專利名稱：在達到換接條件時產(chǎn)生換接信號的換接方法以及所屬電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在達到一種換接條件時產(chǎn)生一個換接信號的換接方法，其中-為一個分析電路提供在時間上彼此相繼的一系列各自至少由兩個位組成的測量值；-根據(jù)這些測量值的時間順序檢驗其換接條件，并且在初次達到該換接條件時就立即產(chǎn)生換接信號；所屬位置分析電路具有-一個輸入通道，通過該通道可以為位置分析電路提供在時間上彼此相繼的一系列各自至少由兩個位組成的測量值；-一個與輸入通道連接的比較器，它逐個檢驗測量值的換接條件，并在滿足該換接條件時產(chǎn)生一個換接信號。
絕對位移傳感器采集一個可動元件例如一個可動滑板的位置，并將采集的位置通知一個上級控制部件。這樣可用12位精確采集在行程中的每一位置。也就是說一個精確的位值對應(yīng)于可動元件的一個位置，反過來一個完全確定的行程段對應(yīng)于一個位值(在測量值精度內(nèi))。在行程的一個位置絕對位移傳感器給出值“0”。該位置不一定設(shè)置在本行程的終點，而可以位于任意位置。通過絕對位移傳感器輸出值為“0”的位置稱為過零點。
如果運動元件要到達行程內(nèi)的一個新的任意位置時，首先，使根據(jù)絕對位移傳感器提供的位值所知的當前實際位置與新的規(guī)定位置比較。然后根據(jù)這兩個位置的相互比較來確定運動元件必須沿哪個方向運動。此外新的規(guī)定位置變換為與其對應(yīng)的規(guī)定位值并加載到一個比較器中。絕對位移傳感器采集運動元件的現(xiàn)行的實際位置，并以固定的時間間隔把與此相應(yīng)的位值通知給比較器。比較器輸出一個換接信號給執(zhí)行機構(gòu)，該執(zhí)行機構(gòu)在實際位值小于或者大于規(guī)定位值時分別按照不同的驅(qū)動方向驅(qū)動運動元件。也就是說換接條件是實際位值大于或等于或者小于或等于規(guī)定位值。
在實踐中通常不可能使運動元件到達新規(guī)定位置時突然停止。因此比較器通常不能首先加載相應(yīng)于新的規(guī)定位置的位值，而是加載一個與在驅(qū)動方向上要到達的規(guī)定位置之前某一段處的位置相對應(yīng)的位值。在到達這一位置時，運動元件首先從正常運動切換為緩慢運動，然后把相應(yīng)于實際規(guī)定位置的位值輸入到比較器中，并在到達該規(guī)定位置時完全切斷驅(qū)動運動元件的驅(qū)動裝置。然而這一區(qū)別對于現(xiàn)在情況下出現(xiàn)的問題無關(guān)緊要。因此下面假定，規(guī)定位置是比較器應(yīng)該發(fā)出信號的位置。然后比較器發(fā)出的信號可以根據(jù)需要導致切換位置驅(qū)動裝置為緩動或者使其停止。
由于絕對位移傳感器的過零點在規(guī)定新的規(guī)定位值時可以位于運動元件的新給定位置和實際位置之間，這會產(chǎn)生許多問題。其一是比較器不能立即加載新給定位值，因為首先必須采集過零點。否則盡管要到達的位置尚未到達，比較器也會立即發(fā)出信號。此外，在加載比較器后絕對位移傳感器無意到達一個過零點時，比較器也會發(fā)出信號。但是最大的問題是給定位置就在傳感器過零點之前很近這種情形。亦即由于探測可能出現(xiàn)，過零點之前最后的探測不再采集到切換點的情況。在這種情況下，會越過給定位置，而比較器卻不發(fā)出信號。
因此在現(xiàn)有技術(shù)中總是把由絕對位移傳感器提供的位值換算成與此對應(yīng)的位置并與新給定位置比較。在到達或者越過新給定位置時輸出換接信號。這種處理方式雖然避開了上面敘述的位值彼此比較時的問題。但是花費時間并且煩瑣。此外，不能可靠保證恒定的反應(yīng)時間。
