CH637220A5 - Tachometervorrichtung und servoregelschleife mit einer solchen vorrichtung. - Google Patents

Description

Die Erfindung ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die 55 Speisespannung die gespeicherte Information erhalten bleibt.

Korrekturschaltung mit einer Speichervorrichtung mit n Weiter wird vorzugsweise die Information in digitaler Form

Speicherstellen, einem Einschreibsystem, mit dessen Hilfe gespeichert, weil dabei sichergestellt ist, dass die gespeicherte synchron mit den Tachometerimpulsen in diesen n Speicher- Information über eine praktisch unbeschränkte Zeitdauer stellen n Phasenfehlersignale gespeichert werden, die durch völlig intakt bleibt.

Phasenvergleich der Tachometerimpulse mit einem Bezugssi- 60 Wenn die Tachometervorrichtung direkt in eine Servo-gnal erhalten werden, und einem Ablesesystem versehen ist, regelschleife eingebaut wird, kann zur Speicherung der gémit dessen Hilfe synchron mit den Tachometerimpulsen diese wünschten Korrektursignale naturgemäss derselbe Vorgang n Phasenfehlersignale abgelesen werden, um die n Korrektur- durchgeführt werden, der oben beschrieben wurde. Bei be-signale zu erhalten. stimmten Anwendungen kann es jedoch manchmal wün-

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in Re- ss sehenswert sein, dieses Festlegen der Korrektursignale dann gelsystemen, bei denen eine genaue Tachometervorrichtung und wann zu wiederholen, u.a., wenn das Tachometer Alteverwendet wird, das für die Antriebsvorrichtung des drehba- rungserscheinungen aufweisen kann. Dann kann es bedenk-ren Elementes bestimmte Regelsignal praktisch stets mittels lieh sein, wenn zum Durchführen des Abgleichvorgangs, d.h.

637 220 4

zur Speicherung der Korrektursignale in der Speichervorrich- ein Steuersignal von einer Steuerschaltung 14, die zwei Ein-tung, ein äusserer starrer Antrieb des drehbaren Elements ver- gänge besitzt, die mit den Aufnahmeelementen 7 und 10 verwendet werden muss, das dann ja mit einer genau konstanten bunden sind.

Drehzahl angetrieben werden muss. Um dieses Problem zu lö- In der dargestellten Ausführungsform ist angenommen, sen, kann in einer erfindungsgemässen Servoregelschleife zu- 5 dass die n Korrektursignale in digitaler Form in der Speicher-sätzlich vorgesehen sein, dass die Speichervorrichtung als ein Vorrichtung gespeichert werden. Um beim Ablesen diese Si-kontinuierlich programmierbarer und ablesbarer Speicher gnale wieder in analoge Signalwerte umzuwandeln, enthält ausgeführt ist, und dass die Servoregelschleife weiter enthält: das Tachometersystem 1 einen mit dem Auslesekreis 13 ge-erste Schaltmittel, mit deren Hilfe nur während einer be- koppelten Digital/Analogwandler 15. Der Ausgang dieses stimmten Messperiode der Ausgang des Phasenfehlerdetek- io Wandlers 15 ist mit einem veränderbaren Spannungsteiler 16 tors mit der Korrekturschaltung gekoppelt wird; zweite verbunden, dessen Anzapfung mit einer Ausgangsklemme 17

Schaltmittel, mit deren Hilfe nach dieser Messperiode der verbunden ist.

Speicher mit einem ersten Eingang einer Addierschaltung ge- Um die gewünschten Korrektursignale in der Speicherkoppelt wird, von der ein zweiter Eingang mit dem Ausgang Vorrichtung 11 speichern zu können, ist es an erster Stelle er-des Phasenfehlerdetektors verbunden ist und die dazu einge- 15 forderlich, dass der Motor 2 zusammen mit den Tachometerrichtet ist, die Signale an ihren beiden Eingängen mit entge- Scheiben 5 und 8 mit einer genau konstanten Drehzahl rotiert, gengesetzter Polarität zusammenzufügen und an ihren Aus- Dazu ist es möglich, die Motorwelle 4 mit Hilfe einer äusseren gang als Steuersignal für die Steuervorrichtung zu liefern, wo- Antriebsvorrichtung, die durch einen Block 18 dargestellt ist, bei die Korrekturvorrichtung Mittel enthält, mit deren Hilfe mit einer genau konstanten Drehzahl anzutreiben. Die von wenigstens annähernd der Mittelwert über die Messperiode 20 dem Aufnahmeelement 7 gelieferte Tachometerimpulsreihe jedes der auf einen bestimmten Tachometerimpuls bezogenen wird dabei über eine Klemme 19 einem Phasenfehlerdetektor Phasenfehlersignale bestimmt wird; und schliesslich Mittel, 20 zugeführt, der als Referenz ein Referenzsignal R empfangt, mit deren Hilfe während der Messperiode die Bandbreite der Das Ausgangssignal dieses Phasenfehlerdetektors 20 wird mit Übertragungsfunktion dieser Regelschleife auf eine Frequenz Hilfe eines Analog/Digitalwandlers 21 digitalisiert, wonach beschränkt wird, die niedriger als die Frequenz ist, die der 25 das digitalisierte Signal über einen Schalter 22 und eine Drehzahl des drehbaren Gliedes entspricht. Klemme 23 dem Einschreibkreis 12 zugeführt wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Um die Wirkung der dargestellten Vorrichtung beim Ein

Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be- schreiben der n Korrektursignale in die Speichervorrichtung schrieben. Es zeigen: 11 zu erläutern, sei auf die in Fig. 3 gezeigten Signalformen

Fig. 1 eine Ausführungsform der Tachometervorrichtung 30 verwiesen. In Fig. 3a ist das Referenzsignal R als ein säge-nach der Erfindung und die Schaltungsanordnung zur Spei- zahnförmiges Signal mit fester Frequenz und mit einem Sicherung der Korrektursignale, gnalwert dargestellt, der von einer Spannung -V zu einer

Fig. 2 die Tachometervorrichtung nach der Erfindung Spannung + V geht. Der Einfachheit halber sei angenommen, und die Schaltungsanordnung zur Anwendung in einer Servo- dass die Tachometerscheibe 5 nur sechs Markierungen ent-regelschleife, 35 hält, so dass die in Fig. 3b dargestellte Tachometerimpuls-

Fig. 3 die in der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2 auftre- reihe T pro Umdrehung sechs Tachometerimpulse Tj bis T6 tenden Signalformen, liefert. In Fig. 3c ist der vom Aufnahmeelement 10 gelieferte

Fig. 4 eine Ausführungsform einer Servoregelschleife mit Impuls S dargestellt, wobei angenommen ist, dass dieser der Tachometervorrichtung nach der Erfindung, Impuls mit dem Tachometerimpuls T! zusammenfällt. Es

Fig. 5 eine Abwandlung dieser Ausführungsform, und 40 leuchtet ein, dass die dargestellte Form der Tachometer-schliesslich impulse idealisiert ist, aber für die Wirkung der Vorrichtung

Fig. 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Anwen- ist die Form dieser Tachometerimpulse nicht von wesent-dung eines programmierbaren digitalen Signalprozessors bei licher Bedeutung. Auch die Form des Referenzsignals R ist der Schaltungsanordnung nach der Erfindung. nicht zwingend vorgeschrieben, hängt aber von dem ange-

Die Tachometervorrichtung 1 enthält in der dargestellten 45 wandten Phasenfehlerdetektortyp ab. Naturgemäss kann Ausführungsform als drehbares Element einen Motor 2, der auch die Tachometerimpulsreihe als ein sägezahnförmiges Si-normalerweise über eine Steuerklemme 3 ein Regelsignal zur gnal ausgeführt und dieses Signal zu durch das Referenzsignal Regelung der Drehzahl dieses Motors empfängt. Mit der Mo- bestimmten Zeitpunkten abgetastet werden. Weiter ist es ein-torwelle 4 ist eine Tachometerscheibe 5 gekuppelt, auf der in leuchtend, dass die zusätzliche Tachometerscheibe 8 entfallen gleichen gegenseitigen Abständen n Markierungen 6, z.B. n 50 kann, wenn eine der Markierungen 6 der Scheibe 5 eine erAussparungen, angebracht sind. Die gewünschte Tachome- kennbare abweichende Form aufweist.

