DE8915310U1 - Position measuring device with subdivision circuit - Google Patents
Position measuring device with subdivision circuitInfo
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Description
• a ·• a ·
Die Erfindung bezieht sich auf eine Positionsmeße!«richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a position measuring device according to the preamble of claim 1.
) Inkrementale Meßsysteme, von denen die Erfindung ausgeht, liefern bekanntlich Impulse, deren Anzahl ein Maß für die lineare Verschiebung oder den Drehwinkel darstellt. Diese Impulse werden in einem elektronischen Vor-/Rückwärtszähler als Wegelemente aufsummiert und der Meßwert numerisch angezeigt.) Incremental measuring systems, from which the invention is based, are known to deliver pulses, the number of which represents a measure of the linear displacement or the angle of rotation. These pulses are summed up as path elements in an electronic up/down counter and the measured value is displayed numerically.
Die Auflösung von inkrementalen Positionsmeßeinrichtungen ist ohne weitere elektronische Unterteilung zunächst nur 1/4 der Teilungsperiode, da von den Fotodetektoren der Abtasteinheit zwei um 90° zueinander phasenverechobene Signale U1 und U2 erzeugt werden, die vier Nulldurchgänge zum Erzeugen von Zählimpulsen aufweisen. Besitzen dieThe resolution of incremental position measuring devices without further electronic subdivision is initially only 1/4 of the division period, since the photodetectors of the scanning unit generate two signals U1 and U2 that are phase-shifted by 90° to each other and have four zero crossings to generate counting pulses. If the
beiden Signale eine genügend gute Sinusform, lassen sie sich zwischen den Nulldurchgängen auf verschiebt
&egr; dene Weise elektrisch interpolieren.If both signals have a sufficiently good sinusoidal shape, they can be shifted between the zero crossings to
&egr; interpolate electrically in a similar manner.
£ 5 Für das nachstehende Beispiel sei die CH-PS 407 569£ 5 For the following example, CH-PS 407 569
.genannt..called.
Eine Möglichkeit ist die Erzeugung von zusätzlichen Hilfsphasen in einem Widerstandsnetzwerk. Die mathematische Grundlage dafür bietet das Additirasthsorem. Wählt man die Amplituden der beiden SignaleOne possibility is to create additional auxiliary phases in a resistance network. The mathematical basis for this is the additive resistor. If the amplitudes of the two signals are selected
Ü1 = A1 sin
und
U2 = A2 cosU1 = A1 sin
and
U2 = A2 cos
wobei P = Signalperiodewhere P = signal period
daß A1 = cos J
und that A1 = cos J
and
A2 = sinjf , A2 = sinjf ,
ergibt sich durch Addition der beiden Signale ein neues Signal 25Adding the two signals results in a new signal 25
ü a sin <y+ 2 7&Ggr;&KHgr;/&Rgr;)ü a sin <y+ 2 7&Ggr;&KHgr;/&Rgr;)
das zu U1 umi phasenverschoben ist. X ist der Weg oder der Winkel und f eine Hilfsgröße, die entspre chend dem geforderten Interpolationsgrad gewählt wird. which is phase-shifted to U1 umi . X is the path or angle and f is an auxiliary quantity which is selected according to the required degree of interpolation.
j In modernen Auswerteelektroniken werden auf diesej In modern evaluation electronics, these
IX I X Weise bis zu 25fach-phasenverschobene Signale er-Up to 25 times phase-shifted signals can be
ti ·· I *··&Igr;&Igr;·** f < I · · ·· t ItIti ·· I *··&Igr;&Igr;·** f < I · · ·· t ItI
zeugt und somit Auflösungen des Meßsystems bis zu 1/100 der Maßstabteilungsperiode erreicht.and thus achieves resolutions of the measuring system of up to 1/100 of the scale division period.
Für derartig hohe Unterteilungen ist allerdings der Schaltungsaufwand bereits recht hoch, da für jedes phasenverschobene Signal ein Schaltbaustein vorgesehen werden muß. So muß bisher die Anzahl der Trigger immer das Doppelte des Unterteilungsfaktors betragen.However, for such high subdivisions, the circuit complexity is already quite high, since a switching module must be provided for each phase-shifted signal. So far, the number of triggers has always had to be twice the subdivision factor.
&lgr; Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Positionsmeßeinrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß der Schaltungsaufwand nicht proportional zvrh Unterteilungsfak- &lgr; The invention is therefore based on the object of improving a position measuring device of the type mentioned at the beginning so that the circuit complexity is not proportional to the subdivision factor. tor ansteigt.tor increases.
Diese Aufgabe wird bei einer Positionsmeßeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved in a position measuring device having the features of claim 1.