本發(fā)明的目的在于提供一種方法和所屬電路，它能夠立即給比較器加載新給定位值，并且既不會出現(xiàn)無意越過過零點時的問題，也不會出現(xiàn)給定位置鄰近傳感器過零點時的問題。
對于方法而言，本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求1的兩個特征來實現(xiàn)，對于電路而言，本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求2的特征3和4解決。亦即監(jiān)視兩個最高值位，并在兩個最高值位從“00”向“11”或者反之從“11”向“00”變換時判定通過零點。在這種情況下也變換換接條件。
下面借助附圖所示實施例對本發(fā)明作詳細說明，附圖中

圖1和圖2表示向一個新給定位置的開動；圖3表示運動路徑與絕對位移傳感器的輸出信號的映射關(guān)系；圖4表示本發(fā)明的電路。
圖1表示當需要在正方向上運動時向一個新給定位置的開動。根據(jù)圖1，從當前實際位置XI向一個新給定位置XS的開動如下進行首先解除運動元件的制動。該運動元件因此被釋放并例如在重力作用下向左運動。這相應(yīng)于圖1中的曲線部分I。緊接著接通驅(qū)動器，該驅(qū)動器首先把運動元件根據(jù)曲線段II制動，然后向運動的最高速度v加速。保持該速度v，直到運動元件到達切換位置XU。在到達該位置XU時運動元件根據(jù)曲線段III被減速，直到它僅以蠕動速度VS運動。在檢測到實際希望的給定位置XS時切斷驅(qū)動裝置。緊接著，拉緊運動元件的制動器，使其鎖定在該新的給定位置XS。
圖2表示當運動元件需要向負方向運動時從當前實際位置XI向一個新的給定位置開動。除運動元件在制動裝置解除后立即向負方向運動而不必由驅(qū)動裝置變換方向之處，其處理方式完全類似圖1。
圖3示出絕對位移傳感器提供的位值n依賴于運動路徑x的關(guān)系。其中(隨意)假定，運動元件可在位置“0”和位置“100”之間運動，絕對位移傳感器具有12位的分辨率。因此可能的位值n從0＝0000 0000 00002到4095＝1111 1111 11112為了更直觀明顯，該位值n在圖3中用十進制值表示。如同從圖3進一步看出，假定傳感器過零點位于X0＝48的位置。但是也可以在其它位置。
圖4表示分析電路，通過該電路實現(xiàn)對由絕對位移傳感器提供的位值的處理。按照圖4，絕對位移傳感器2的位置采集提供一個位值，它例如通過一個SSI(串行同步接口)繼續(xù)向寄存器3輸出。給該分析電路輸入一系列時間上彼此相繼的測量值。由于串行數(shù)據(jù)傳輸較慢，并不向該分析電路傳輸每一個位值，而比方說只傳輸每第十個。
寄存器3由邏輯單元4通過控制線5周期控制。在每次控制時寄存器3的內(nèi)容被讀出并通過數(shù)據(jù)線6提供給比較器7和8。此外還通過數(shù)據(jù)線6′給比較器7和8提供比較寄存器3′的內(nèi)容。比較寄存器3′由邏輯單元4在每一運動過程開始時加載一位值n，該位值相應(yīng)于需要執(zhí)行一種反應(yīng)的下一位置。例如將下一切換位置XU或者下一給定位置XS加載到比較寄存器3′中。
當寄存器3的內(nèi)容大于或者等于寄存器3′的內(nèi)容時，比較器7輸出一個換接信號。當寄存器3的內(nèi)容小于或者等于寄存器3′的內(nèi)容時，比較器8輸出一個換接信號。也就是說，比較器7的換接條件是寄存器3的內(nèi)容大于或者等于比較寄存器3′的內(nèi)容。反之，比較器8的換接條件(除了等于這一特殊情況)和比較器7的換接條件互補。
比較器7和8的輸出信號供給選擇電路9，它選擇兩個換接信號之一并將其供給邏輯單元4。當在接通的比較器7或者8的輸出端出現(xiàn)一個換接信號時，因為相應(yīng)的換接條件滿足，邏輯單元4記錄該信號，并通過控制線17向執(zhí)行機構(gòu)18(這里是一個電動機)輸出一個相應(yīng)的控制信號，控制裝置18驅(qū)動運動元件，使其減速或停止。當邏輯元件4得不到任何換接信號時，電動機18如以前一樣受控制。