terimpulsreihe wird dabei mit Hilfe eines mit dieser Tachome- Es wird angenommen, dass im dargestellten Ausführungs-terscheibe 5 zusammenarbeitenden Aufnahmegliedes 7 erhal- beispiel ein Phasenfehlerdetektor verwendet wird, der aus ei-ten. Mit der Motorwelle 4 ist weiter eine zweite Scheibe 8 ge- ner Abtast- und Halteschaltung, d.h. aus einem Detektor bekoppelt, die nur eine Markierung 9 aufweist und die mit ss steht, der zu von den Tachometerimpulsen T festgelegten einem Aufnahmeelement 10 zusammenarbeitet. Der Motor 2 Zeitpunkten den Signalwert des sägezahnförmigen Referenzbraucht nicht notwendigerweise einen Teil der Tachometer- signais R bestimmt und diesen Signalwert bis zu dem näch-vorrichtung 1 zu bilden. In der dargestellten Ausführungs- sten Abtastzeitpunkt festhält. Da das Referenzsignal R, ins-form ist dieser Motor 2 nur innerhalb des Blocks 1 angeord- besondere seine Frequenz, entsprechend der von der äusseren net, weil diese Ausführungsform die zweckmässigste ist; der 00 Antriebsvorrichtung 18 festgelegten Drehzahl gewählt ist, ist Motor, das Tachometer und die Korrekturschaltung bilden die Wiederholungsfrequenz der Tachometerimpulsreihe T nämlich zusammen eine Einheit. gleich der Frequenz dieses Referenzsignals R. Dies würde be-

Die Tachometervorrichtung 1 enthält weiter eine Spei- deuten, dass, wenn, wie angegeben, der erste Tachomete-chervorrichtung 11 mit n Speicherstellen für die n Korrektur- rimpuls T1 gerade halbwegs einer Flanke des Referenzsignals signale, einem Einschreibkreis 12 zum Einschreiben dieser n es R auftritt, auch die folgenden Tachometerimpulse T2 bis T6 Korrektursignale in diese n Speicherstellen und einem Able- halbwegs aufeinanderfolgender Flanken dieses Referenzsi-sekreis 13 zum Ablesen dieser n Korrektursignale. Dieser Ein- gnals auftreten würden, so dass das Ausgangssignal des Pha-schreibkreis 12 und dieser Auslesekreis 13 empfangen beide senfehlerdetektors 20 dann stets gleich Null wäre. Um dafür

5 637 220

zu sorgen, dass die genannte Phasenbeziehung zwischen dem dass es erforderlich ist, dass diese Speichervorrichtung dau-

Referenzsignal R und der Tachometerimpulsreihe eingenom- ernd an eine Speisespannung angeschlossen ist.

men wird, kann die Antriebsvorrichtung 18 einfach, gegebe- Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung der Tachometervor-nenfalls automatisch, nachgesteuert werden. Wenn die Mar- richtung nach der Erfindung zur Anwendung in einer Servo-kierungen 6 auf der Tachometerscheibe 5 aber nicht in völlig 5 regelschleife. Entsprechende Teile sind dabei mit denselben gleichen Abständen voneinander liegen oder wenn der Dreh- Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Die Tachometervor-punkt der Tachometerscheibe 5 eine Exzentrizität aufweist, richtung 1 ist dabei gleich dem nach Fig. 1, mit der Massgabe, hat dies eine gegenseitige Zeitverschiebung der Tachomete- dass nun angenommen wird, dass mit Hilfe des an Hand der rimpulse zur Folge, was in Fig. 3b übertrieben dargestellt ist, Fig. 1 beschriebenen Verfahrens in der Speichervorrichtung dadurch, dass die Tachometerimpulse T2 und T3 zu spät und 1011 die Korrektursignale gespeichert sind, die Tachometerimpulse T5 und T6 zu früh erscheinen. Infolge Die von dem Aufnahmeelement 7 gelieferten Tachometer-dieser Verschiebung der Tachometerimpulse wird das Aus- impulse T werden über die Klemme 19 wieder dem Phasengangssignal F des Phasenfehlerdetektors nicht gleich Null fehlerdetektor 20 zugeführt, der zugleich das Referenzsignal sein, sondern den in Fig. 3d dargestellten Verlauf aufweisen. R empfängt. Der Ausgang dieses Phasenfehlerdetektors 20 ist

Nach der Erfindung wird der Verlauf dieses Phasenfehler- 15 mit einem Eingang ( + ) eines Differenzverstärkers 24 gekop-signals während der Zeit einer Umdrehung des Tachometers pelt, dessen anderer Eingang (—) mit der Ausgangsklemme in der Speichervorrichtung 11 gespeichert. Um dies zu ver- 17 des Tachometersystems 1 gekoppelt ist. Dieser Differenzwirklichen, wird zunächst mit Hilfe des von dem Aufnahme- Verstärker 24 dient dazu, von den von dem Phasenfehlerde-element 10 gelieferten Impulses S (Fig. 3c) ein Steuersignal für tektor 20 gelieferten Phasenfehlersignalen die über die Aus-den Schalter 22 erzeugt, das in Fig. 3k dargestellt ist. Dieses 20 gangsklemme 17 gelieferten Korrektursignale zu subtrahie-Steuersignal, das auf einfache Weise mit Hilfe eines von dem ren, und kann also auch z.B. durch ein einfaches WiderImpuls S getriggerten Flipflops oder mit Hilfe eines die Ta- standsnetzwerk gebildet sein. Das Ausgangssignal des Diffe-chometerimpulse zählenden Zählers erhalten werden kann, renzverstärkers 24 dient als Regelsignal für den Motor 2 und sorgt dafür, dass der Schalter 22 genau während einer Umdre- wird dazu über einen Servoverstärker 25 der Klemme 3 zugehung des Tachometers geschlossen ist, so dass während dieser 25 führt. Es ist einleuchtend, dass die Regelungsweise für die Ereinen Umdrehung das Phasenfehlersignal F dem Einschreib- findung gar nicht wesentlich ist. So kann selbstverständlich kreis 12 zugeführt wird. die Erregung des Motors 2 geregelt werden, aber es ist auch Dieser Einschreibkreis 12 empfängt ein Steuersignal von möglich, z.B. die Erregung einer auf der Motorwelle 4 befe-der Steuerschaltung 14, und zwar derart, dass jedes nach stigten Wirbelstrombremse zu regeln.

