilige Gattersignal (+k bzw. -&) erhält und dessen Ausgang mit dem Dividierer (8) verbunden ist.

15. Meßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenvorrichtung s

einen ersten Schwellwert-Komparator (11) aufweist, der das Ausgangssignal (A) des ersten Detektors {BEI, VREl, Sl) erhält, und' ein erstes Gatter für den Durchlaß eines Gattersignals {-H) ansteuert, wenn sich das Ausgangssignal φ\) des ersten Detektors kurz vor dem Ende eines Periodenmaßes befindet, einen ersten Addierer (9) aufweist, dessen erster Eingang das Differenzsignal (A2) des Subtrahierers (5) ynd dessen zweiter Eingang das erste Gattersignal {-k) erhält und dessen Ausgang mit dem Dividierer

(7) verbunden ist,

einen zweiten Schwellwert-Komparator (50) aufweist, der das momentane Differenzsignal (A2) des Subtrahierers (5) erhält und ein Gatter für den Durchlaß eines zweiten Gattersignals (-A0 ansteuert, wenn sich das Differenzsignal (A2) Kurz vor dem Ende des Differenzsignal-Periodenmaßes befindet, und

einen zweiten Addierer (10) aufweist, dessen erster Eingang das Differenzsignal (A3) des Sutrahierers (6) und dessen zweiter Eingang das zweite Gattersignal {-ti) erhält und dessen Ausgang mit dem Dividierer (8) verbunden ist.