專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器以及根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法。這樣的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器和根據(jù)本發(fā)明的方法例如適用于在位置測(cè)量設(shè)備中、尤其是在多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器(Multiturn-Drehgeber)中使用。
背景技術(shù)：
用于檢測(cè)軸的角位置的位置測(cè)量設(shè)備在傳動(dòng)技術(shù)中廣為傳播。這樣的設(shè)備包含大多以代碼盤(pán)形式的計(jì)量用具，其中在該代碼盤(pán)上施加有分度結(jié)構(gòu)并且其掃描允許確定軸的角位置。在此情況下，大多使用光學(xué)的、磁性的或者還有感應(yīng)的掃描原理。除了軸在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的位置，這種位置測(cè)量設(shè)備經(jīng)常也還確定所經(jīng)過(guò)的旋轉(zhuǎn)的數(shù)量。 這里，或者通過(guò)掃描在為檢測(cè)軸的角位置已經(jīng)存在的代碼盤(pán)上的附加分度結(jié)構(gòu)、或者通過(guò)掃描在軸上單獨(dú)布置的附加計(jì)量用具來(lái)與方向有關(guān)地為計(jì)數(shù)器產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，其中計(jì)數(shù)器值是對(duì)于軸所經(jīng)過(guò)的旋轉(zhuǎn)數(shù)量的量度。這里也可以使用光學(xué)的、磁性的以及感應(yīng)的掃描原理，其中為確定軸在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的角位置和確定轉(zhuǎn)數(shù)完全可以使用不同的掃描原理，例如對(duì)于角位置使用光學(xué)掃描和對(duì)于轉(zhuǎn)數(shù)使用磁性?huà)呙?。在去掉旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的供應(yīng)電壓的情況下，例如在驅(qū)動(dòng)要測(cè)量的軸的機(jī)器被關(guān)斷時(shí)，計(jì)數(shù)器值丟失的缺點(diǎn)通常通過(guò)以下方式來(lái)抵抗，即對(duì)于這種情況設(shè)置電池組，該電池組在該時(shí)間期間承擔(dān)用于旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的電壓供應(yīng)。同樣已知的是，如果在電池組運(yùn)行中不是連續(xù)地檢測(cè)、而是僅以確定的時(shí)間間隔確定軸的位置來(lái)確定轉(zhuǎn)數(shù)，則可以延長(zhǎng)電池組的壽命。也即僅發(fā)生脈動(dòng)運(yùn)行。因此，申請(qǐng)人的DE102006046531A1描述了基于感應(yīng)掃描原理的旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器具有用于電池組運(yùn)行的運(yùn)行模式，在該運(yùn)行模式中脈動(dòng)地產(chǎn)生勵(lì)磁印制導(dǎo)線(xiàn)的勵(lì)磁電流并且然后才在接收器印制導(dǎo)線(xiàn)中感應(yīng)出與轉(zhuǎn)角有關(guān)的電壓脈沖。DE102006035120A1描述了一種電路裝置，其中借助于磁場(chǎng)傳感器確定軸的角位置、尤其是轉(zhuǎn)數(shù)。這里也設(shè)置有省電模式，該省電模式通過(guò)脈動(dòng)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外認(rèn)識(shí)到， 在一個(gè)象限到下一象限的過(guò)渡時(shí)可能在計(jì)數(shù)時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。此外，EP10762^5B1描述了一種絕對(duì)角編碼器，其中旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器借助于光學(xué)掃描實(shí)現(xiàn)，該光學(xué)掃描同樣僅以脈動(dòng)方式運(yùn)行。這里仍進(jìn)一步降低電流消耗，其方式是在軸停止或非常慢的轉(zhuǎn)速時(shí)減小測(cè)量脈沖的數(shù)量并且只有當(dāng)識(shí)別出超過(guò)當(dāng)前角分段(Winkelsegment) 時(shí)，才將該測(cè)量脈沖的數(shù)量再次提高到最大脈沖數(shù)。但是這里可能發(fā)生的是，如果軸隨機(jī)地恰好在從一個(gè)角分段到相鄰角分段的過(guò)渡處停住，例如由于系統(tǒng)固有的噪聲，則分段過(guò)渡偶爾地被探測(cè)到并且因此盡管有軸的停頓但總是再次切換到最大脈沖數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，闡明用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的改善的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器以及改善的方法。