einem bestimmten Tachometerimpuls Tt bis T6 gemessene 30 Die Wirkung der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird Phasenfehlersignal nacheinander zu gesonderten Speicherstel- wieder an Hand der Fig. 3 auseinandergesetzt werden. Es len der Speichervorrichtung 11 geführt wird. Die Form dieser wird angenommen, dass der Phasenfehlerdetektor 20 vom Steuersignale hängt naturgemäss von der Ausführung des gleichen Typ wie der nach Fig. 1 ist und ein Ausgangssignal Einschreibkreises 12 ab. In den Fig. 3e bis 3j sind sechs recht- F1 mit der in Fig. 3e dargestellten Gestalt liefert. Dieses Aus-eckförmige Steuersignale dargestellt, die nacheinander die 35 gangssignal F1 stellt Phasenfehler der detektierten Tacho-Zeitperiode zwischen aufeinanderfolgenden Tachometer- meterimpulsreihe dar, die teilweise durch Drehzahlabwei-impulsen einnehmen. Diese rechteckförmigen Steuersignale chungen des Motors 2 und teilweise durch Positionierungskönnen mit Hilfe eines in die Steuerschaltung 14 aufgenom- fehler der Markierungen 6 auf der Tachometerscheibe 5 oder menen Ringzählers erhalten werden, der von dem Impuls S in dieser Scheibe selbst herbeigeführt werden. Die Anwendung seine Anfangslage versetzt und von jedem folgenden Tacho- 40 dieses Signals F1 für die Regelung des Motors 2 hätte also eine meterimpuls T um eine Stellung weitergeschaltet wird. An fehlerhafte Regelung zur Folge, weil der Beitrag der Positio-den mit den ersten sechs Bits dieses Ringzählers gekoppelten nierungsfehler der Markierungen der Tachometerscheibe 5 Ausgängen treten dann die in den Fig. 3e bis 3j dargestellten durch die Regelung fälschlich als Geschwindigkeitsfehler inSteuersignale auf. Indem in den Einschreibkreis 12 sechs Gat- terpretiert werden. Es sei bemerkt, dass der Einfachheit hal-terschaltungen aufgenommen werden, die einerseits einen ge- 45 ber dabei für die Tachometerimpulse T die in Fig. 2b angegemeinsamen Eingang, der mit der Klemme 23 verbunden ist, bene Positionierung eingehalten wird. Tatsächlich sind diese und andererseits einen einzelnen Eingang besitzen, der eines Tachometerimpulse infolge der auf das Phasenfehlersignal F1 der sechs Steuersignale empfängt, während die Ausgänge die- bezogenen Geschwindigkeitsänderungen verschoben, ser Gatterschaltungen mit einer gesonderten Speicherstelle Mit Hilfe der Tachometervorrichtung nach der Erfindung der Speichervorrichtung gekoppelt sind, wird erreicht, dass so wird dies dadurch vermieden, dass von diesem Ausgangssi-die digitalisierten Werte des Phasenfehlersignals zwischen je gnal F1 des Phasenfehlerdetektors 20 synchron mit den Ta-zwei aufeinanderfolgenden Tachometerimpulsen T einer ge- chometerimpulsen T die in der Speichervorrichtung 11 gespei-sonderten Speicherstelle der Speichervorrichtung 11 zuge- cherten n Phasenfehlersignale subtrahiert werden. Dazu ist führt werden. Dieses Verfahren zum Erzeugen der Steuersi- der Ablesekreis 13 mit den n Speicherstellen gekoppelt, wobei gnale entspricht im wesentlichen dem in der genannten briti- ss dieser Ablesekreis 13 auf gleiche Weise wie der Einschreib-schen Patentschrift 1 199 884 dargestellten Verfahren in be- kreis 12 von der Steuerschaltung 14 gesteuert wird. Dadurch zug auf die reihenmässige Inbetriebsetzung der Einstellpoten- werden synchron mit den Tachometerimpulsen T nacheinan-tiometer für die veränderliche Verzögerungsvorrichtung. An- der die n digitalisierten in der Speichervorrichtung gespeicher-dere Ausführungsformen der Steuerschaltung 14 in Verbin- ten Phasenfehlersignale abgelesen. Diese n digitalisierten Pha-dung mit dem Einschreibkreis 12 liegen für den Fachmann 60 senfehlersignale werden dann mit Hilfe des Digital-Analog-aber auf der Hand. wandlers 15 in analoge Signalwerte umgewandelt, wodurch n

Wenn die Tachometer Vorrichtung 1 als gesonderte Ein- Korrektursignale an der Ausgangsklemme 17 erhalten wer-

heit auf den Markt gebracht werden soll, wird als Speicher- den, die im dargestellten Beispiel zusammen dem Signal F

Vorrichtung 11 vorzugsweise ein einmalig programmierbarer nach Fig. 3d entsprechen. Dieses Signal F wird von dem Aus-

Lesespeicher (PROM) verwendet. Dadurch wird der Vorteil f» gangssignal F1 des Phasenfehlerdetektors 20 mit Hilfe des erhalten, dass, nachdem bei der Herstellung einmalig die Pha- Differenzverstärkers 24 subtrahiert, wodurch das Regelsignal senfehlersignale in diese Speichervorrichtung eingeschrieben Fc erhalten wird. Dieses Regelsignal Fc stellt demzufolge nur worden sind, diese Information völlig erhalten bleibt, ohne Geschwindigkeitsabweichungen des Motors 2 dar; mit ande

637 220 6

ren Worten: der Einfluss einer fehlerhaften Positionierung der dessen anderer Eingang (-2) über einen Schalter 37 mit dem

Markierungen auf der Tachometerscheibe 5 und der Scheibe Ausgang des D/A-Wandlers 15 verbunden ist. Der Ausgang selbst ist völlig beseitigt. dieses Differenzverstärkers 24 ist mit dem Hauptkontakt ei-

Der zwischen dem Digital/Analogwandler 15 und der nes Schalters 38 verbunden, dessen beide Ausgänge mit den

Ausgangsklemme 17 angeordnete Spannungsteiler 16 dient s Servoverstärkern 25 bzw. 33 verbunden sind, deren Ausgänge dazu, gegebenenfalls eine Anpassung der Korrektur an den in zusammen mit der Steuerklemme 3 des Motors 2 verbunden der Servorregelschleife verwendeten Phasenfehlerdetektortyp sind.

zu bewirken. Wenn nämlich dieser in der Servoregelschleife Beim Inbetriebsetzen der Servoregelschleife wird, wie üb-

verwendete Phasenfehlerdetektor 20 nicht mit dem beim Ein- lieh, zunächst der Motor 2 mit einem maximalen Regelsignal schreiben der Phasenfehlersignale in die Speichervorrichtung io angesteuert, um diesen Motor etwa auf die gewünschte Dreh-

11 nach dem an Hand der Fig. 1 beschriebenen Verfahren ver- zahl zu bringen. Dazu ist meistens der Phasenfehlerdetektor wendeten Phasenfehlerdetektor identisch ist, soll eine Anpas- 20 mit einem Frequenzdetektor kombiniert. Diese Kombina-

sung der aus der Speichervorrichtung 11 ausgelesenen Kor- tion sorgt dann dafür, dass, solange die Wiederholungsfre-

rektursignale erfolgen. Dies kann auf einfache Weise durch quenz der Tachometerimpulsreihe T den gewünschten Wert

Änderung der durch den Spannungsteiler 16 herbeigeführten is noch nicht erreicht hat, dem Motor ein maximales Steuersi-

Spannungsteilung und/oder durch eine Anpassung der Ein- gnal zugeführt wird, während von dem Zeitpunkt an, zu dem stellspannung Vc an diesen Spannungsteiler 16 erzielt werden. diese gewünschte Frequenz erreicht ist, der Phasenfehlerde-

Die Drehzahl, mit der der Motor 2 betrieben wird, übt da- tektor für die Feinregelung der Drehzahl sorgt. Als Beispiel gegen gar keinen Einfluss auf die mit Hilfe der beschriebenen eines derartigen kombinierten Frequenz- und Phasenfehlerde-

Tachometervorrichtung erhaltene Korrektur aus. Das an 20 tektors sei nur auf die US-PS 3 821604 verwiesen. In der Fi-

Hand der Fig. 1 beschriebene Verfahren zur Speicherung der gur ist dagegen zur Illustrierung ein gesonderter Frequenzde-

n Korrektursignale in der Speichervorrichtung 11 kann somit tektor 39 dargestellt, dem die Tachometerimpulsreihe T zuge-

bei einer beliebigen Drehzahl des Motors 2 durchgeführt wer- führt wird und der, solange die gewünschte Drehzahl noch den, wonach die Tachometervorrichtung ohne irgendwelche nicht erreicht ist, über den sich dann in der oberen Lage befin-

Abänderungen dazu geeignet ist, in einer Regelschleife zum 25 denden Schalter 38 ein maximales Steuersignal an den Servo-

Antreiben des Motors 2 mit einer beliebigen anderen Dreh- Verstärker 25 liefert. Wenn dagegen die gewünschte Drehzahl zahl verwendet zu werden. erreicht ist, ist das Ausgangssignal dieses Frequenzdetektors

Die obenbeschriebene Tachometervorrichtung ist in erster 39 gleich Null und wird die Regelung der Drehzahl weiter

Linie dazu eingerichtet, vom Hersteller einmalig eingestellt zu durch den Phasenfehlerdetektor 20 bestimmt.