通過控制線10和11為給選擇電路提供兩個控制信號。通過控制線11，邏輯單元4確定在一個運動過程開始時應(yīng)選擇由比較器7和8提供的兩個換接信號中的哪一個。但是在每次傳感器過零點時通過控制線10供給選擇電路9一個切換信號，該信號使選擇電路9切換。如果在通過控制線10供給切換信號前直接接入比較器7的換接信號，那么在切換信號傳輸時或傳輸后直接接入比較器8的換接信號并反轉(zhuǎn)。其結(jié)果是換接條件變換。
切換信號的產(chǎn)生如下進行在每次讀出寄存器3時另外把最高值位供給D觸發(fā)器12。D觸發(fā)器12的輸出信號一方面通過數(shù)據(jù)線13直接引向邏輯電路15，另一方面通過另一個D觸發(fā)器14引向邏輯電路15。對于第二最高位，同樣通過D觸發(fā)器12′和14′以及數(shù)據(jù)線13′實現(xiàn)上述過程。這里，當讀入寄存器3的一個新的實際值時通過控制線16公共控制D觸發(fā)器12、12′、14、14′。
這樣邏輯電路15在每一時刻可使用當前測量值的兩個最高值位以及緊鄰前面的測量值的兩個最高值位。邏輯電路15彼此比較可由它使用的4個位。在下述兩個條件之一出現(xiàn)時邏輯電路15給選擇電路9輸出一個切換信號-最高值位和第二最高值位都從“0”變到“1”；-最高值位和第二最高值位都從“1”變到“0”。
這一變換剛好是傳感器過零點的一個識別符。
亦即當切換信號出現(xiàn)時，通過比較器8向比較器7的切換或相反導致?lián)Q接條件反轉(zhuǎn)。亦即從比較“大于等于”向“小于等于”切換。這是換接條件的近似互補。在寄存器3和3′的寄存器內(nèi)容準確一致時兩個比較器7和8都發(fā)出信號是一種稀有的特殊情形，它在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以忽略。
使用圖4的電路解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。詳細說來
當例如需要從圖1的位置XI向XS運動且傳感器過零點X0位于用XI表示的位置時，則-通過控制線17給電動機18輸出指令“運動元件向右運動”，-給比較寄存器3′加載位值nU，其相應(yīng)于切換位置XU，-通過控制線11輸出指令，首先接通比較器8。
只要運動元件位于傳感器過零點X0＝X1的左邊，參見圖3，那么寄存器3的內(nèi)容總是大于比較寄存器3′的內(nèi)容。因此比較器8不發(fā)出信號。相反，如果越過傳感器過零點X0＝X1，那么寄存器3的內(nèi)容小于比較寄存器3′的內(nèi)容。因此比較器8立即發(fā)出信號。因而在識別到過零點時選擇電路9切換，使得在傳感器過零點后的第一次比較時已經(jīng)把比較器7的輸出信號向邏輯電路4接通。但是因為從現(xiàn)在起寄存器3的內(nèi)容小于比較寄存器3′的內(nèi)容(再次參見圖3)，所以比較器7暫時不發(fā)出信號。僅在越過切換位置XU后比較器7的換接條件才滿足，使得正如希望的那樣在越過切換位置XU時向邏輯電路4報告一個換接信號，然后邏輯電路4通過控制線17使電動機18接入緩慢運動狀態(tài)。
如結(jié)合圖1所述，在運動過程開始時運動元件可能向事先不知道的方向運動。例如當傳感器過零點位于X0＝X2時(見圖1)，亦即此時的實際位置XI和新的給定位置XS從過零點看去在同一側(cè)，那么相應(yīng)于切換位置XU的位值再次加載到比較寄存器3′。但是這一次由于通過控制線11的一個相應(yīng)的控制信號立即接通正確的比較器7。當如圖1表示如果此時未加控制地越過傳感器過零點X0＝X2時，邏輯電路15再次發(fā)出信號，代替比較器7接通比較器8。在加速階段出現(xiàn)第二次傳感器過零點時再次向比較器7切換。