Die besonderen Vorteile liegen darin, daß die Schaltbausteine mehrfach genutzt werden können, so daß eine erheblich geringere Anzahl von Trig= gern ausreicht.The particular advantages are that the switching modules can be used multiple times, so that a considerably smaller number of triggers is sufficient.
Mit Hilfe von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung anhand der Zeichnungen nachstehend noch näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and with reference to the drawings.
Triggern;trigger;
Figur 3 ein Blockschaltbild mit zwei Triggergruppen;Figure 3 is a block diagram with two trigger groups;
Figur 4 ein Blockschaltbild mit drei Triggergruppen;Figure 4 is a block diagram with three trigger groups;
Tigur 5 ein Blockschaltbild mit dreiTigur 5 a block diagram with three
Triggergruppen und Steuerlogik;Trigger groups and control logic;
Figur 6 ein Signaldiagramm;Figure 6 is a signal diagram;
Figur 7 ein weiteres Signaldiagramm;Figure 7 shows another signal diagram;
Figur 8 ein Blockschaltbild mit zwei Abtaststellen.Figure 8 is a block diagram with two sampling points.
Das Prinzipschaltbild aus Figur 1 zeigt eine Positionsmeßeinrichtung M, die eine Maßverkörperung 1 und eine Abtasteinrichtung 2 aufweist. Die Maßverkörperung 1 und die Abtasteinrichtung 2 sind jeweils an einem von zwei nicht näher bezeichneten Maschinen-Bauteilen befestigt/ deren Relativbewegung gemessen werden soll. Bei Relativbewegungen der Maschinen-Bauteile werden von der Abtasteinrichtung 2 durch Abtastung der Maßverkörperung 1 in bekannter Weise analoge Abtastsignale U1, U2 erzeugt, die etwa sinusförmig sind. Zur Erkennung der Bewegungsrichtung sind die Abtastsignale U1, U2 zueinander um 90° phasenverschoben. Im Sprachgebrauch haben sich deshalb auch Begriffe wie Sinussignal und Cosinussignal oder auch 0°- und 90"-Signal durchgesetzt.The basic circuit diagram in Figure 1 shows a position measuring device M, which has a measuring body 1 and a scanning device 2. The measuring body 1 and the scanning device 2 are each attached to one of two unspecified machine components whose relative movement is to be measured. When the machine components move relative to each other, the scanning device 2 generates analog scanning signals U1, U2, which are approximately sinusoidal, by scanning the measuring body 1 in a known manner. To detect the direction of movement, the scanning signals U1, U2 are phase-shifted by 90° from each other. In everyday language, terms such as sine signal and cosine signal or even 0° and 90" signal have therefore become established.
Die Abtastsignale U1, U2 werden in eine Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A eingespeist. Dort wird eine Signalperiode P der Abtastsignale U1, U2 in eine Anzahl von Sektoren P1, P2, P3, P4 zerlegt. Die Anzahl der Sektoren Pn richtet sich nach dem gewünschtenThe sampling signals U1, U2 are fed into an analog signal processing circuit A. There, a signal period P of the sampling signals U1, U2 is broken down into a number of sectors P1, P2, P3, P4. The number of sectors Pn depends on the desired
Unterteilungsgrad und den Schaltungsbestandteilen/ die der Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A nachgeordnet sind. Die Sektoren P1, P2, P3, P4 werden durch ihre zugehörigen Randsignale begrenzt. 5Degree of subdivision and the circuit components/ which are subordinate to the analog signal processing circuit A. The sectors P1, P2, P3, P4 are limited by their associated edge signals. 5
Im Falle des Beispieles aus Figur 1 umfaßt jeder Sektor einen Bereich von Tf/2, so daß hier von Quadranten gesprochen werden kann, die damit eine Sonderform der Sektorenaufteilung darstellen.In the case of the example in Figure 1, each sector covers an area of Tf/2, so that we can speak of quadrants here, which thus represent a special form of sector division.
Ein Schaltbaustein 3, der von einer Steuerschaltung 4 angesteuert wird, ist sowohl mit der Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A als auch ..it einem Komparator T verbunden. Im Komparator T befindet sich wenigstens ein Triggerbaustein. Da jedoch die Analogsignale U1, U2 möglichst hoch zu unterteilen sind, werden in der Praxis mehrere Triggerbausteine als Triggergruppen im Komparator T realisiert sein. Anhand der folgenden Figuren werden diese Fälle noch erörtert.A switching module 3, which is controlled by a control circuit 4, is connected to both the analog signal processing circuit A and to a comparator T. In the comparator T there is at least one trigger module. However, since the analog signals U1, U2 are to be divided as high as possible, in practice several trigger modules are implemented as trigger groups in the comparator T. These cases will be discussed in more detail using the following figures.
