Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fehlererkennungseinrichtung eines Rotationsdetektors
wie z.B. eines Codierers, und genauer betrifft sie eine Fehlererkennungseinrichtung eines
Rotationsdetektors, mittels derer ein Fehler des Rotationsdetektors sicher ohne Versagen
erkannt werden kann.
Beschreibung des Standes der Technik
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Im allgemeinen ist ein Rotationsdetektor, wie z.B. ein Codierer, mit einem sich drehenden
Bauteil (z.B. ein Motor) verbunden, und er kann zwei Arten von Impulssignalen (A und B)
mit einer Phasendifferenz (z.B. 90 Grad) und gleicher Frequenz gemäß der Rotation des sich
drehenden Bauteils ausgeben.
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FIG. 4 und FIG. 5 veranschaulichen ein Beispiel der Impulssignale A und B anhand eines
Zeitablaufdiagramms, und diese Abbildungen zeigen jeweils den Zustand der Impulssignale,
wenn der Motor gegen den Uhrzeigersinn (im folgenden "CCW-Richtung" genannt) oder im
Uhrzeigersinn rotiert (im folgenden "CW-Richtung" genannt).
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Im allgemeinen kann Ist-Rotationsrichtung des Motors (CCW-Richtung oder
CW-Richtung) anhand des Pegelunterschieds (niedrig und hoch) des Impulssignals B zu den
Zeitpunkten (k), (l) in FIG. 4 und zu den Zeitpunkten (m), (n) in FIG. 5 unterschieden werden, wenn der
erste Übergang des Impulssignals A auftritt.
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Gewöhnlich ist die Soll-Rotationsrichtung des Motors identisch mit der Ist-Rotationsrichtung.
Falls jedoch dem Motor eine umgekehrte Antriebskraft durch eine Änderung der
Soll-Rotationsrichtung dadurch zugefiihrt wird, daß die Rotationsrichtung des Motors geändert oder der
Motor abgebremst wird, ist die Soll-Rotationsrichtung durch Änderung der Rotationsrichtung
oder Abbremsen des Motors entgegengesetzt der Ist-Rotationsrichtung desselben.
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Ein Verfahren, das feststellen kann, daß der Rotationsdetektor nicht in Ordnung ist, wenn die
Soll-Rotationsrichtung des Motors nicht mit der Ist-Rotationsrichtung des Motors
übereinstimmt,
und zwar wenn die Rotationsrichtung nicht geändert oder nicht gebremst wird, wie
oben dargestellt, ist als Fehlererkennungsverfahren eines Rotationsdetektors bekannt.
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In vielen Fällen besteht der Fehler in einem Kurzschluß, Drahtbruch, usw. des
Signalübertragungskanals. In diesen Fällen verharrt das obige Impulssignal (A oder B) unverändert auf
niedrigem oder hohem Pegel.
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FIG. 6 zeigt anhand eines Zeitablaufdiagramms ein Beispiel, bei dem der Fehler darin besteht,
daß z.B. das Impulssignal B auf niedrigem Pegel gehalten wird.
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In diesem Fall wird beurteilt, daß die Ist-Rotationsrichtung des Motors die CCW-Richtung ist.
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Falls die Soll-Rotationsrichtung die CW-Richtung ist, ist es deshalb gemaß dem
konventionellen Fehlererkennungsverfahren des Rotationsdetektors möglich, obigen Fehler zu
erkennen. Falls die Soll-Rotationsrichtung die CCW-Richtung ist, kann ein Fehler, wie er oben
dargestellt wurde, jedoch nicht erkannt werden. Aus diesem Grund könnte ein Fehler des
Rotationsdetektors mit dem konventionellen Fehlererkennungsverfahren, wie öben gezeigt, nicht
sicher erkannt werden.
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Eine weitere dem Stand der Technik gemaße Fehlererkennungseinrichtung, die in
FR-A-2 509 853 offenbart wurde, erzeugt zwei Impulsreihen a und b in Abhängigkeit von
zwei impulssignalen A und B. Ein Flip-Flop wird beim Eintreffen jedes Impulses b auf 1 und
beim Eintreffen jedes impulses a auf 0 gesetzt. Eine Anomalie wird erkannt, wenn ein Impuls
a auftritt, während das Flip-Flop bereits auf 0 gesetzt ist, oder wenn ein Impuls b auftritt,
während das Flip-Flop bereits auf 1 gesetzt ist.