該任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器和根據(jù)權(quán)利要求5的方法來(lái)解決。因此，用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器包括
傳感器，利用所述傳感器可以產(chǎn)生位置值，所述位置值定義軸的角位置， 確定單元，在所述確定單元中可以從位置值中產(chǎn)生判定信號(hào)，所述判定信號(hào)確定軸在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的計(jì)數(shù)分段，
計(jì)數(shù)控制單元，所述計(jì)數(shù)控制單元根據(jù)計(jì)數(shù)分段的時(shí)間順序以第一運(yùn)行模式或以第二運(yùn)行模式運(yùn)行旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器并且為計(jì)數(shù)器生成計(jì)數(shù)信號(hào)，并且如果在定義的時(shí)間之后計(jì)數(shù)分段無(wú)變化，則將計(jì)數(shù)控制單元轉(zhuǎn)換成第二運(yùn)行模式，該第二模式是節(jié)能的脈動(dòng)運(yùn)行，并且如果計(jì)數(shù)分段有變化，則轉(zhuǎn)換成第一運(yùn)行模式。另外，確定單元被設(shè)計(jì)用于分別在兩個(gè)計(jì)數(shù)分段之間附加地確定不可靠區(qū)域，并且計(jì)數(shù)控制單元被設(shè)計(jì)用于對(duì)于從第二運(yùn)行模式到第一運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換不考慮與導(dǎo)致轉(zhuǎn)換成第二運(yùn)行模式的計(jì)數(shù)分段鄰接的不可靠區(qū)域。如果第一運(yùn)行模式和第二運(yùn)行模式分別是旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的脈動(dòng)運(yùn)行，則旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器可以特別節(jié)能地運(yùn)行，其中在所述脈動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可以以預(yù)先給定的掃描速率以脈動(dòng)的方式產(chǎn)生位置值，并且掃描速率在第一運(yùn)行模式中比在第二運(yùn)行模式中高。確定單元被設(shè)計(jì)用于將軸的旋轉(zhuǎn)編碼成多個(gè)、尤其是四個(gè)能相互區(qū)分的計(jì)數(shù)分段和分別至少一個(gè)位于兩個(gè)計(jì)數(shù)分段之間的不可靠區(qū)域。確定單元具有比較器，所述比較器例如構(gòu)成窗口比較器。另外，利用本發(fā)明說(shuō)明一種用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的方法，其中設(shè)置有傳感器，利用所述傳感器產(chǎn)生位置值，所述位置值定義軸的角位置，并且所述位置值被輸送給確定單元，所述確定單元從位置值中產(chǎn)生判定信號(hào)，所述判定信號(hào)確定軸在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的計(jì)數(shù)分段，在此所述判定信號(hào)被輸送給計(jì)數(shù)控制單元，所述計(jì)數(shù)控制單元根據(jù)計(jì)數(shù)分段的時(shí)間順序以第一運(yùn)行模式或以第二運(yùn)行模式運(yùn)行旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器并且為計(jì)數(shù)器生成計(jì)數(shù)信號(hào)，其中如果在定義的時(shí)間之后確定計(jì)數(shù)分段無(wú)變化，則計(jì)數(shù)控制單元轉(zhuǎn)換成第二運(yùn)行模式，該第二運(yùn)行模式是節(jié)能的脈動(dòng)運(yùn)行，并且如果確定計(jì)數(shù)分段有變化，則轉(zhuǎn)換成第一運(yùn)行模式。確定單元分別在兩個(gè)計(jì)數(shù)分段之間附加地確定不可靠區(qū)域，并且對(duì)于從第二運(yùn)行模式到第一運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換不考慮與導(dǎo)致轉(zhuǎn)換成第二運(yùn)行模式的計(jì)數(shù)分段鄰接的不可靠區(qū)域。