與此相反，現(xiàn)有技術(shù)中最大的問題是當傳感器過零點直接位于切換位置XU后。例如傳感器過零點可能位于X0＝X3處(見圖1)。在這種情況下，可能不進行比較器切換就發(fā)生以下情況，即在寄存器3的兩個彼此相繼的內(nèi)容中有一個尚在切換點XU之前而另一個在傳感器過零點X0＝X3之后。在這種情況下，不進行切換時(參見圖3)在把兩個寄存器內(nèi)容的第一個與比較寄存器3′的內(nèi)容比較時換接條件尚未滿足，在比較第二內(nèi)容時由于過零點和由此導致的本來就較小的數(shù)值換接條件已不再滿足。也就是說越過切換點XU時沒有切換反應(yīng)。與此相反，由于從比較器7向比較器8的切換而檢驗近似互補換接條件，使得在切換點XU和傳感器過零點X0＝X3之后的第一個測量值時滿足比較器8的換接條件，使其實行切換反應(yīng)。
使用本發(fā)明的換接方法以及所屬位置分析電路可以直接處理由絕對位移傳感器2提供的位值，而不必首先將其換算為相應(yīng)的位置X。由此一方面可以保證電路的反應(yīng)時間與新給定值XS無關(guān)，另一方面反應(yīng)時間也非常短。
本發(fā)明的電路可以分別單獨構(gòu)造，也可以集成在一個集成開關(guān)電路19中。
權(quán)利要求
1.一種在達到一種換接條件時產(chǎn)生一個換接信號的換接方法，其中-給一個分析電路提供時間上相繼的分別至少由兩位組成的一系列測量值，-根據(jù)這些測量值的時間順序檢驗其換接條件，并且只要在換接條件剛一滿足時就產(chǎn)生換接信號，其特征在于-每一測量值的兩個最高值位彼此之間以及與緊鄰其前面的測量值的兩個最高值位比較，-當所述測量值的兩個最高值位具有相同值和當每次測量值的兩個最高值位與緊鄰其前的測量值的兩個最高值位不同時變換換接條件。
2.一種位置分析電路，其具有-一個輸入通道(3)，通過該通道可以供給所述位置分析電路時間上彼此相繼的分別至少由兩位組成的一系列測量值，-與輸入通道(3)連接的比較器(7，8)，它逐個檢驗測量值的換接條件，并在該換接條件滿足時產(chǎn)生一個換接信號，-與輸入通道(3)連接的存儲器電路(14，14′)，其中至少存儲有一測量值的兩個最高位，該測量值在最后供入的測量值之前供給位置分析電路，-一個既與輸入通道(3)也與存儲電路(14，14′)連接的過零點采集電路(15)，它與比較器(7，8)的一個切換輸入端(9)連接，并且當最后供給的測量值的兩個最高值位具有同樣值和當最后供給的測量值的兩個最高值位與在存儲器電路(14，14′)中存儲的緊鄰其前供給的測量值的兩個最高值位不同時輸出一個切換換接條件的切換信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置分析電路，其特征在于，它集成在一個集成電路(19)中。
全文摘要
一種在達到換接條件時產(chǎn)生換接信號的換接方法以及所屬電路,其中給一個分析電路提供分別由至少兩位組成的時間上相繼的一系列測量值,根據(jù)這些測量值的時間順序檢驗其換接條件,并只要達到該換接條件時就產(chǎn)生換接信號。本發(fā)明的特征在于,每一測量值的兩個最高值位彼此比較并與緊鄰其前的測量值的兩個最高值位比較,并且在當前測量值的兩個最高值位具有同一值且當每一測量值的兩個最高值位都與緊鄰其前的測量值的兩個最高值位不同時,改變換接條件。
文檔編號G01D5/249GK1191601SQ96195648
公開日1998年8月26日 申請日期1996年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月31日
發(fā)明者理查德·金澤爾, 奧托·施萬德納 申請人:西門子公司