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Bei dem im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 18, Nummer 9, Febmar 1976, Seiten
2790-2791 (E.C. Pisciotta), offengelegten System werden den Signalen A und B
entsprechende Impulsreihen an einen einzelnen Aufwärts/Abwärtszähler angelegt. Die Impulse der
ersten Reihe lassen den Zähler aufwärts zählen, und diejenigen der zweiten Reihe lassen den
Zähler abwärts zählen. Jedesmal wenn der Zählwert aus einem vorgewählten Bereich fällt, ist
dies eine Anzeige einer Fehlfunktion.
Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die Probleme der bekannten Technik zu
überwinden.
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Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine Fehlererkennungseinrichtung eines
Rotationsdetektors zu schaffen, durch welche Kurzschlüsse, Drahtbrüche usw., die zum großen
Teil die Ursachen fur Fehler des Rotationsdetektors ausmachen, sicher fehlerfrei erkannt
werden können.
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Die Erfindung schafft demgemaß eine Fehlererkennungseinrichtung eines Rotationsdetektors,
wie sie in Anspruch 1 definiert ist.
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Bei einer Fehlererkennungseinrichtung gemaß der Erfindung wird beurteilt, ob jeweils
entweder die ansteigende oder die abfallende Flanke der zwei Arten von Impulssignalen, die von
einem Rotationsdetektor ausgegeben werden, einen Phasenunterschied besitzen und eine
gleiche Frequenz haben, wechselweise erscheint oder nicht. Ein Fehler des Rotationsdetektors
kann anhand der Ergebnisse der Beurteilung erkannt werden.
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Falls nämlich der Rotationsdetektor einem Fehler wie Kurzschluß usw. begegnet, wird
festgestellt, daß das obige impulssignal auf hohem oder niedrigem Pegel verharrt, und da die
Flanken jedes der Impulssignale nicht abwechselnd erscheinen, ist es möglich, einen Fehler
des Rotationsdetektors zweifelsfrei zu erkennen.
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Diese Beschreibung stellt deutlich den Gegenstand der Erfindung heraus und schließt mit den
Ansprüchen. Die nachfolgende Beschreibung ist hilfreich für ein besseres Verständnis, wobei
auf die beigef[igten Zeichnungen Bezug genommen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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FIG. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Fehlererkennungseinrichtung eines
Rotationsdetektors gemäß einer der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung zeigt;
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FIG. 2 ist ein Flußdiagramm, das ein Beispiel des Verfahrens der Fehlererkennung durch die
Fehlererkennungseinrichtung zeigt;
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FIG. 3 ist ein Zeitablaufdiagramm, das ein Beispiel der Ausgangsimpulssignale des
Rotationsdetektors zeigt;
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FIG. 4 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Ausgangsimpulssignale A und B des
Rotationsdetektors zeigt, wenn ein Motor gegen den Uhrzeigersinn rotiert;
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FIG. 5 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Ausgangsimpulssignale A und B des
Rotationsdetektors zeigt, wenn ein Motor im Uhrzeigersinn rotiert; und
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FIG. 6 ist ein Zeitablaufdiagramm, das die Impulssignale A und B eines Beispiels
veranschaulicht, bei dem der Rotationsdetektor nicht in Ordnung ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Wie in FIG. 1 gezeigt, ist ein Rotationsdetektor 1, der z.B. einen Codierer usw. aufweist, an
einem sich drehenden Bauteil (z.B. einem Motor 2) befestigt.
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Dieser Rotationsdetektor 1 gibt zwei Arten von Impulssignalen (A und B) aus, die eine
Phasendifferenz, z.B. 90 Grad, und gleiche Frequenz entsprechend der Rotation des Motors 2
besitzen.
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Eine Fehlererkennungseinrichtung 3 dieses Rotationsdetektors 1 ist hauptsächlich aus einer
Steuereinheit 4, bestehend aus einem Mikrocomputer CPU (Zentraleinheit) und Zählem 4a
und 4b usw., aufgebaut. Ein Motorantriebssteuerkreis 5 und Ausgangsleitungen 6, 7, usw. für
die Übertragung zweier Arten von Impulssignalen A und B des Rotationsdetektors 1 sind mit
der Steuereinheit 4 verbunden.