如果第一運(yùn)行模式和第二運(yùn)行模式分別是旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的脈動(dòng)運(yùn)行，在該脈動(dòng)運(yùn)行中以預(yù)先給定的掃描速率以脈動(dòng)的方式產(chǎn)生位置值并且掃描速率在第一運(yùn)行模式中比在第二運(yùn)行模式中高，則得出特別節(jié)能的運(yùn)行。確定單元將軸的旋轉(zhuǎn)編碼成多個(gè)、尤其是四個(gè)能相互區(qū)分的計(jì)數(shù)分段和分別至少一個(gè)位于兩個(gè)計(jì)數(shù)分段之間的不可靠區(qū)域。有利的細(xì)節(jié)由從屬權(quán)利要求得出。


本方面的優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)從根據(jù)附圖對(duì)用于確定軸的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器和方法的下面描述中得出。在此
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的框圖；圖2示出具有從中所確定的計(jì)數(shù)分段和不可靠區(qū)域的傳感器的位置值； 圖3示出用于形成可區(qū)分的角扇形的確定單元； 圖4示出用于解釋旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)原理的矢量圖； 圖5示出用于圖解掃描速率隨時(shí)間減小的圖；和圖6示出另一確定單元的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的框圖。軸W借助于兩個(gè)傳感器10、11被掃描。 本發(fā)明與掃描的物理原理無(wú)關(guān)。相應(yīng)地，傳感器10、11的結(jié)構(gòu)以及所基于的掃描單元可以不同。如果應(yīng)用光學(xué)掃描原理，則例如代碼盤(pán)抗扭地與軸W連接，其中代碼道(Codespur) 位于該代碼盤(pán)上，代碼道由兩個(gè)可通過(guò)其光學(xué)特性(透光的/不透光的；反射的/不反射的) 區(qū)分的環(huán)形分段組成，所述環(huán)形分段各包圍180°的角區(qū)域。以已知的方式借助于光源進(jìn)行掃描，相應(yīng)地傳感器10、11是光電探測(cè)器。在磁性?huà)呙柙淼那闆r下，在軸W上布置有盤(pán)狀磁體，該磁體的磁極使得軸W旋轉(zhuǎn)180°可區(qū)分。在該情況下借助于磁傳感器10、11進(jìn)行掃描。在感應(yīng)掃描的情況下，傳感器10、11是接收器線(xiàn)圈，在該接收器線(xiàn)圈中通過(guò)由勵(lì)磁線(xiàn)圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)出電壓，該電壓的幅度取決于在與軸W抗扭地連接的代碼盤(pán)上的代碼道的磁場(chǎng)增強(qiáng)或減弱的區(qū)域的位置。代碼道的區(qū)域又包圍180°的角分段，而接收器線(xiàn)圈被實(shí)施為使得所感應(yīng)的電壓的幅度對(duì)于軸的每次旋轉(zhuǎn)達(dá)到最大值和最小值。軸W的角位置的掃描被設(shè)計(jì)為使得傳感器10、11在軸W旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生具有每旋轉(zhuǎn)一個(gè)信號(hào)周期的位置信號(hào)PO=Sin x,P90=cos χ。傳感器10、11的位置信號(hào)Ρ0、Ρ90具有相移，該相移有利地為90°?，F(xiàn)在從位置信號(hào)Ρ0、Ρ90中，對(duì)于軸W的每旋轉(zhuǎn)可以區(qū)分出四個(gè)象限I、II、III、IV并且以已知的方式通過(guò)確定象限I、II、III、IV的時(shí)間順序來(lái)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器。位置信號(hào)PO和Ρ90以及所分配的象限I、II、III、IV在圖2和4中示出。如果傳感器10、11也還產(chǎn)生與位置信號(hào)Ρ0、Ρ90相反的位置信號(hào)P180=-sin χ、 P270=-cos x，則是特別有利的，因?yàn)樵谶@種情況下能夠不同地處理各兩個(gè)相移180°的位置信號(hào)PO以及P180和P90以及P270并且因此實(shí)現(xiàn)提高的抗干擾性。在旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的情況下，由于電流消耗的原因或?yàn)榱颂岣唠姵亟M的壽命，省電的運(yùn)行模式是可行的。在這種情況下，不是連續(xù)地檢測(cè)位置信號(hào)Po、P90,而是僅分別測(cè)量瞬時(shí)值。該脈動(dòng)運(yùn)行通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，即傳感器10、11和/或后續(xù)分析電路的至少部分僅以時(shí)間間隔被供應(yīng)電流，也即以脈動(dòng)的方式運(yùn)行。旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器因此至少可以以?xún)煞N運(yùn)行模式運(yùn)行，其中第二運(yùn)行模式允許比第一運(yùn)行模式更節(jié)能地運(yùn)行。第一運(yùn)行模式可以是持續(xù)運(yùn)行，其中連續(xù)地對(duì)旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的所有電部件供應(yīng)能量，而第二運(yùn)行模式可以是節(jié)能的脈動(dòng)的運(yùn)行。如果第一運(yùn)行方式已經(jīng)是脈動(dòng)的運(yùn)行并且第二運(yùn)行方式也是脈動(dòng)的運(yùn)行，則可實(shí)現(xiàn)特別節(jié)能的運(yùn)行，其中脈動(dòng)速率以及由此還有掃描速率在第二運(yùn)行模式中比在第一運(yùn)行模式中小。這種特別節(jié)能的運(yùn)行在下面進(jìn)一步解釋。旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)的原理在圖2中以及在圖4中以矢量圖的方式示出。圖2示出，邏輯電平如何如下地被分配給位置信號(hào)P0、P90的半波如果第一位置信號(hào)PO位于正半波(軸W的角區(qū)域?yàn)?°-180°)，則此對(duì)應(yīng)于邏輯高電平 (“1”)，負(fù)半波(軸W的角區(qū)域?yàn)?80°-360°)對(duì)應(yīng)于邏輯低電平(“0”)。對(duì)于第二位置信號(hào) P90，通過(guò)90°的相移得出對(duì)于正半波(軸W的角區(qū)域?yàn)?°-90°和270°-360°)的邏輯高電平 (“1”)和對(duì)于負(fù)半波(軸W的角區(qū)域?yàn)?0°-270°)的邏輯低電平(“0”)。在該分配的情況下，四個(gè)象限I、II、III、IV可明確地按照下表來(lái)區(qū)分，如也從圖2 可看出的那樣
象限 I (PO=I)與(P90=l) 象限 II (PO=I)與(P9O=O) 象限 III (PO=O)與(P90=0) 象限 IV :(P0=0)與(P90=l)。通過(guò)在位置信號(hào)P0、P90之間的相移，此外可以識(shí)別轉(zhuǎn)向，其中對(duì)于脈動(dòng)運(yùn)行得出限制，即在軸W的最大轉(zhuǎn)數(shù)的情況下，每象限也必須至少有一個(gè)測(cè)量值被檢測(cè)。換句話(huà)說(shuō)， 檢測(cè)位置信號(hào)P0、P90的瞬時(shí)值所利用的掃描速率SR必須至少具有軸W的轉(zhuǎn)數(shù)的四倍。如果兩個(gè)相繼記錄的測(cè)量值處于相對(duì)的象限中，則不能區(qū)分在哪個(gè)轉(zhuǎn)向上達(dá)到該象限。也即如果從提供第一象限I中的測(cè)量值的第一掃描脈沖Sl出發(fā)，并且接著的掃描脈沖S2或S3 的測(cè)量值位于象限II或IV中，則明確的與方向有關(guān)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)是可能的，如果接著的測(cè)量值在掃描脈沖S4的情況下位于第三象限III中，則得出錯(cuò)誤，因?yàn)椴荒軘喽ㄝSW在哪個(gè)轉(zhuǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)以引起第三象限中的測(cè)量值。如開(kāi)頭所提及的，如果在軸W停止或非常慢地旋轉(zhuǎn)時(shí)掃描速率SR被減小，則電流消耗在脈動(dòng)掃描的情況下可以進(jìn)一步下降。在圖5中示出這種情況。作為最大掃描速率 SRmax采用1000掃描脈沖/秒，這對(duì)應(yīng)于軸W的最大轉(zhuǎn)數(shù)為250轉(zhuǎn)/秒。如果現(xiàn)在對(duì)于定義數(shù)量的掃描脈沖(在所示的示例中為32)象限變換不被識(shí)別，則掃描速率SR在確定的步驟中被減小。這可以如所示那樣逐級(jí)地進(jìn)行，或者也可以在一個(gè)步驟中進(jìn)行，即從最大掃描速率SRmax到最小掃描速率SRmin。一旦象限變換被確定(例如在時(shí)刻Tl)，則掃描速率SR 再次被設(shè)置到最大掃描速率SRmax。最小掃描速率SRmin必須被選擇為使得在軸W的最大加速度時(shí)可以如此快速地再次被切換到最大掃描速率SRmax，從而不能忽視象限變換并且由此可能出現(xiàn)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)或者未定義的狀態(tài)。在掃描脈沖位于象限過(guò)渡的緊鄰時(shí)，則表明是有問(wèn)題的，因?yàn)檫@里可能發(fā)生測(cè)量值偶爾地顯示象限變換，即使軸W沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。對(duì)此的觸發(fā)方例如可能是由安裝環(huán)境引起的系統(tǒng)固有的噪聲、測(cè)量容差和干擾影響。