werden, d.h., dass die Korrektursignale vom Hersteller ein- 30 Wenn die Drehzahl des Motors 2 den gewünschten Wert malig in der Speichervorrichtung gespeichert werden. In be- erreicht hat, d.h., wenn die Frequenz der Tachometerimpuls-

stimmten Regelsystemen kann es wünschenswert sein, diesen reihe T den gewünschten Wert aufweist, kann der Einstellvor-

Einstellvorgang nach der Montage der Tachometervorrich- gang anfangen. Dazu werden die Schalter 35,37 und 38 mit tung in dem Regelsystem durchzuführen, und es kann sogar Hilfe der von dem Schaltkreis 36 gelieferten Schaltsignale Q,

erwünscht sein, diesen Einstellvorgang dann und wann zu 35 C2 in die in der Figur dargestellten Lagen versetzt wiederholen. Dies kann u.a. bei Anwendung einer Tachome- Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird dadurch während tervorrichtung erwünscht sein, die nicht selber den Motor ent- des Einstellvorgangs statt des Servoverstärkers 25 der Servo-

hält, sondern mit einem gesonderten Motor gekuppelt wird, Verstärker 33 in die geschlossene Servoschleife eingeschaltet,

wobei eine nicht vorhersehbare Exzentrizität bei dieser Kupp- Dieser Servoverstärker 33 weist eine geringere Verstärkung lung auftreten kann, die, wie bereits erwähnt, ebenfalls zu Ab- w als der Servoverstärker 25 auf, und zwar derart, dass die weichungen in den Zeitlagen der Tachometerimpulse führt. Bandbreite der Regelschleife in diesem Falle derart gering ist,

Fig. 4 zeigt eine Servoregelschleife, in der eine Tachome- dass Signale mit Frequenzen, die gleich oder grösser als die tervorrichtung nach der Erfindung, verwendet wird, wobei Frequenz sind, die der Drehzahl des Motors 2 entspricht, kei-

Massnahmen getroffen sind, die es ermöglichen, den obenge- nen Einfluss auf die Regelung ausüben.

nannten Einstellvorgang durchzuführen, ohne dass dazu das 45 Dies bedeutet, dass bei dem Ausgangssignal des Phasen-Tachometer über eine äussere Antriebsvorrichtung mit einer fehlerdetektors 20, das endgültig über den Differenzverstär-genau konstanten Drehzahl angetrieben werden soll. Insbe- ker 24 und den Servoverstärker 33 das Steuersignal für den sondere ist es bei der in dieser Figur dargestellten Vorrichtung Motor 2 liefert, Änderungen mit einer Frequenz, die gleich die Absicht, jeweils beim Inbetriebsetzen der Servoregel- oder höher als die Frequenz ist, die der Drehzahl entspricht, schleife den genannten Einstellvorgang durchzuführen. Ent- 50 keinen Einfluss auf die Steuerung des Motors 2 ausüben, sprechende Teile sind in dieser Figur wieder mit denselben Be- Dies ist erforderlich, um die gewünschten Korrektursi-zugsziffern wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnet. gnale in der Speichervorrichtung 11 speichern zu können. Da Mit dem Motor 2 ist nun nur eine einzige Scheibe 5 gekup- der Motor 2 nun nicht auf starre Weise, d.h. mit einer genau pelt, auf der die n Markierungen 6 angebracht sind, die mit konstanten Drehzahl, angetrieben wird, ist es nicht mehr ge-Hilfe des Aufnahmeelementes 7 detektiert werden. Die detek- 55 nügend, die innerhalb einer Zeitdauer einer Umdrehung aufwerte Tachometerimpulsreihe T wird wieder zum Vergleich tretenden Phasenfehlersignale zu speichern, weil diese Pha-mit einem Referenzsignal R dem Phasenfehlerdetektor 20 zu- senfehlersignale einen beliebigen durch Änderungen der geführt. Der Ausgang dieses Phasenfehlerdetektors 20 ist über Drehzahl des Motors herbeigeführten Beitrag enthalten und einen Schalter 35 mit dem A/D-Wandler 21 gekoppelt. Der daher nicht mehr für die Abweichungen des Tachometers reAufbau dieses A/D-Wandlers 21, des Einschreibkreises 12, 60 präsentativ sind. Nach der Erfindung wird dieses Problem da-der Speichervorrichtung 11, des Auslesekreises 13 und des D/ durch gelöst, dass jedes der zu einem bestimmten Tacho-A-Wandlers 15 kann mit dem der entsprechenden Teile in den meterimpuls gehörigen Phasenfehlersignale über eine Anzahl Vorrichtungen nach den Fig. 1 und 2 identisch sein, mit der von Umdrehungen des Motors ausgemittelt wird, wodurch Massgabe, dass die Speichervorrichtung 11 nun vom Schreib/ der von Umdrehung zu Umdrehung beliebige Beitrag infolge Lese-Typ (RAM) und somit ein Speicher ist, in dem stets neue 65 der Drehzahländerungen ausgemittelt wird. Dabei ist es je-Information gespeichert werden kann. doch von Bedeutung, dass die durch die Positionierungsfehler Der Ausgang des Phasenfehlerdetektors 20 ist wieder mit der Markierungen auf dem Tachometer herbeigeführten Än-einem Eingang ( + ) des Differenzverstärkers 24 verbunden, derungen des Phasenfehlersignals von der Regelschleife nicht

7 637 220

weggeregelt werden, was durch Beschränkung der Bandbreite Zähllage n.m erreicht ist, d.h. nach m Umdrehungen des Ta-dieser Regelschleife auf den angegebenen Wert erreicht wird. chometers, vom Anfang des Einstellvorgangs her gerechnet. Statt der Anordnung eines gesonderten Verstärkers 33 kann Der Ausgang dieses Zählers 73 ist mit einem invertierenden dazu selbstverständlich auch ein Tiefpassfilter während des Eingang des UND-Gatters 74 verbunden. Dies bedeutet, Abgleichvorgangs in die Regelschleife eingeschaltet werden. 5 dass, solange der Zähler 73 die genannte Zähllage n.m noch Das genannte Ausmitteln der Phasenfehlersignale wird in nicht erreicht hat, das Ausgangssignal dieses UND-Gatters der dargestellten Ausführungsform dadurch erhalten, dass die 74 die Schalter 35, 37 und 38 in der dargestellten Lage hält, gemessenen Phasenfehlersignale am Ausgang des Phasenfeh- während, sobald diese Zähllage erreicht ist, alle drei Schalter lerdetektors 20 über den während des Einstellvorgangs ge- umklappen, wodurch von diesem Zeitpunkt an der Verstär-schlossenen Schalter 35 dem Analog/Digitalwandler 21 zuge- io ker 25 in der Regelschleife wirksam ist und die Regelschleife führt werden, wonach die digitalisierten Signalwerte einer die vollständige Bandbreite aufweist, die in der Speichervor-Addiervorrichtung 31 zugeführt werden. Diese Addiervor- richtung 11 gespeicherten Korrektursignale dem Differenzrichtung 31 empfängt zugleich mit jedem auf diese Weise er- Verstärker 24 zugeführt werden und die Verbindung zwischen haltenen, auf einen bestimmten Tachometerimpuls bezogenen dem Phasenfehlerdetektor 20 und dem A/D-Wandler 21 un-Phasenfehlersignal über den Auslesekreis 13 den Signalinhalt 15 terbrochen ist. Ausserdem wird zu diesem Zeitpunkt das Flip-der auf denselben Tachometerimpuls bezogenen Speicher- flop 71 zurückgesetzt.

stelle der Speichervorrichtung 11. Diese beiden Signale wer- Fig. 5 zeigt eine andere Weise zum Erhalten des Mitteiden summiert und über den Einschreibkreis 12 wieder in die- wertes der Phasenfehlersignale über eine genügend lange Zeitselbe genannte Speicherstelle eingeschrieben. Dies bedeutet, dauer, die nicht notwendigerweise gleich einer ganzen Anzahl dass z.B. nach m Umdrehungen des Tachometers 5 der 20 von Umdrehungen des Tachometers zu sein braucht. Der Signalinhalt jeder Speicherstelle der Speichervorrichtung 11 Einfachheit halber sind in dieser Figur nur die für dieses Aus-der Summe der auf einen bestimmten Tachometerimpuls be- mittein wichtigen Teile dargestellt, während ausgenommen zogenen Phasenfehlersignale über diese m Umdrehungen ent- wird, dass die Kopplung mit der Regelschleife auf gleiche spricht. Um daraus für jeden Tachometerimpuls den Mittel- Weise wie in Fig. 4 stattfindet.