In Abhängigkeit von Steuersignalen, die ihm von ä«r Steuerschaltung 4 zugeführt werden, schaltet der Schaltbaustein 3 den Komparator T in einer vorbestimmbaren Folge auf die einzelnen Sektoren P1, P2, P3, P4. Die Signale der einzelnen Sektoren P1, P2, P3, P4 werden also durch den Komparator T nacheinander getriggert, so daß am Ausgang des Komparators T Rechtecksignalfolgen der gewünschten Frequenz anstehen, die zueinander auch wieder um 90° phasenverschoben sind.Depending on control signals fed to it by the control circuit 4, the switching module 3 switches the comparator T to the individual sectors P1, P2, P3, P4 in a predeterminable sequence. The signals of the individual sectors P1, P2, P3, P4 are thus triggered one after the other by the comparator T, so that square-wave signal sequences of the desired frequency are present at the output of the comparator T, which are also phase-shifted by 90° from one another.
In Figur 2 ist ein Blockschaltbild dargestellt, bei dem ein Komparator T2 aus zwei Triggern T12 und T22 besteht. Ein Schaltbaustein 32 wird von zwei sogenannten Analogmultiplexern 312 und 322 gebildet. EineFigure 2 shows a block diagram in which a comparator T2 consists of two triggers T12 and T22. A switching module 32 is formed by two so-called analog multiplexers 312 and 322. A
Steuerschaltung 42 weist eine Auswertelogik 412, · einen getakteten Vor-Rückwärtszähler 422 und einen Wandlerbaustein 432 auf/ durch den aus dem Zählerstand des Vor-RUckwärtszählers 4 22 die Steuereignale zur Umschaltung der Analogmultiplexer 312 und 322 gewonnen werden.Control circuit 42 has an evaluation logic 412, a clocked up-down counter 422 and a converter module 432, by means of which the control signals for switching the analog multiplexers 312 and 322 are obtained from the counter reading of the up-down counter 422.
Aus den analogen O0- und 90° Abtastsignalen U1, U2 werden in der Änaiogsignai-Äufbereitungsschaitung A2 zwei Gruppen von jeweils zehn Signalen 0° bis 162° und 9° bis 171° gebildet, die zueinander um 18° phasenverschoben sind. Auf diese Weise sind pro analogem Abtastsignal U1 und U2 zehn Sektoren mit einer Breite von (elektrisch) 18° gebildet worden.From the analog 0 ° and 90° scanning signals U1, U2, two groups of ten signals each, 0° to 162° and 9° to 171°, are formed in the analog signal processing circuit A2, which are phase-shifted by 18° from one another. In this way, ten sectors with a width of (electrically) 18° are formed for each analog scanning signal U1 and U2.
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Die erste Gruppe von zu triggernden Analogsignalen, die aus dem Abtastsignal U1 gebildet wurden, liegt ara ersten Analogmultiplexer 312 an; die aus dem Abtastsignal U2 gebildete zweite Gruppe von Analog-Signalen liegt am zweiten Analogmultiplexer 322 an.The first group of analog signals to be triggered, which were formed from the sampling signal U1, is applied to the first analog multiplexer 312; the second group of analog signals, formed from the sampling signal U2, is applied to the second analog multiplexer 322.
Das Beispiel zeigt, wie die Analogsignale auf die Analogmultiplexer 312 und 322 verteilt sind.The example shows how the analog signals are distributed to the analog multiplexers 312 and 322.
Das 0"^-Signal liegt an der 1. Stufe des 1. Analog-The 0"^ signal is present at the 1st stage of the 1st analog
Jeder Analogmultiplexer 312 und 322 hat einen AusgangEach analog multiplexer 312 and 322 has an output
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an dem ein Trigger T12 und T22 angeschlossen ist.to which a trigger T12 and T22 is connected.