這些干擾導(dǎo)致，如果掃描速率SR已經(jīng)被減小，則在測(cè)量值從一個(gè)象限到相鄰象限的每次“跳躍”時(shí)、也即在軸W無(wú)實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)，總是切換回最大掃描速率SRmax并且因此電流消耗再次顯著提高。在圖4中作為可能產(chǎn)生不可靠測(cè)量值的掃描脈沖的示例畫(huà)入第五掃描脈沖S5。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在在象限過(guò)渡的區(qū)域中定義不可靠區(qū)域Ul至U4。如果現(xiàn)在確定， 掃描脈沖S5提供位于與最后確定的象限(例如象限I)鄰接的不可靠區(qū)域U2內(nèi)的測(cè)量值，則該測(cè)量不被考慮，也即既不用于對(duì)軸W的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行計(jì)數(shù)，也不作為用于提高掃描速率SR的準(zhǔn)則。但是如果下一測(cè)量值明確位于減去不可靠區(qū)域U2的接著的象限II中(在該示例中也即在區(qū)域C2中)，或者在象限III中，或者在減去不可靠區(qū)域Ul的象限IV中(在該示例中也即在區(qū)域C4中)，或者在不與最后確定的象限I鄰接的不可靠區(qū)域U (在該示例中U3、U4)中，則計(jì)數(shù)發(fā)生。不可靠區(qū)域Ul至U4被如此確定，即這些不可靠區(qū)域使角區(qū)域完全排除在其中可能出現(xiàn)測(cè)量值的“跳躍”的分段過(guò)渡或象限過(guò)渡。如圖1中的框圖所示的那樣，在確定單元30中進(jìn)行區(qū)分軸W在掃描時(shí)刻是否位于鄰接的不可靠區(qū)域U中，測(cè)量值因此不被繼續(xù)分析，或者當(dāng)前的象限可明確地確定。在傳感器10、11的位置信號(hào)P0、P90和可選地相反的位置信號(hào)P180、P270被輸送給確定單元30 之前，這些位置信號(hào)可以被輸送給信號(hào)處理單元20，該信號(hào)處理單元例如增強(qiáng)信號(hào)和必要時(shí)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。雖然現(xiàn)在在傳統(tǒng)分析的情況下僅僅確定位置信號(hào)P0、P90、 P180、P270應(yīng)被分配給哪個(gè)半波，但是如今確定了，位置信號(hào)P0、P90、P180、P270是位于半波變換之前、之后、還是緊鄰半波變換——即位于不可靠區(qū)域U中。不可靠區(qū)域U根據(jù)位置值P0、P90借助于確定單元30被確定。確定單元30輸出數(shù)字判定信號(hào)K1、K2、K3、K4。判定信號(hào)Κ1、Κ2、Κ3、Κ4的邏輯電平在圖2中示出。這些邏輯電平以組合的方式相互可區(qū)分地編碼不可靠區(qū)域U1、U2、U3和 U4以及位于其間的角扇形C1、C2、C3、C4。角扇形Cl、C2、C3、C4表明可以可靠地分配給象限I、II、III、IV的計(jì)數(shù)區(qū)域、也即角區(qū)域。不可靠區(qū)域Ul、U2、U3、U4有利地被選擇為使得它們包圍比計(jì)數(shù)區(qū)域C1、C2、C3、C4明顯小的角區(qū)域。典型地，不可靠區(qū)域U對(duì)稱(chēng)地以2° 至10°的角分段包圍分段過(guò)渡或象限過(guò)渡，其中在實(shí)際中優(yōu)選地選擇在3°和5°之間的值。確定單元30的示例在圖3中示出。確定單元30由多個(gè)比較器T10、T20、T30、T40 構(gòu)成，這些比較器將位置信號(hào)PO=Sin x,P90=cos χ與比較信號(hào)Off 1或0ff2比較并且作為比較結(jié)果分別輸出判定信號(hào)K1、K2、K3、K4。比較信號(hào)Offl和0ff2確定不可靠區(qū)域U1、U2、 U3和U4的角扇形的大小。如果0ff2=-0ff 1，則不可靠區(qū)域Ul、U2、U3和U4分別對(duì)稱(chēng)地被布置用于相應(yīng)的象限變換。判定信號(hào)Kl、K2、K3、K4現(xiàn)在被輸送給計(jì)數(shù)控制單元40，該計(jì)數(shù)控制單元分析判定信號(hào)Kl、K2、K3、K4的邏輯電平或邏輯電平的變化以用于為計(jì)數(shù)器50生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、 DOWN。在此，與最后為生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DOWN所分析的角區(qū)域鄰接的不可靠區(qū)域U不被考慮用來(lái)生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、D0WN，因?yàn)槿缟纤?，在這些鄰接的不可靠區(qū)域U中不能可靠地?cái)喽ㄝSW的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)際上是否已經(jīng)發(fā)生。