wert des zugehörigen Phasenfehlersignals über die Zeitdauer 25 Der Einstellvorgang wird wieder von dem Frequenzdetek-dieser m Umdrehungen zu erhalten, ist es nur erforderlich, tor 39 eingeleitet, d.h., dass er anfängt, wenn eine Frequenz-mit Hilfe einer Teilerstufe 32 dieses Summensignal durch gleichheit der Tachometerimpulsreihe T und des Referenzsi-einen Faktor m zu teilen. gnals R festgelegt wird. Die Schalter 35 und 43 nehmen dann Die Weise, auf die diese Teilung durchgeführt wird, ist die dargestellte Lage ein. Dies bedeutet, dass die gemessenen u.a. von der Grösse von m und, damit zusammenhängend, 30 Phasenfehlersignale des Phasenfehlerdetektors 20 über den von der gewünschten Genauigkeit abhängig. Wenn m ver- Schalter 35, den A/D-Wandler 21 und den Einschreibkreis 12 hältnismässig klein, z.B. m = 25, gewählt werden kann, kann in der Speichervorrichtung 11 gespeichert werden. Nach ge-diese Teilung auch an Hand des wieder in ein analoges Signal nau einer Umdrehung des Tachometers, also zu dem Zeitumgewandelten Signalwertes durchgeführt werden. Dies be- punkt, zu dem n Phasenfehlersignale in der Speichervorrich-deutet, dass dann dem Digital/Analogwandler 15 ein 35 tung 11 gespeichert sind, wird der Schalter 35 geöffnet und Spannungsteiler 1 :25 nachgeordnet wird. Wenn wegen der der Schalter 43 geschlossen. Von diesem Zeitpunkt an wird gewünschten Genauigkeit m jedoch gross, z.B. m = 100, ge- das auf einen bestimmten Tachometerimpuls bezogene Pha-wählt wird, wird diese Teilung vorzugsweise auf digitale senfehlersignal in einem Komparator 42 stets mit dem auf Weise durchgeführt. Eine einfache Weise einer Teilung kann denselben Tachometerimpuls bezogenen Speicherinhalt der dadurch erhalten werden, dass m gleich einer Potenz von 2, to Speichervorrichtung 11 verglichen. In Abhängigkeit von der z.B. 28 = 256, gewählt wird. In diesem Falle kann die Teilung Tatsache, welches dieser beiden Signale den grössten Wert be-dadurch erhalten werden, dass von dem Signalwert nach dem sitzt, liefert dieser Komparator 42 ein positives oder ein nega-binären Code, wie aus der Speichervorrichtung 11 ausgelesen tives Steuersignal an eine Rechnereinheit 41.

wird, die letzten acht am wenigsten signifikanten Bits elimi- Diese Rechnereinheit 41 empfängt synchron mit dem niert und die verbleibenden Bits als Dividend an den Digital/ « Komparator 42 die in der Speichervorrichtung 11 gespeicher-Analog-Wandler 15 weitergeleitet werden. In diesem Falle ten Phasenfehlersignale, aber dann in digitaler Form. Die kann diese Teilung auch bereits in die Speichervorrichtung 11 Rechnereinheit ist dazu eingerichtet, je nach der Polarität des eingebaut werden. Dazu ist es nur erforderlich, jede Speicher- vom Komparator 42 gelieferten Steuersignals zu dem ihrem stelle in zwei Register aufzuteilen, und zwar ein erstes Regi- Eingang angebotenen digitalen Signal einen festen Wert zu ster, in dem die genannten acht am wenigsten signifikanten so addieren oder von diesem Signal einen festen Wert zu subtra-Bits gespeichert werden, und ein zweites Register, in dem die hieren. Als fester Wert kann z.B. eine Einheit des am wenigverbleibenden Bits gespeichert werden. Indem beim Betrieb sten signifikanten Bits des digitalen Signals dienen. Der auf der Servoregelschleife, d.h. nach Beendigung des Abgleich- diese Weise korrigierte digitale Signalwert wird über den ge-vorgangs, von jeder Speicherstelle nur das zweite Register schlossenen Schalter 43 direkt wieder in die Speichervorrich-ausgelesen wird, wird dann der gewünschte Dividend er- 55 tung 11 eingeschrieben. Eine Umdrehung später wird dieser halten. Wert des gespeicherten Phasenfehlersignals wieder mit dem

Die Schaltsignale für die Schalter 35,37 und 38 werden dann detektierten Phasenfehlersignal verglichen, was eine mit Hilfe des Schaltkreises 36 erhalten. Dieser Schaltkreis 36 zweite Korrektur des in der Speichervorrichtung gespeicherenthält ein bistabiles Flipflop 71, das von der abfallenden ten Signalwertes ergibt, usw. Der letzte nach einer genügend Flanke des Ausgangssignals des Frequenzdetektors 39 getrig- eo grossen Anzahl von Umdrehungen der Tachometerscheibe 5 gert wird, somit zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Frequenz- erhaltene, auf einen bestimmten Tachometerimpuls bezogene gleichheit der Tachometerimpulsreihe T und des Referenzsi- Wert des Korrektursignals in der Speichervorrichtung 11 ent-gnals R detektiert wird. Der Ausgang dieses Flipflops ist mit spricht dann mit angemessener Genauigkeit dem Mittelwert einem UND-Gatter 72 und einem UND-Gatter 74 verbun- dieses Phasenfehlersignals über diese Periode.

den. Das UND-Gatter 72 empfängt zugleich die Tachometer- 65 Nach dieser Periode enthält die Speichervorrichtung 11

impulsreihe T und ist mit seinem Ausgang an einen Zähler 73 also n Korrektursignale, die je für sich den Mittelwert der auf angeschlossen, der die angebotenen Tachometerimpulse zählt einen bestimmten Tachometerimpuls bezogenen Phasenfeh-

und an seinen Ausgang eine logische «1» liefert, sobald die lersignale über diese Periode darstellen. Am Ende dieser Peri-

637 220

ode wird der Schalter 43 geöffnet, so dass keine weitere Korrektur der in der Speichervorrichtung 11 gespeicherten Korrektursignale mehr stattfindet. Weiter wird zu diesem Zeitpunkt der Schalter 37 geschlossen, so dass die in der Speichervorrichtung 11 gespeicherten Korrektursignale dem Differenzverstärker 24 zur Korrektur der von dem Phasenfehlerdetektor 20 gelieferten Phasenfehlersignale zugeführt werden. Schliesslich wird zu diesem Zeitpunkt der Schalter 38 in die obere Lage versetzt, wodurch der Servoverstärker 25 in der geschlossenen Regelschleife wirksam wird, so dass von diesem Zeitpunkt an die Regelschleife mit vollständiger Bandbreite wirksam ist.

Die benötigten Schaltsignale für die Schalter 35,37, 38 und 43 können wieder auf einfache Weise mit Hilfe logischer Schaltungen erzeugt werden. Zur Illustrierung enthält der Schaltkreis 36 ein monostabiles Flipflop 44, das von der abfallenden Flanke des Ausgangssignals des Frequenzdetektors 39 getriggert wird und dadurch die Zeitperiode für den Einstellvorgang festlegt. Das Ausgangssignal dieses monostabilen Flipflops kann direkt als Schaltsignal für die Schalter 37 und 38 verwendet werden. Um die Schaltsignale für die Schalter 35 und 43 zu erhalten, wird das Ausgangssignal des monostabilen Flipflops 44 zusammen mit der Tachometerimpulsreihe T einem UND-Gatter 45 zugeführt. Der Ausgang dieses UND-Gatters ist mit einem n-Zähler 46, d.h. mit einem Zähler verbunden, der an seinen Ausgang eine logische «1» liefert, sobald seinem Eingang n Impulse angeboten sind. Der Ausgang dieses Zählers 46 ist mit einem invertierenden Eingang eines UND-Gatters 47 verbunden, dessen anderer Eingang das Ausgangssignal des Flipflops 44 empfängt. Dadurch wird ein Schaltsignal am Ausgang dieses UND-Gatters 47 erhalten, das dafür sorgt, dass der Schalter 35 nur während einer Zeitperiode geschlossen ist, die einer Umdrehung der Tachometerscheibe 5 nach dem Anfang des Einstellvorgangs entspricht. Das für den Schalter 43 benötigte Schaltsignal wird mit Hilfe eines UND-Gatters 48 erhalten, das an einem Eingang das Ausgangssignal des Flipflops 44 und an einem invertierenden Eingang das Ausgangssignal des UND-Gatters 47 empfangt.