Die beiden Trigger T12 und T22 sind immer mit zwei benachbarten EingangsSignalen verbunden, wobei der Trigger T12 immer mit dem Eingangssignal, das dieThe two triggers T12 and T22 are always connected to two adjacent input signals, whereby the trigger T12 is always connected to the input signal that
kleinere Phasenverschiebung besitzt, gekoppelt |smaller phase shift, coupled |
. ist. Die Stellung der Analogmultiplexer 312, 322 k. is. The position of the analog multiplexers 312, 322 k
wird dem Nulldurchgang der Eingangssignale mitis the zero crossing of the input signals with
Hilfe des mitlaufenden Vor-Rückwärtszählers 422, iß Using the running up-down counter 422 ,
nachgeführt. Bei stillstehender Positionsmeßein- ;,'tracked. When the position measuring unit is at a standstill, ;,'
richtung liefern die zwei Trigger T12, T22, außer- S halb der Nulldurchgänge des O°-Signals, den Zustand 1direction, the two triggers T12, T22, S outside the zero crossings of the O° signal, provide the state 1
Ü 0 und 1. Ändert Trigger T12 den Zustand, bedeutet dies eine Rückwärtsbewegung. Der Vor-Rückwärtszähler 422 springt einen Schritt zurück. Ändert Tr igger T22 den Zustand, muß ein Vorwärtsschritt ausge führt werden. Die 0°- und 90°-Rechteckausganqssiqnale werden aus dem Zählerstand gewonnen. Ü 0 and 1. If trigger T12 changes the state, this means a backward movement. The up-down counter 422 jumps back one step. If trigger T22 changes the state, a forward step must be carried out. The 0° and 90° square wave output signals are obtained from the counter reading.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird in der Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A3 in der vorbeschriebenen Weise die Teilungeperiode P der Abtastsignale U1, U2 in Sektoren zerlegt. Die Randsignale eines Sektors Pi werden jeweils an eine der Triggergruppen T13 oder T23 geschaltet, die den betreffenden Sektor Pi unterteilt und die Nulldurchgänge detektiert. Das Koppeln der jeweiligen Sektor- || randsignale an die betreffende Triggergruppe T13 I1 In the embodiment shown in Figure 3, the division period P of the sampling signals U1, U2 is broken down into sectors in the analog signal processing circuit A3 in the manner described above. The edge signals of a sector Pi are each connected to one of the trigger groups T13 or T23, which divides the relevant sector Pi and detects the zero crossings. The coupling of the respective sector || edge signals to the relevant trigger group T13 I 1
oder T23 geschieht mittels eines Analogschaltbau- ,., Steines 33. Di« Schaltung EXE3 verwendet zwei Trig- }, gergruppen T13 und T23 die abwechselnd vorausech&uend auf dun nächsten aktuellen Sektor Pi + 1 gelegt werden. Die Zuordnung von Sektor Pi und Triggergruppe '\ T13 oder T23 ist abhängig von der Stellung der Schalter im Analoggchaltbauetein 33, der von einer Steuersehal« ''or T23 is done by means of an analog circuit module 33. The EXE3 circuit uses two trigger groups T13 and T23 which are alternately placed in advance on the next current sector Pi + 1. The assignment of sector Pi and trigger group T13 or T23 depends on the position of the switches in the analog circuit module 33, which is controlled by a control circuit.
fltMf·*!·fltMf·*!·
tung 43 die Schaltbefehle bekommt. Die Steuerschaltung 43 enthält eine Auswertelogik 413, einen getakteten Vor-Rückwärtszähler 423 und einen Wandlerbaustein 433, durch den aus dem Zählerstand des Vor-Rückwärtszählers 423 die Steuersignale zur Umschaltung des änalogschaitbauateines 33 gewc -^<>n werden.tung 43 receives the switching commands. The control circuit 43 contains an evaluation logic 413, a clocked up-down counter 423 and a converter module 433, by means of which the control signals for switching the analog circuit module 33 are obtained from the counter reading of the up-down counter 423.
Durchläuft die Positionsmeßeinrichtung M eine Teilungsperiode P, so muß der Vor-Rückwärtss-ähl^r 423 exakt mitgeführt werden, da er wiederum dafür sorgt, daß die richtige Triggergruppe Ti über den Analogschaltbaustein 33 mit dem richtigen Sektor Pl verbunden ist. Das Mitführen des Vor-Rückwärtszählers 423 erfolgt über die Freigabe eines Vorwärtsimpulses oder über die Freigabe eines Rückwärtsimpulses. Die Entscheidung, ob eine und welche Freigabe erfolgen soll, wird einer Tabelle entnommen, die in der Auswertelogik 413 abgelegt ist. Diese Tabelle hat als Eingangsinformation den Stand des Vor-Rückwärtszählers 423 und den Zustand der Trigger der aktuellen Triggergruppe T13 oder T23.If the position measuring device M runs through a division period P, the up-down counter 423 must be precisely tracked, as it in turn ensures that the correct trigger group Ti is connected to the correct sector Pl via the analog switching module 33. The up-down counter 423 is tracked by releasing a forward pulse or by releasing a backward pulse. The decision as to whether and which release should occur is taken from a table stored in the evaluation logic 413. This table has as input information the status of the up-down counter 423 and the status of the triggers of the current trigger group T13 or T23.