傳感器10、11以及計(jì)數(shù)控制單元40被設(shè)計(jì)為使得它們?cè)试S脈動(dòng)運(yùn)行。為此，計(jì)數(shù)控制單元40經(jīng)由掃描時(shí)鐘線(xiàn)路41為傳感器10、11的掃描產(chǎn)生掃描脈沖S，使得位置信號(hào) P0、P90顯示出軸W的角位置的瞬時(shí)值。由此在軸W旋轉(zhuǎn)時(shí)雖然不必也確定可利用判定信號(hào)K1、K2、K3、K4編碼的所有角區(qū)域，但是這里也不考慮將與為生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DW0N所分析的角區(qū)域鄰接的不可靠區(qū)域U用來(lái)產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DOWN。對(duì)此的示例
如果象限I中的計(jì)數(shù)區(qū)域Cl在測(cè)量時(shí)、也即在根據(jù)在圖4中所畫(huà)入的掃描脈沖Sl掃描時(shí)根據(jù)位置信號(hào)P0、P90被確定為角區(qū)域，并且被分析用于生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DOWN，并且在接著的測(cè)量中與象限I中的計(jì)數(shù)區(qū)域Cl鄰接的不可靠區(qū)域U2或Ul被確定，則所屬的判定信號(hào)K1、K2、K3、K4不被考慮用來(lái)生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、D0WN。而如果接著的測(cè)量的測(cè)量值位于計(jì)數(shù)區(qū)域C4、C3、C2中或位于與象限I不鄰接的不可靠區(qū)域U3、U4中，則這些測(cè)量值被分析用于生成計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DOWN。在停止或非常慢的轉(zhuǎn)速時(shí)，現(xiàn)在如圖5中所示，如果對(duì)于定義數(shù)量的掃描脈沖S，域無(wú)變化、也即判定信號(hào)Kl、K2、K3、K4無(wú)變化，則現(xiàn)在執(zhí)行掃描速率SR的減小。 如果導(dǎo)致了掃描速率SR減小的角區(qū)域改變，則只有當(dāng)判定信號(hào)K1、K2、K3、K4不顯示與該角區(qū)域鄰接的不可靠區(qū)域U時(shí)，掃描速率SR才被提高。對(duì)于上述示例，這意味著，如果在第一象限I中的計(jì)數(shù)分段Cl內(nèi)定義數(shù)量的掃描脈沖S被確定，則執(zhí)行掃描速率SR的減小。但是只有當(dāng)不同于兩個(gè)鄰接的不可靠區(qū)域U1、U2的角區(qū)域被顯示時(shí)，掃描速率SR才再次被提高。由此保證，只有當(dāng)軸W的角運(yùn)動(dòng)實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生時(shí)，才進(jìn)行掃描速率SR的提高。如上所述，掃描速率SR在這種情況下被設(shè)置到最大掃描速率SRmax。在計(jì)數(shù)器50的輸出端處的計(jì)數(shù)器值Z同時(shí)對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的輸出值Z。根據(jù)定義，計(jì)數(shù)控制單元40在每個(gè)象限過(guò)渡時(shí)產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)UP、DOWN，或者僅在確定數(shù)量的過(guò)渡時(shí)，例如在每第四個(gè)象限過(guò)渡時(shí)、也即在軸W的每個(gè)完全旋轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生計(jì)數(shù)信號(hào)UP、D0WN。圖6示出確定單元的另一示例，利用該確定單元從位置信號(hào)P0、P90和與之相反的位置信號(hào)P180、P270中產(chǎn)生判定信號(hào)Kll、K12、K13和K14，這些判定信號(hào)相互可區(qū)分地對(duì)在圖4中所示的不可靠區(qū)域Ul、U2、U3、U4和計(jì)數(shù)分段Cl、C2、C3和C4進(jìn)行編碼。為了產(chǎn)生第一正判定信號(hào)K11，將比較信號(hào)OfTl加到第一位置信號(hào)P0，并且將該和信號(hào)輸送給第一比較器TlOO的同相輸入端。與第一相反位置信號(hào)P180進(jìn)行比較，該第一相反位置信號(hào)被輸送給第一比較器TlOO的反相輸入端。利用第二比較器TllO形成判定信號(hào)K12，其中第一位置信號(hào)PO在該第二比較器的同相輸入端處被輸送給該第二比較器并且由第一相反位置信號(hào)P180和比較信號(hào)Offl構(gòu)成的和信號(hào)在反相輸入端處被輸送給該第二比較器。與此類(lèi)似地，借助于第三比較器T120通過(guò)將由第二位置信號(hào)P90和比較信號(hào)Offl 構(gòu)成的和信號(hào)與第二相反位置信號(hào)P270進(jìn)行比較形成判定信號(hào)K13。