Es ist einleuchtend, dass die Anwendung eines Tachometersystems nach der Erfindung in einer Servoregelschleife keineswegs auf die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Dies gilt sowohl in bezug auf die Anordnung der Schalter zum Festlegen des Einstellvorgangs als auch in bezug auf die Weise, in der dieser Einstellvorgang durchgeführt wird, insbesondere die Weise, in der die Phasenfehlersignale ausgemittelt werden. So ist es z.B. unter Beibehaltung des Ausmittelvorgangs nach Fig. 5 auch möglich, dieses Ausmitteln an Hand der analogen Signalwerte durchzuführen. Dazu kann der Komparator 42 durch einen Differenzverstärker ersetzt werden, der einen Bruchteil des Differenzsignals einem Summator zuführt, der die Rechnereinheit 41 ersetzt und der zugleich das Ausgangssignal des D/A-Wandlers 15 empfängt. Das summierte Signal muss dann über den Schalter 43 dem A/D-Wandler 21 zugeführt werden.

Weiter kann z.B. auch die Kopplung zwischen dem Phasenfehlerdetektor 20 und dem A/D-Wandler 21 über den Schalter 35 völlig fortgelassen werden. In diesem Falle wird auch während der ersten Umdrehung der Tachometerscheibe 5 nach dem Anfang des Einstellvorgangs nur ein Bruchteil der dann detektierten Phasenfehlersignale in die Speichervorrichtung eingeschrieben. Dies bedeutet, dass der Wert jedes der in der Speichervorrichtung 11 gespeicherten Signale asymptotisch zu dem Mittelwert hin geht. Wenn der Einstellvorgang genügend lang gewählt wird, braucht dies das endgültige Ergebnis kaum zu beeinflussen. Ausserdem kann erwünschten-falls der Bruchteil des Differenzsignals, der dem bereits gespeicherten Signal zugesetzt wird, während des Einstellvorgangs geändert werden, wobei insbesondere damit angefangen werden kann, einen verhältnismässig grossen Teil des Differenzsignals zu dem gespeicherten Signal zu addieren, wonach dieser Bruchteil dann allmählich oder sprungartig ab-5 nehmen kann.

Es sei noch daraufhingewiesen, dass bei den Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 5 keine zusätzliche Tachometerscheibe 8 nach den Fig. I und 2 erforderlich ist, weil bei den Vorrichtungen nach den Fig. 4 und 5 angenommen wird, dass io der Einstellvorgang jeweils beim Inbetriebsetzen der Servoregelschleife durchgeführt wird, wodurch eine vollständige Synchronisation in bezug auf die Tachometerimpulsreihe sichergestellt ist. Die Steuervorrichtung 34 empfängt denn auch nur die Tachometerimpulsreihe T. Wenn vermieden werden soll, i5 dass dieser Einstellvorgang jeweils wiederholt werden muss, zu welchem Zweck z.B. die Speichervorrichtung über eine gesonderte Speisung unabhängig von dem verbleibenden Teil der Vorrichtung betrieben werden kann, um die gespeicherte Information beizubehalten, auch wenn die Servoregelschleife 20 nicht im Betrieb ist, ist eine derartige zusätzliche Referenz wohl erforderlich. Dazu kann dann wieder eine zusätzliche Tachometerscheibe verwendet werden oder kann selbstverständlich eine der Markierungen der Scheibe 5 eine abweichende Form oder Eigenschaft aufweisen, die ein zusätzliches 25 Steuersignal ergibt, das aus einem Impuls pro Umdrehung besteht, was dem dargestellten Signal S nach Fig. 3c entspricht.

Weiter sei noch auf die Möglichkeit hingewiesen, die Phasenfehlersignale in analoger Form in einer Speichervorrichtung zu speichern. Dann können die A/D- und D/A-Wandler 30 21 bzw. 15 fortgelassen werden. Der Nachteil einer Speichervorrichtung für analoge Signale ist im allgemeinen, dass beim Auslesen von Signalwerten die gespeicherte Information durch Verluste angegriffen wird. Dies kann bei Anwendung bekannter Schaltungen vermieden werden, die zu regelmässi-35 gen Zeitpunkten, insbesondere beim Auslesen, das ursprüngliche Niveau der Signalbits wiederherstellen.

Schliesslich sei noch bemerkt, dass die an Hand der Fig. 4 und 5 beschriebene Bestimmung des Mittelwertes der Phasenfehlersignale über eine gewisse Periode auch bei einem in der 40 Fabrik durchgeführten Einstellvorgang verwendet werden kann. Statt des an Hand der Fig. 1 beschriebenen Einstellvorgangs wird denn auch zunächst der Mittelwert der Phasenfehlersignale über eine gewisse Zeitdauer bestimmt und werden diese Mittelwerte in der Speichervorrichtung gespeichert. 45 Dem Nachteil, dass der Einstellvorgang mehr Zeit beansprucht, steht dabei der Vorteil gegenüber, dass weniger strenge Anforderungen an die Konstants der Drehzahl, mit der das Tachometer angetrieben wird, gestellt zu werden brauchen.

so Es versteht sich schliesslich, dass sich die Erfindung keineswegs auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Alternative Ausführungsformen in bezug auf u.a. den Schaltkreis 36, die Mittel zur Bestimmung der mittleren Werte der Phasenfehlersignale und die Speichervorrichtung 55 mit zugehörigen Schreib- und Lesekreisen liegen für den durchschnittlichen Fachmann auf der Hand.

Die Möglichkeit, auf andere Weise die Phasenfehlersignale während der Messperiode auszumitteln, ergibt sich um so mehr, als die dargestellte Anordnung besonders gut zur 60 Anwendung eines programmierbaren Prozessors geeignet ist. Dieser Prozessor kann auch dann sowohl zum Festlegen der Messperiode als durch zum Ausmitteln der Phasenfehlersignale über diese Messperiode dienen.

Bei einer Versuchsanordnung wurde ein Signetics-2650-65 Mikroprozessor verwendet. Zur Erläuterung der Wirkung bei Anwendung eines Prozessors ist in Fig. 6 das bei diesem Mikroprozessor verwendete Stromdiagramm dargestellt.

Der Programmzyklus wird durch den Block 50 gestartet.

Dann wird gemäss dem Block 51 zunächst an allen Adressen die Information «0» geschrieben. Zugleich wird ein Steuersignal dem Schalter 38 (Fig. 4) geliefert, derart, dass dieser Schalter die dargestellte Lage einnimmt, wodurch die Ser-voschleife mit beschränkter Bandbreite wirksam ist (Flag: = 1). Schliesslich wird in ein erstes Register die Zahl m eingeschrieben [LPCi: = m], wobei m der Anzahl der Umdrehungen der Tachometerscheibe während der gewünschten Messperiode entspricht, während in ein zweites Register die Zahl n eingeschrieben wird [LPC2: = n], wobei n die Anzahl von Markierungen auf der Tachometerscheibe ist.

Gemäss dem Block 52 wird der Motor auf die gewünschte Drehzahl gebracht, d.h., dass der Programmzyklus erst fortgesetzt wird, nachdem der Motor die gewünschte Drehzahl erreicht hat. Wenn dies der Fall ist, wird gemäss dem Block 53 die Synchronisation mit den Tachometerimpulsen bewirkt, d.h., dass beim Erscheinen eines Tachometerimpulses der Programmzyklus zum Block 54 weitergeht.