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Wenn der Motor 2 in der CCW- oder der CW-Richtung rotiert, werden solche Impulssignale
A und B, wie sie in den Zeitablaufdiagrammen von FIG. 4 und FIG. 5 gezeigt sind, über die
Ausgangsleitungen 6 bzw. 7 in die Steuereinheit 4 eingegeben.
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Entweder die Anstiegs- oder Abfallflanke zwischen hohem und niedrigem Pegel der
Impulssignale A und B kann durch die Steuereinheit 4 erfaßt werden. Darüber hinaus führt die
Steuereinheit 4 ein Fehlererkennungsverfahren aus, um zu entscheiden, ob die obige Flanke
abwechselnd an den Zählem 4a und 4b erscheint, wie später beschrieben, und sie erkennt, ob der
Rotationsdetektor 1 in Ordnung ist oder nicht. Im folgenden behandelt die anschließende
Beschreibung den Fall, daß die obige Flanke eine ansteigende Flanke ist.
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Mit Bezug auf das Flußdiagramm von FIG. 2 und das Zeitablaufdiagramm von FIG. 3 wird das
Verfahren der Fehlererkennungsverarbeitung der Fehlererkennungseinrichtung 3 dieses
Rotationsdetektors 1 im Ablauf der Schritte (S1), (S2), ... beschrieben. Der in FIG. 2 gezeigte
Verarbeitungsablauf ist auch als Programm in einem Speicher (nicht veranschaulicht) der
Steuereinheit 4 vorgespeichert.
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Zuerst werden, wenn die Stromversorgung der Fehlererkennungseinrichtung 3 eingeschaltet
wird, die Zähler 4a und 4b auf Null zurückgesetzt (Schritt S1).
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Falls z.B.der Motor 2 in die CW-Richtung rotiert, wird die Anstiegsflanke des Impulssignals
A, das von dem Rotationsdetektor 1 ausgegeben wird, durch die Steuereinheit 4 erfaßt
(Schritt S2, Zeitpunkt (a) in FIG. 3), und der Zähler 4b wird auf den Wert Null zurückgesetzt
(Schritt S3).
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Dann beginnt der Zähler 4a zu zählen (Schritt S4), und der Zählwert des Zählers 4a wird zu 1.
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Ferner wird dann beurteilt, ob der Zählwert des Zählers 4a den vorgegebenen Wert von 2 im
Zähler 4a überschreitet (Schritt S5). Da zu diesem Zeitpunkt der Zählwert des Zählers 4a 1
beträgt und 2 nicht überschreitet, wird dann beurteilt, daß der Rotationsdetektor 1 in Ordnung
ist, und die Rotation des Motors 2 wird fortgesetzt wie sie ist.
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Wenn die Anstiegsflanke des impulssignals B des Rotationsdetektors 1 erfaßt wird, wobei der
Motor 2 in CW-Richtung rotiert (Schritt S2, S7, Zeitpunkt (b) in FIG. 3), wird nachfolgend der
Zähler 4a, dessen Zählwert 1 betragen hat, auf den Wert Null zurückgesetzt (Schritt S8).
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Insbesondere ist in den obigen Schritten S2 und S7 eine Anordnung zum Realisieren einer
Funktion, welche die Anstiegsflanken zweier Arten von Impulssignalen A und B unter
Verwendung der Steuereinheit 4 erfaßt, eine Signalflankenerkennungsanordnung.
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Der Zähler 4b zählt dann weiter (Schritt S9), und sein Zählwert wird zu 1.
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Weiterhin wird dann beurteilt, ob der Zählwert des Zählers 4b den für den Zähler 4b
vorgegebenen Wert von 2 überschreitet oder nicht (Schritt S10). Da in diesem Fall der Zählwert des
Zählers 4b den Wert 2 ebenso nicht überschreitet, wie bei dem zuvor erwähnten Zähler 4a,
wird die Rotation des Motors 2 wie gehabt fortgesetzt.
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Wenn die Anstiegsflanke des Impulssignals A erfaßt wird, wobei der Motors 2 ebenso wie
zuvor erwähnt in CW-Richtung rotiert (Schritt S2, Zeitpunkt (c) in FIG. 3), wird somit der
Zähler 4b, dessen Zählwert 1 gewesen ist, auf den Wert Null zurückgesetzt (Schritt S3).