最后利用第四比較器T130生成另一判定信號(hào)K14，其方式是，將第二位置信號(hào)P90 與由第二相反位置信號(hào)P270和比較信Offl組成的和信號(hào)進(jìn)行比較。如果相反位置信號(hào)P180、P270不可用，則替代地如在方括號(hào)中所說(shuō)明的那樣，可以使用基準(zhǔn)電壓Vref，該基準(zhǔn)電壓對(duì)應(yīng)于在傳感器信號(hào)P0、P90的最大值和最小值之間的平均值。如果作為比較信號(hào)Offl、0ff2使用恒定的電壓值，則角分段改變，該角分段定義不可靠區(qū)域U，如在圖4中通過(guò)圍繞象限過(guò)渡的虛線(xiàn)所表明的那樣。因此有利地與所屬的位置信號(hào)P0、P90的幅度成比例地調(diào)節(jié)比較信號(hào)Off 1、0ff2。
權(quán)利要求
1.用于確定軸(W)的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，具有傳感器(10、11 )，利用所述傳感器能產(chǎn)生位置值(PO、P90)，所述位置值定義軸(W)的角位置，確定單元(30)，在所述確定單元中能從位置信號(hào)(P0、P90)中產(chǎn)生判定信號(hào)(Kl至K4)， 所述判定信號(hào)確定軸(W)在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)，計(jì)數(shù)控制單元(40)，所述計(jì)數(shù)控制單元根據(jù)計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)的時(shí)間順序以第一運(yùn)行模式或以第二運(yùn)行模式運(yùn)行所述旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器并且為計(jì)數(shù)器(50)生成計(jì)數(shù)信號(hào)(UP、 DOWN)，并且如果在定義的時(shí)間之后計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)無(wú)變化，則所述計(jì)數(shù)控制單元(40) 轉(zhuǎn)換到第二運(yùn)行模式，并且如果計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)有變化，則轉(zhuǎn)換到第一運(yùn)行模式，其特征在于，所述確定單元(3)被設(shè)計(jì)用于分別在兩個(gè)計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)之間附加地確定不可靠區(qū)域(Ul至U4)，并且所述計(jì)數(shù)控制單元(40)被設(shè)計(jì)用于對(duì)于從第二運(yùn)行模式到第一運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換不考慮與導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到第二運(yùn)行模式的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)鄰接的不可靠區(qū)域(Ul至U4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，其特征在于，所述第一運(yùn)行模式和所述第二運(yùn)行模式分別是所述旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的脈動(dòng)運(yùn)行，其中利用預(yù)先給定的掃描速率(SR)能夠以脈動(dòng)的方式產(chǎn)生所述位置值(PO、P90)，并且所述掃描速率(SR)在第一運(yùn)行模式中比在第二運(yùn)行模式中高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，其特征在于，所述確定單元(30)被設(shè)計(jì)用于將所述軸(W)的旋轉(zhuǎn)編碼成多個(gè)能相互區(qū)分的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)和分別至少一個(gè)位于兩個(gè)計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)之間的不可靠區(qū)域(Ul至U4)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，其特征在于，所述確定單元(30)包括比較器(T10 至 T130)。