Gemäss diesem Block 54 wird beim Auftreten eines Tachometerimpulses das Phasenfehlersignal abgetastet [SAM], wird dieser Abtastwert zu dem Inhalt der dem betreffenden Tachometerimpuls zuerkannten Speicherstelle addiert und wird der Summenwert wieder in diese Speicherstelle eingeschrieben [SUM (LPC2): = SUM (LPC2) + SAM]. Zugleich wird der Inhalt des zweiten Registers um «1» herabgesetzt [LPC2: = LPC2 -1],

Gemäss dem Block 55 wird dann der Inhalt des zweiten Registers geprüft. Wenn der Inhalt nicht gleich «0» ist, geht der Programmzyklus zum Block 53 weiter und wird beim Erscheinen des nächstfolgenden Tachometerimpulses die Bearbeitung gemäss dem Block 54 durchgeführt. Wenn der Inhalt des zweiten Registers gleich «0» ist, geht der Programmzyklus zum Block 56 weiter. Gemäss dem Block 56 wird der Inhalt des ersten Registers um «1» herabgesetzt [LPCi: = LPC| — 1] und wird der Inhalt des zweiten Registers wieder n [LPC2: = n],

5 Gemäss dem Block 57 wird anschliessend der Inhalt des ersten Registers geprüft. Ist dieser Inhalt ungleich «0», so geht der Programmzyklus zum Block 53 weiter. Ist dieser Inhalt gleich «0», so ist die Messperiode zu Ende und geht der Programmzyklus zum Block 58 weiter. Gemäss dem Block 58 io wird ein Steuersignal dem Schalter 38 (Fig. 4) geliefert, derart, dass dieser Schalter die nicht dargestellte Lage einnimmt und demzufolge die Servoschleife mit grosser Bandbreite wirksam ist (Flag: = 0). Zugleich wird gemäss dem Block 58 der Inhalt der dem augenblicklich auftretenden Tachometerimpuls zuer-i5 kannten Speicherstelle ausgelesen und durch m [SUM (LPC2): = SUM (LPCy/m] geteilt.

Gemäss dem Block 59 wird dann wieder die Synchronisation in bezug auf die Tachometerimpulse bewirkt. Beim Erscheinen eines Tachometerimpulses geht der Programmzyk-2o lus zum Block 60 weiter. Gemäss dem Block 60 wird der gemäss dem Block 58 berechnete Wert als Korrektursignal einem Ausgang zugeführt [OUTPUT SUM(LPC2)]. Zugleich wird gemäss dem Block 60 der Inhalt des zweiten Registers um «1» herabgesetzt [LPC2: = LPC2 -1],

25

Danach wird gemäss dem Block 61 der Inhalt dieses zweiten Registers geprüft. Wenn dieser Inhalt ungleich «0» ist,

geht der Programmzyklus zum Block 58 weiter; wenn der Inhalt gleich «0» ist, geht der Programmzyklus zum Block 62 3o weiter. Gemäss dem Block 62 wird der Inhalt des zweiten Registers wieder gleich n gemacht [LPC2: = n] und geht der Programmzyklus wieder zum Block 59 weiter.

C

2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

637 220 2 PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung bezieht sich auf eine Tachometervorrich-

1. Tachometervorrichtung zur Lieferung eines für die An- tung zur Lieferung eines für die Anzeige von Lagen- und/oder zeige von Lagen- und/oder Geschwindigkeitsfehlern eines Geschwindigkeitsfehlern eines drehbaren Elements dienenden drehbaren Elements dienenden Steuersignals, die ein mit dem Steuersignals, die ein mit dem drehbaren Element gekoppeltes drehbaren Element gekoppeltes Tachometer mit einer Anzahl 5 Tachometer mit einer Anzahl in einer geschlossenen Bahn an-in einer geschlossenen Bahn angebrachter Markierungen, mit gebrachter Markierungen, mit dessen Hilfe in Zusammenar-dessen Hilfe in Zusammenarbeit mit einem Detektor n Ta- beit mit einem Detektor n Tachometerimpulse pro Umdre-chometerimpulse pro Umdrehung des drehbaren Elements hung des drehbaren Elements geliefert werden, und eine Korgeliefert werden, und eine Korrekturschaltung enthält, mit rekturschaltung enthält, mit deren Hilfe synchron mit den Taderen Hilfe synchron mit den Tachometerimpulsen n Korrek- 10 chometerimpulsen n Korrektursignale geliefert werden, um tursignale geliefert werden, um Abweichungen im Steuersi- durch u.a. Lagenfehler der Markierungen herbeigeführte Ab-gnal auszugleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kor- weichungen im Steuersignal auszugleichen.

rekturschaltung mit einer Speichervorrichtung (11) mit n Eine derartige Tachometervorrichtung ist aus der briti-

Speicherstellen, einem Einschreibsystem (12) mit dessen Hilfe sehen Patentschrift 1 199 884 bekannt und ist insbesondere synchron mit den Tachometerimpulsen in diesen n Speicher- 15 für Regelsysteme geeignet, mit denen mit grosser Genauigkeit stellen n Phasenfehlersignale (F) gespeichert werden, die die Lage und/oder Geschwindigkeit eines drehbaren Gliedes durch Phasenvergleich der Tachometerimpulse (T) mit einem geregelt wird. Als Anwendungen derartiger Regelsysteme Bezugssignal (R) erhalten werden, und einem Ablesesystem können z.B. der Antrieb der Kopfscheibe bei einer Aufzeich-(13) versehen ist, mit dessen Hilfe synchron mit den Tachome- nungs- und Wiedergabevorrichtung für Videosignale auf terimpulsen (T) diese n Phasenfehlersignale (F) abgelesen 20 einem bandförmigen magnetischen Aufzeichnungsträger und werden, um die n Korrektursignale zu erhalten (Fig. 1,3). der Antrieb eines scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers in

2. Tachometervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- einer Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabevorrichtung für kennzeichnet, dass die Speichervorrichtung (11) durch einen diesen scheibenförmigen Aufzeichnungsträger erwähnt wer-einmalig programmierbaren Lesespeicher gebildet ist. den, wobei dieser Aufzeichnungsträger z.B. gemäss einer opti-

3. Servoregelschleife mit einer Tachometervorrichtung 2s sehen oder magnetischen Kodierung eine Videoinformation nach Anspruch 1 oder 2, welche Servoregelschleife einen Pha- enthalten kann.

senfehlerdetektor (20), mit dessen Hilfe synchron mit den Ta- Um bei derartigen Regelsystemen ein Steuersignal zu er-chometerimpulsen (T) der Phasenunterschied zwischen diesen halten, das die Lagen- und/oder Geschwindigkeitsfehler des Tachometerimpulsen (T) und einem Bezugssignal (R) gemes- drehbaren Gliedes anzeigt, wird oft ein Tachometer verwen-sen wird und dementsprechende Phasenfehlersignale (F') ge- 30 det, das aus einer mit dem drehbaren Glied gekuppelten liefert werden, sowie eine Steuervorrichtung (25), mit deren Scheibe oder Trommel besteht, auf der in einer geschlossenen Hilfe in Abhängigkeit von diesen Phasenfehlersignalen das Bahn in gleichen gegenseitigen Abständen Markierungen andrehbare Element (2) angetrieben wird, enthält, dadurch ge- gebracht sind. Diese Markierungen können z.B. aus Ausspa-kennzeichnet, dass die Servoregelschleife weiter eine Addier- rangen in einer Metallscheibe oder aus Magnetisationen in ei-vorrichtung (24) enthält, mit deren Hilfe mit entgegengesetz- 35 ner Spur aus magnetischem Material bestehen, und derartige ter Polarität die von dem Phasenfehlerdetektor (20) geliefer- Markierungen können mit Hilfe eines magnetischen Aufnahten Phasenfehlersignale (F') und die von der Speichervorrich- meelements ausgelesen werden, oder die Markierungen lcön-tung (11) gelieferten Korrektursignale (F) zueinander addiert nen aus Aussparungen in einer Scheibe bestehen, die optisch werden und das Summensignal (F2) als Regelsignal an die detektiert werden können.