Bei einem bestimmten Stand des Vor-Rückwärtszählers 423 gibt es nur ein gültiges Zustandsbild der Triggergruppen T13, T23 für einen Vorwärtsimpuls und nur ein Zustandsbild für einen Rückwärtsimpuls. Beim Auftreten einer solchen Eingangskombination wird der Vor-Rückwärtszähler 423 in die eine oder andere Richtung freigegeben. Hat der Vor-Rückwärtszähler 423 diesen Zählschritt ausgeführt, ändert sich auch die Eingangsinformation der Entscheidungstabelle und die Freigabe verschwindet wieder. Die Tabelle kann als Speicherbaustein realisiert werden. Um den Vor-Rüekwärts-At a certain level of the up-down counter 423, there is only one valid status image of the trigger groups T13, T23 for a forward pulse and only one status image for a backward pulse. When such an input combination occurs, the up-down counter 423 is enabled in one direction or the other. Once the up-down counter 423 has carried out this counting step, the input information of the decision table also changes and the enable disappears again. The table can be implemented as a memory module. In order to
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Zähler 423 beim Start zu synchronisieren, wird er beim Durchlauf einer vollständigen Teilungs periode auf Null gesetzt.To synchronize counter 423 at start-up, it is set to zero when a complete division period is completed.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 4 gezeigt. Dort werden die Steuersignale für die Ansteuerung eines Asjalogschaltbausteines 34 von einer Steuerschaltung 44 geliefert, die eine äuswsrtelogik 414, ©ine weitere Trigger-IS gruppe T34 und einen Wandlerbaustein 424 aufweist . A further embodiment is shown in Figure 4. There, the control signals for controlling an analog switching module 34 are supplied by a control circuit 44 which has an external logic 414, a further trigger IC group T34 and a converter module 424.
Der Komparator T4 kcuin dabei aine oder mehrere Triggergaruppen T14, T24 enthalten. Die nachstehenden Erläuterungen beziehen sich auf zwei Triggergruppen T14, T24. The comparator T4 can contain one or more trigger groups T14, T24. The following explanations refer to two trigger groups T14, T24.
Die phasenverschobenen Signale U1, U2 einer Teilungsperiwde P werden wieder in Sektoren P1 bisThe phase-shifted signals U1, U2 of a division period P are again divided into sectors P1 to Pn zerlegt. Die Randsignale eines Sektors Pi werden jeweils an eine Triggergruppe T14 oder T24 geschaltet, die den' Sektor Pi unterteilt und die Nulldurchgänge detektiert. Das Verbinden der Sektorrandsignale und der Triggergruppe T14Pn is broken down. The edge signals of a sector Pi are each connected to a trigger group T14 or T24, which divides the sector Pi and detects the zero crossings. Connecting the sector edge signals and the trigger group T14 oder T24 geschieht mit dem Analogschaltbaustein 34. Die Schaltung EXE4 verwendet zwei umschaltbare Triggergruppen T14 bis T24. Sie werden abwechselnd, vorausschauend auf den nächsten aktuellen Sektor Pi + 1 gelegt.or T24 is done with the analog switching module 34. The circuit EXE4 uses two switchable trigger groups T14 to T24. They are placed alternately, looking ahead, to the next current sector Pi + 1.
Die Stellung des Analogschaltbausteines 34 wird durch die Ausgangesignale der dritten Triggergrup* pe T34 bestimmt. Diese Triggergruppe T34 ist mit den phasenverschobenen Eingangssignalan U1, U2,The position of the analog switching module 34 is determined by the output signals of the third trigger group* T34. This trigger group T34 is connected to the phase-shifted input signals at U1, U2, -U1 verbunden und wird nicht umgeschaltet.-U1 and is not switched.
Die umschaltbaren Triggergruppen T14, T24 sind jeweils bestimmten Sektoren Pi zugeordnet. Hat das von der Positionsmeßeinrichtung M kommende Eingangssignal U1, U2 die Mitte des Sektors Pi durchlaufen, so wird die gerade nicht benutzte gruppe T14 oder &idigr;:24 umgeschaltet. Diese auf den Sektor Pi + I gelegt, der, bei Beibehaltung der Bewegungsrichtung, als nächstes durchfahren wird. Die Erkennung der Sektorenmitte erfolgt durch die starre Triggergruppe T34. Die Ausgangssignale der Triggergruppen T14, T24, T34 werden einer Auswertelogik 414 zugeführt. The switchable trigger groups T14, T24 are each assigned to certain sectors Pi. If the input signal U1, U2 coming from the position measuring device M has passed through the middle of the sector Pi, the group T14 or &idigr;:24 that is not currently being used is switched over. This is placed on the sector Pi + I, which, while maintaining the direction of movement, will be passed through next. The sector center is detected by the rigid trigger group T34. The output signals of the trigger groups T14, T24, T34 are fed to an evaluation logic 414.