5.用于確定軸(W)的轉(zhuǎn)數(shù)的方法，其中設(shè)置有傳感器(10、11)，利用所述傳感器產(chǎn)生位置值(PO、P90)，所述位置值定義軸(W)的角位置，并且將所述位置值輸送給確定單元 (30)，所述確定單元從所述位置值(PO、P90)中產(chǎn)生判定信號(hào)(Kl至K14)，所述判定信號(hào)確定軸(W)在旋轉(zhuǎn)內(nèi)的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)，將所述判定信號(hào)(Kl至K14)輸送給計(jì)數(shù)控制單元(40)，所述計(jì)數(shù)控制單元根據(jù)所述計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)的時(shí)間順序以第一運(yùn)行模式或以第二運(yùn)行模式運(yùn)行所述旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器并且為計(jì)數(shù)器(50)生成計(jì)數(shù)信號(hào)(UP、D0WN)，其中如果在定義的時(shí)間之后，確定計(jì)數(shù)分段(Cl至 C4)無(wú)變化，則所述計(jì)數(shù)控制單元(40)轉(zhuǎn)換到第二運(yùn)行模式，所述第二運(yùn)行模式是節(jié)能的脈動(dòng)運(yùn)行，并且如果確定計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)有變化，則轉(zhuǎn)換到第一運(yùn)行模式，其特征在于，所述確定單元(30)分別在兩個(gè)計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)之間附加地確定不可靠區(qū)域(Ul至 U4)，并且對(duì)于從第二運(yùn)行模式到第一運(yùn)行模式的轉(zhuǎn)換不考慮與導(dǎo)致轉(zhuǎn)換到第二運(yùn)行模式的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)鄰接的不可靠區(qū)域(Ul至U4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一運(yùn)行模式和所述第二運(yùn)行模式分別是所述旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器的脈動(dòng)運(yùn)行，其中利用預(yù)先給定的掃描速率(SR)以脈動(dòng)的方式產(chǎn)生所述位置值(PO、P90)，并且所述掃描速率(SR)在第一運(yùn)行模式中比在第二運(yùn)行模式中高。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述確定單元(30)將所述軸(W)的旋轉(zhuǎn)編碼成多個(gè)能相互區(qū)分的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)和分別至少一個(gè)位于兩個(gè)計(jì)數(shù)分段(Cl 至C4)之間的不可靠區(qū)域(Ul至U4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，借助于比較器(T10至T130)將所述軸 (W)的旋轉(zhuǎn)編碼成能相互區(qū)分的計(jì)數(shù)分段(Cl至C4)和不可靠區(qū)域(Ul至U4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定軸(W)的轉(zhuǎn)數(shù)的旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)器，其中傳感器(10,11)被設(shè)置用于檢測(cè)軸(W)的角位置，利用傳感器可以以?huà)呙杷俾?SR)以脈動(dòng)方式產(chǎn)生位置值(P0，P90)，位置值被輸送給確定單元(30)，在確定單元中可以從位置值(P0，P90)中產(chǎn)生判定信號(hào)(K1，K2，K3，K4)，這些判定信號(hào)對(duì)軸(W)的角區(qū)域進(jìn)行編碼。角區(qū)域交替地包括計(jì)數(shù)區(qū)域(C1，C2，C3，C4)和不可靠區(qū)域(U1，U2，U3，U4)。判定信號(hào)(K1，K2，K3，K4)被輸送給計(jì)數(shù)控制單元(40)，計(jì)數(shù)控制單元根據(jù)角區(qū)域的時(shí)間順序調(diào)整掃描速率(SR)并且為計(jì)數(shù)器(50)生成計(jì)數(shù)信號(hào)(UP，DOWN)，其中如果在定義數(shù)量的掃描脈沖(S)之后角區(qū)域無(wú)變化，則計(jì)數(shù)控制單元(40)減小掃描速率(SR)，并且如果角區(qū)域有變化，則提高掃描速率(SR)，其中對(duì)于掃描速率(SR)的提高，計(jì)數(shù)控制單元(40)不考慮與最后所識(shí)別的計(jì)數(shù)區(qū)域(C1，C2，C3，C4)鄰接的不確定區(qū)域(U1，U2，U3，U4)。
文檔編號(hào)G01D5/14GK102257361SQ200980151012
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者奧伯豪澤 J. 申請(qǐng)人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司