Nachfolgend wird das Verfahren in den Schritten S4 und S5 ebenso durchgeführt. Der Zählwert des
Zählers 4a wird erneut zu 1.
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Insbesondere wird zu jedem Zeitpunkt, wenn das Impulssignal A oder B von niedrigem Pegel
zu hohem Pegel ansteigt, in den Zählem 4a und 4b an der A-Seite oder B-Seite der
Impulssignale der Wert 1 gesetzt, und zur selben Zeit wird der Zähler 4b oder 4a an der B-Seite oder
A-Seite der Impulssignale auf den Wert Null gelöscht. Deshalb übersteigt der Wert des
Zählers 4a, 4b an der A-Seite oder B-Seite des obigen Impulssignals in keinem Fall 1, solange der
Anstieg des Impulssignals A oder B abwechselnd auftritt, mit der Folge, daß das Impulssignal
A oder B von dem Rotationsdetektor 1 von der Steuereinheit 4 als in Ordnung beurteilt wird.
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Wenn andererseits ein Rotationsrichtungsbefehl zur Umkehrung der gegenwartigen
Rotationsrichtung an den Motor 2 gegeben wird, rotiert unter einem solchen Umstand der Motor 2
in umgekehrter Richtung. Obwohl das Impulssignal in solch einer Situation in Ordnung ist,
kann ein Fall eintreten, daß der Wert des Zählers 4a oder 4b vorübergehend zu 2 wird.
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Wenn z.B. die Rotationsrichtung des Motors 2 umgekehrt wird und er in CCW-Richtung
rotiert (Zeitpunkt (d) in FIG. 3), wird im Anschluß an den letzten Zustand wieder die
Anstiegsflanke des Impulssignals A erfaßt (S2, Zeitpunkt (e) in FIG. 3), und das Verfahren
wird in den Schritten S3 und S4 genauso wie in der obigen Beschreibung durchgeführt. ln
diesen Fällen wird der Zählwert des Zählers 4a zu 2.
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Dann wird beurteilt, ob der Zählwert des Zählers 4a 2 übersteigt (Schritt S5). in diesem Fall
wird die Rotation des Motors 2 so fortgesetzt, wie sie ist, da der Zählwert den Wert 2 nicht
übersteigt.
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Der Zähler 4a wird im Schritt S8 auf den Wert Null zurückgesetzt, wenn entsprechend der
obigen Beschreibung die Anstiegsflanke des Ausgangsimpulssignals B erfaßt wird (Schritt
S2, S7, Zeitpunkt (f) in FIG. 3), während der Motor 2 in der CCW-Richtung rotiert. Dann wird
das Verfahren in den Schritten S9 und S10 ausgeführt mit der Wirkung, daß die Rotation des
Motors 2 fortgesetzt wird.
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Da die Anstiegsflanke des Ausgangsimpulssignale A, B des Rotationsdetektors 1
abwechselnd erscheint (A, B, A, B, oder A, B, A, A, B, A, usw. im Falle, daß die Rotationsrichtung
von der CW-Richtung in die CCW-Richtung umgekehrt wird), übersteigt, falls der
Rotationsdetektor 1 in Ordnung ist, wie oben beschrieben der Zählwert des Zählers 4a (ebenso wie
der des Zählers 4b) nicht den Wert 2 (d.h. er wird in Schritt S8 auf Null zurückgesetzt), und
die Rotation des Motors 2 wird fortgesetzt.
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An dieser Stelle wird angenommen, daß ein bestimmter Fehler (Kurzschluß, Drahtbruch,
usw.) im Rotationsdetektor 1 auftritt und z.B. das Impulssignal B auf niedrigem Pegel verharrt
(Zeitpunkt (g) in FIG. 3).
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Dann wird die Anstiegsflanke des impulssignals A erfaßt, während der Motor 2 rotiert (Schritt
S2, Zeitpunkt (h) in FIG. 3), und das Verfahren in den Schritten S3, S4 und S5 wird genauso
wie in der obigen Beschreibung durchgeführt mit der Folge, daß der Zählwert des Zählers 4a
zu 1 wird.