Die Auswertelogik 414 enthält eine Signalsperre und einen Code-Umsetzer. Die Sperre verhindert, daß sich die Impulse, die sich aus der Triggergruppenumschaltung orgeben, auf den Ausgang auswirken. Der Code-Wandler erzeugt die 0° und 90°- Rechteck-Ausgangssignale. 20The evaluation logic 414 contains a signal lock and a code converter. The lock prevents the pulses resulting from the trigger group switching from affecting the output. The code converter generates the 0° and 90° square-wave output signals. 20
Eine ähnliche Schaltung ist als EXE5 in Figur 5 dargestellt. Aus analogen Abtastsignalen U1, U2 werden in einer Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A5 Sektoren P1 bis Pn gebildet. 25A similar circuit is shown as EXE5 in Figure 5. Sectors P1 to Pn are formed from analog sampling signals U1 , U2 in an analog signal conditioning circuit A5. 25
Die Randsignale eines Sektors Pi werden jeweils an eine Triggergruppe T15 oder T25 geschaltet, dieThe edge signals of a sector Pi are each switched to a trigger group T15 or T25, which den Sektor Pi unterteilt und die Nulldurchgängethe sector Pi and the zero crossings
detektiert.detected.
^ 30^ 30
Das Verbinden der Sektorrandsignale und der Triggergruppe T15 oder T25 geschieht mit einem Analogschalt·The connection of the sector edge signals and the trigger group T15 or T25 is done with an analog switch.
&mgr; baustein 35. Die Schaltung EXE5 verwendet zwei um-µm block 35. The EXE5 circuit uses two
schaltbare Triggergruppen T15 und T25. Sie werdenswitchable trigger groups T15 and T25. They are
# · * ti t t Il · I# · * ti t t Il · I
• · * fill I · t ·• · * fill I · t ·
• · ·■ · I · ff«• · ·■ · I · ff«
• * · ·» I I I 1 ti II· Il• * · ·» I I I 1 ti II· Il
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abwechselnd, vorausschauend auf den nächsten aktuellen Sektor Pl + 1 gelegt.alternately, looking ahead, placed on the next current sector Pl + 1.
Die Stellung des Analogschaltbausteines 35 wird durch die Auegangssignale einer weiteren/ starren Triggergruppe T35 und die Ausgangssignale der umschaltbaren Triggergruppen T15 und T25 bestimmt. Die starre Triggergruppe T3b ist fest mit den phasenverschobenen Eingangssignalen U1, U2 verbunden.The position of the analog switching module 35 is determined by the output signals of another/rigid trigger group T35 and the output signals of the switchable trigger groups T15 and T25. The rigid trigger group T3b is permanently connected to the phase-shifted input signals U1, U2.
Die umschaltbaren Triggergruppen T15 oder T25 sind jeweils bestimmten Sektoren Pi oder Pi + 1 zugeordnet. Hat das vom Geber kommende Eingangssignal die Mitte eines Sekters Pi durchlaufen, soThe switchable trigger groups T15 or T25 are each assigned to certain sectors Pi or Pi + 1. If the input signal coming from the encoder has passed through the middle of a sector Pi, wird die gerade nicht benutzte Triggergurppe T15 oder T25 umgeschaltet. Diese wird auf den Sektor Pi + 1 gelegt, der, behält man die Bewegungsrichtung bei, als nächstes durchlaufen wird. Die Erkennung der Sektorenmitte erfolgt durch die starrenthe trigger group T15 or T25 that is not currently being used is switched. This is placed on the sector Pi + 1, which is the next sector to be passed through if the direction of movement is maintained. The sector center is detected by the rigid und die umschaltbaren Trigger T15, T25, T35.and the switchable triggers T15, T25, T35.
Diese Triggerausgangssignale werden einer Steuerschaltung 45 zugeführt, die die Stellung des Analogschaltbausteines 35 bestimmt.These trigger output signals are fed to a control circuit 45, which determines the position of the analog switching module 35.
Die Steuerschaltung 45 enthält neben der eigentlichen Umschaltlogik 435, eine Auswertelogik 415, eine Startlogik 425 sowie die bereits erwähnte dritte Triggergruppe T35.The control circuit 45 contains, in addition to the actual switching logic 435, an evaluation logic 415, a start logic 425 and the third trigger group T35 already mentioned.
Die Auswertelogik 415 zur Generierung der Rechteck-Ausgangssignale verwendet ebenfalls alle Triggersignale. Sie besteht aus einem nicht näher beschriebenen Filter für die Umschaltimpulse und einer eben-The evaluation logic 415 for generating the square-wave output signals also uses all trigger signals. It consists of a filter for the switching pulses (not described in detail) and a
falls nicht näher beschriebenen Code-Wandler-Stufe zur Umsetzung in die 0ö- und 90°-Rechteck-Ausgangssignale. Das beschriebene Funktionsprinzip erfordert eine spezielle Startlogik 425. 5if not described in more detail, a code converter stage for conversion into the 0 ö and 90° square wave output signals. The described functional principle requires a special start logic 425. 5
Steht der Analogschaltbaustein 35 nach dem Einschalten in einer ungültigen Stellung, so muß entsprechend reagiert werden. Die ungültige Schalterstellung wird daran erkannt, daß die Ausgangszustände aller umschaltbaren Triggergruppen T15 und T25 auf EINS oder NULL stehen.If the analog switching module 35 is in an invalid position after switching on, an appropriate response must be made. The invalid switch position is recognized by the fact that the output states of all switchable trigger groups T15 and T25 are at ONE or ZERO.
Ein Signaldiagramm/ in dem eines der Abtastsignale U1 und dessen Unterteilung dargestellt ist, findet sich in der Figur 6. Dort sind zwei Triggerguppen T1 und T2 vorgesehen, die jeweils über fünf Trigger 11 bis 51 und 61 bis 10' verfügen. Eine Signalperiode P ist in diesem Fall in acht Sektoren P1 bis P8 zerlegt und jeder Sektor Pi ist durch eine der zwei Triggergruppen T1 oder T2 mit je fünf Triggern 11 bis 5' und 61 bis 10' nochmals unterteilt worden. Bei den Triggerbausteinen wurden invertierende Trigger vorausgesetzt.A signal diagram/ in which one of the sampling signals U1 and its subdivision is shown is shown in Figure 6. There are two trigger groups T1 and T2, each of which has five triggers 1 1 to 5 1 and 6 1 to 10'. In this case, a signal period P is divided into eight sectors P1 to P8 and each sector Pi is further divided by one of the two trigger groups T1 or T2, each with five triggers 1 1 to 5' and 6 1 to 10'. Inverting triggers were assumed for the trigger modules.
In Figur 7 ist in drei Teilskizzen a, b und c die Analogsignalumschaltung gezeigt. Figur 7a zeigt die beiden Abtastsignale U1 und U2, die um 90° zueinander phasenverschoben sind.In Figure 7, the analog signal switching is shown in three partial sketches a, b and c. Figure 7a shows the two sampling signals U1 and U2, which are phase-shifted by 90° to each other.
Durch das Umschalten der phasenverschobenen Abtastsignale U1, U2 bei einer EXE mit Analogsignalumschaltung, steigt der Oberwellenanteil der Eingangsspannung der Triggerstufen, siehe Bild 7b· By switching the phase-shifted sampling signals U1, U2 in an EXE with analog signal switching, the harmonic component of the input voltage of the trigger stages increases, see Figure 7b·
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Durch das Umschalten auf die Invertierten, phasenverschobenen Eingangssignale, kann der Oberwellen" gehalt der Eingangsspannung reduziert werden·By switching to the inverted, phase-shifted input signals, the harmonic content of the input voltage can be reduced.
Bei einer EXE mit vier Sektoren, muß zwischen und 243° auf die invertierten Eingangssignale umgeschaltet werden, siehe Bild 7c.For an EXE with four sectors, the inverted input signals must be switched between and 243°, see Figure 7c.
Wird die Invertierung im analogen Teil der Schaltung ausgeführt, kann sie in der digitalen Auswertelogik eingespart werden.If the inversion is carried out in the analog part of the circuit, it can be saved in the digital evaluation logic.
Das Schaltungsprinzip - bei einer Unterteilungsschaltung EXE nur wenige Komparatoren Ti zu ver- wenden und diese abwechselnd auf verschiedene Sektoren der Abtastsignale U1, U2 zu schalten - kann auch sehr vorteilhaft bei Positionsmeßeinrichtungen verwendet werden, die über mehrere Abtaststellen ASI bis ASn verfügen.The circuit principle - using only a few comparators Ti in a subdivision circuit EXE and switching these alternately to different sectors of the scanning signals U1, U2 - can also be used very advantageously in position measuring devices that have several scanning points ASI to ASn.
Anhand des Blockschaltbildes aus Figur 8 sei dies erläutert. Da das Unterteilungsprinzip im wesentlichen den vorangegangenen Beispielen gleicht, soll nur auf die Besonderheiten näher eingegangen werden.This is explained using the block diagram in Figure 8. Since the division principle is essentially the same as the previous examples, only the special features will be discussed in more detail.