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Obschon der Motor 2 weiter rotiert, wird die Anstiegsflanke des Impulssignals B nicht erfaßt,
und die Anstiegsflanke des Impulssignals A wird anschließend an den letzten Zustand erfaßt
(Zeitpunkte (i), (j) in FIG. 3), und das Verfahren in den Schritten S2, S3, S4 und S5 wird
wiederholt mit der Folge, daß der Zähler 4a weiterzählt und daß der Zählwert des Zählers 4a
nacheinander auf 2 und 3 erhöht wird.
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Nachdem der Zählwert des Zählers 4a zu 3 wurde, wird in Schritt S5 von der Steuereinheit 4
beurteilt, daß der Zählwert den Wert 2 überschreitet und daß der Rotationsdetektor 1 nicht in
Ordnung ist (d.h. Erkennung eines Fehlers). Der Motor 2 wird mittels der Steuereinheit 4
durch den Motorantriebssteuerkreis 5 angehalten (Schritt S6).
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Die Erkennung eines Fehlers wurde in der obigen Beschreibung für den Fall erläutert, daß der
Motor 2 in CCW-Richtung rotiert. Der Weg der Erkennung ist jedoch genauso wie oben,
wenn der Motor 2 in CW-Richtung rotiert.
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Insbesondere ist in den Schritten S3 bis S5 oder den Schritten S8 bis S10 eine Anordnung zur
Realisiemng einer Funktion zur Beurteilung, ob die erfaßten Anstiegsflanken der beiden
Arten von Impulssignalen A, B abwechselnd auftreten, eine Anordnung für die Beurteilung
der Bedingung des Auftretens einer Flanke. Wenn in den Schritten S5 oder S10 beurteilt
wurde, daß die Anstiegsflanken der Impulssignale A, B nicht abwechselnd auftreten, ist der
Schritt S6 zum Realisieren einer Funktion zur Beurteilung, daß der Rotationsdetektor 1 nicht
in Ordnung ist, eine Fehlerbeurteilungsanordnung.
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Bei der zuvor erwähnten Fehlererkennungseinrichtung 3 erscheinen im Falle des Auftretens
von Kurzschluß, Drahtbruch, usw., die einen großen Teil der Fehlerursachen des
Rotationsdetektors 1 ausmachen, die Anstiegsflanken der Impulssignale A, B des Rotationsdetektors 1
nicht abwechselnd, und der Zählwert der Zählers 4a, 4b übersteigt 2, womit bewirkt wird, daß
ein Fehler sicher ohne Versagen erfaßt wird.
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Außerdem wird in der obigen Ausführungsform der Wert 2 in den jeweiligen Zählem 4a, 4b
zur Zählung der Anstiegsflanken der Impulssignale A, B vorgegeben. Der Wert, der in diesen
Zählem 4a und 4b vorgegeben wird, kann jedoch auch 1 sein. Damit kann ein Fehler des
Rotationsdetektors 1 schneller erkannt werden als im obigen Fall, bei dem in den Zählern 4a,
4b ein Wert von 2 vorgegeben wird.
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Tatsächlich ist jedoch die oben gezeigte Konfiguration nur dann anwendbar, wenn der Motor
2 entweder nur in CW-Richtung oder nur in CCW-Richtung rotiert. Folglich kann falls
überdies eine Anordnung vorgesehen ist, die den Zeitpunkt des Wechsels der Rotationsrichtung
des Motors 2 erkennt und den in den Zählern 4a, 4b gesetzten Wert von 1 nach 2 nur dann
ändert, wenn sich die Rotationsrichtung ändert, ein Fehler des Rotationsdetektors 1 ungeachtet
der Rotationsrichtung des Motors 2 sicher und schnell erkannt werden.
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Bei der obigen Ausführungsform werden die Anstiegsflanken der von dem Rotationsdetektor
1 ausgegebenen Impulssignale A, B von niedrigem zu hohem Pegel erfaßt, womit bewirkt
wird, daß ein Fehler des Rotationsdetektors 1 daran erkannt wird. Anstelle der obigen
ansteigenden Flanken können auch die abfallenden Flanken von hohem zu niedrigem Pegel
verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung kann in einem anderen Beispiel der Ausführungsform verkörpert
oder ausgeführt werden, ohne von ihren grundlegenden Merkmalen, die in Anspruch 1
definiert sind, abzuweichen.