Ein nicht gezeigtes Winkelmeßgerät weist zum Ausgleich der Exzentrizität zwei diametrale Abtaststellen ASI und ASU auf, jede Abtaststell ASI und ASU liefert jeweils 0°- und 90°-Signale U1, U2 und U3, U4. Damit sich der Unterteilungsaufwand durch die doppelte Anzahl von Abtaststellen ASI und ASU nicht auch verdoppelt, werden die analogen Abtastsignale U1, U2 und U3, U4 in sogenannten "sample & hold"-Speichern SH1, SH2, SH3 und SH4An angle measuring device (not shown) has two diametrical sampling points ASI and ASU to compensate for the eccentricity, each sampling point ASI and ASU delivers 0° and 90° signals U1, U2 and U3, U4. To ensure that the subdivision effort is not doubled by the double number of sampling points ASI and ASU, the analog sampling signals U1, U2 and U3, U4 are stored in so-called "sample & hold" memories SH1, SH2, SH3 and SH4
zwischengespeichert. Mittels einer Speicher-Steuerschaltung A4 werden die zwischengespeicherten analogen Abtastsignale U1, U2 bzw. U3, U4 jeweils einer Abtaststelle ASI bzw. ASU nacheinander einer Analog-Aufbereitungsschaltung AS zugeführt, wobei die Speicher SH1, SH2 bzw. SH3, SH4 nacheinander an die Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A8 angeschaltet werden, so daß die jeweiligen SpeicherInhalte abtaststellenweise Übertragen werden können.buffered. By means of a memory control circuit A4, the buffered analog sampling signals U1, U2 or U3, U4 are fed to a sampling point ASI or ASU one after the other to an analog processing circuit AS, whereby the memories SH1, SH2 or SH3, SH4 are connected one after the other to the analog signal processing circuit A8, so that the respective memory contents can be transferred sampling point by sampling point.
Ein Analogschaltbaustein 38 schaltet einen Kom-An analog switching module 38 switches a com-
' parator (T8), der aus einem oder mehreren Trig' parator (T8), which consists of one or more trig
gern bestehen kann, an die verschiedenen Sektoren,can happily exist, to the various sectors,
die, in ähnlicher Weise wie bereits beschrieben, in der Analogsignal-Aufbereitungsschaltung A8 aus den Abtastsignalen U1, U2 bzw. U3, U4 jeweils einer Abtaststelle ASI bzw. ASU gebildet werden. Nach der Triggerung der nochmals unter-which, in a similar manner as already described, are formed in the analog signal processing circuit A8 from the sampling signals U1, U2 or U3, U4 of a sampling point ASI or ASU. After triggering the again sub-
teilten Sektorsignale werden diese zueinander phasenverschobenen Rechtecksignale in digitalen Speichern L1 und L2 gespeichert. Im Digitalspeicher L1 werden die Binärwerte der Abtaststelle ASI und im Digitalspeicher L2 die Binär-divided sector signals, these square-wave signals, which are phase-shifted relative to one another, are stored in digital memories L1 and L2. The digital memory L1 stores the binary values of the sampling point ASI and the digital memory L2 stores the binary
werte der Abtaststelle ASU gespeichert.values of the sampling point ASU are stored.
Die Speicher-Steuerschaltung A4 sorgt dafür, daßThe memory control circuit A4 ensures that
Ä die analogen Abtastsignale Ü3, U4 der zweiten Ab-Ä the analog sampling signals Ü3, U4 of the second
l_ taststelle ASU erst dann in der Analogsignal-l_ button ASU only then in the analog signal
30 Aufbereitungsschaltung A8 verarbeitet werden können,30 conditioning circuit A8 can be processed,
wenn die Abtastsignale U1, U2 der ersten Abtast-when the sampling signals U1, U2 of the first sampling
P stelle ASI vollständig unterteilt, digitalisiertP stelle ASI completely divided, digitized
J| und im zugehörigen Digitalspeicher L1 abgespeichertJ| and stored in the associated digital memory L1
S sind.S are.
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Nachdem der ünterteilungsvorgang auch für die Signale der letzten Abtaststelle - hier die Signale Ü3, U4 der Abtaststelle ASU - mit der Abspeicherung der Binärwerte im Digitalspeicher L2 abgeschlossen ist, werden die Binärwerte aller Abtaststellen ASI und ASXI in einer Additionsstufe, die durch einen Volladdierer V gebildet wird, addiert und durch die Anzahl der Abtaststellen, hier also zwei, dividiert.After the division process for the signals of the last sampling point - here the signals Ü3, U4 of the sampling point ASU - has been completed with the storage of the binary values in the digital memory L2, the binary values of all sampling points ASI and ASXI are added in an addition stage, which is formed by a full adder V, and divided by the number of sampling points, in this case two.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE8915310U DE8915310U1 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Position measuring device with subdivision circuit |
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---|---|---|---|
DE8915310U DE8915310U1 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Position measuring device with subdivision circuit |
Publications (1)
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DE8915310U1 true DE8915310U1 (en) | 1990-04-12 |
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ID=6845921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE8915310U Expired - Lifetime DE8915310U1 (en) | 1989-09-08 | 1989-09-08 | Position measuring device with subdivision circuit |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE8915310U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19506276A1 (en) * | 1995-02-23 | 1996-09-05 | Zentr Mikroelekt Dresden Gmbh | Switching circuit for interpolation of sensor signals |
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1989
- 1989-09-08 DE DE8915310U patent/DE8915310U1/en not_active Expired - Lifetime
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