Steuervorrichtung (25) geliefert wird (Fig. 2). 40 Die Genauigkeit der genannten Regelsysteme ist in gros-

4. Servoregelschleife nach Anspruch 3, dadurch gekenn- sem Masse von dem Tachometer, insbesondere von der Gezeichnet, dass die Speichervorrichtung (11) als ein kontinuier- nauigkeit, mit der dieses Tachometer das Lagen- und/oder lieh programmierbarer und ablesbarer Speicher ausgeführt Geschwindigkeitsfehler des drehenden Gliedes anzeigende ist, und dass die Servoregelschleife weiter enthält: erste Steuersignal erzeugt, abhängig. Es stellt sich heraus, dass Schaltmittel (35), mit deren Hilfe nur während einer bestimm- 45 diese Genauigkeit des Tachometers infolge von Herstellungs-ten Messperiode der Ausgang des Phasenfehlerdetektors (20) ungenauigkeiten beim Anbringen der Markierungen auf der mit der Korrekturschaltung gekoppelt wird; zweite Schaltmit- Tachometerscheibe und der Befestigung der Tachometer-

tel (37), mit deren Hilfe nach dieser Messperiode der Speicher Scheibe auf der mit dem drehbaren Glied verbundenen Welle (11) mit einem ersten Eingang einer Addierschaltung (24) ge- beschränkt ist. Durch diese Toleranzen weist die von dem mit koppelt wird, von der ein zweiter Eingang mit dem Ausgang 50 diesen Markierungen zusammenarbeitenden Aufnahmeele-des Phasenfehlerdetektors (20) verbunden ist und die dazu ment gelieferte Tachometerimpulsreihe Abweichungen in der eingerichtet ist, die Signale an ihren beiden Eingängen mit Zeitlage der Tachometerimpulse auf, die von dem Regelsy-entgegengesetzter Polarität zusammenzufügen und an ihren stem fälschlich als Lagen- und/oder Geschwindigkeitsände-Ausgang als Steuersignal für die Steuervorrichtung (25) zu lie- rangen des drehbaren Gliedes interpretiert werden und da-fern, wobei die Korrekturvorrichtung Mittel enthält, mit de- 55 durch ein unerwünschtes und fehlerhaftes Regelverhalten zur ren Hilfe wenigstens annähernd der Mittelwert über die Mess- Folge haben.

periode jedes der auf einen bestimmten Tachometerimpuls be- Um in dieser Hinsicht eine Verbesserang zu erzielen, ist in zogenen Phasenfehlersignale bestimmt wird; und schliesslich der vorgenannten britischen Patentschrift 1 199 884 ein Ta-Mittel (33,38), mit deren Hilfe während der Messperiode die chometersystem beschrieben, in dem mit Hilfe einer Korrek-Bandbreite der Übertragungsfunktion dieser Regelschleife 60 turschaltung ein Ausgleich dieser durch Ungenauigkeiten in auf eine Frequenz beschränkt wird, die niedriger als die Fre- dem Tachometer herbeigeführten Abweichungen im Steuersi-quenz ist, die der Drehzahl des drehbaren Gliedes entspricht. gnal bewirkt wird. Dazu enthält diese Korrekturschaltung

5. Servoregelschleife nach Anspruch 4, dadurch gekenn- eine Verzögerungsvorrichtung mit einer veränderbaren Verzeichnet, dass die Schaltungsanordnung wenigstens zur Be- zögerungszeit, der die von dem Tachometer gelieferten Ta-stimmung des mittleren Wertes der Phasenfehlersignale mit 65 chometerimpulse zugeführt werden. Die Verzögerangszeit einem programmierbaren digitalen Signalprozessors versehen dieser Verzögerungsvorrichtung wird durch eine Anzahl von ist. Steuersignalen bestimmt, die gleich der Anzahl von Markie-

rangen n des Tachometers und somit gleich der Anzahl gelie

3 637 220

ferter Tachometerimpulse pro Umdrehung des Tachometers eines Frequenz- und Phasenvergleichs der Tachometerim-ist. Mit Hilfe einer von den Tachometerimpulsen gesteuerten pulsreihe mit einem Bezugssignal erhalten wird, wobei der Gatterschaltung wird dafür gesorgt, dass diese n Steuersi- Frequenzvergleich zur Grobregelung und der Phasenver-gnale synchron mit diesen Tachometerimpulsen der Verzöge- gleich zur Feinregelung dient. Die Erfindung benutzt diese rungsvorrichtung zugeführt werden, mit anderen Worten, 5 Tatsache dadurch, dass die Korrekturschaltung nicht, wie bei dass zugleich mit einem bestimmten Tachometerimpuls stets der bekannten Tachometervorrichtung zum Korrigieren der ein und dasselbe Steuersignal der Verzögerungsvorrichtung Zeitabstände der Tachometerimpulse, sondern zur Speichezugeführt wird, um die für diesen betreffenden Tachometer- rung von Korrektursignalen eingerichtet ist, die bei Anwen-impuls bestimmte Verzögerungszeit festzulegen. Jedes dieser dung der Tachometervorrichtung in einem Regelsystem mit n Steuersignale wird gesondert mit Hilfe eines Potentiometers )0 Phasenfehlerdetektor dazu geeignet sind, durch ihren Zusatz eingestellt. Die gewünschte Einstellung für die Gesamtanzahl zu dem von diesem Phasenfehlerdetektor gelieferten Phasen-von n Potentiometern wird dadurch erhalten, dass das Tacho- fehlersignal einen Ausgleich des durch die genannten Abwei-meter mit einer sehr konstanten Drehzahl angetrieben und chungen in dem Tachometer herbeigeführten Beitrags zu die-dabei jedes einzelne Potentiometer derart eingestellt wird, sem Phasenfehlersignal zu bewirken.

dass ein an den Ausgang der VerzögerungsVorrichtung ange- 15 Um die genannten Korrektursignale zu erhalten, ist es nur schlossener Frequenzdiskriminator eine sehr konstante Fre- erforderlich, das Tachometer mit einer konstanten Drehzahl quenz diskriminiert. Dies bedeutet, dass jeder Tachometer- anzutreiben und die erhaltenen Tachometerimpulse einem impuls in der Verzögerungsrichtung einer derartigen Verzöge- Phasenfehlerdetektor zuzuführen, dem zugleich ein der Dreh-

rung unterworfen wird, dass die korrigierte Tachometer- zahl entsprechendes Bezugssignal zugeführt wird.

impulsreihe am Ausgang der Verzögerungsvorrichtung sehr 20 Mit Hilfe des Einschreibkreises werden dabei nacheinan-

genau äquidistant ist. Indem beim Betrieb des Tachometersy- der die Werte des Ausgangssignals dieses Phasenfehlerdetek-

stems die Tachometerimpulsreihe stets durch diese Verzöge- tors zu Zeitpunkten, die den n Tachometerimpulsen während rungsvorrichtung geführt und damit jeder Tachometerimpuls einer Umdrehung des drehbaren Gliedes entsprechen, in den einer einzelnen auf die obenbeschriebene Weise eingestellten n Speicherstellen der Speichervorrichtung gespeichert. Jede

Verzögerung unterworfen wird, wird dann eine Korrektur in 25 Speicherstelle enthält daher nach einer Umdrehung den zu bezug auf die genannten Abweichungen in der Positionierung einem bestimmten Tachometerimpuls gehörigen Wert des ge-

der Markierungen und der Tachometerscheibe erhalten. messenen Phasenfehlersignals. Bei Anwendung der Tachome-

Die obenbeschriebene bekannte Tachometervorrichtung tervorrichtung in einem Regelsystem können dann diese n in weist aber den Nachteil auf, dass die dabei verwendete Kor- der Speichervorrichtung gespeicherten Phasenfehlersignale rekturschaltung sehr komplex ist. Dies ist hauptsächlich der 30 wieder synchron mit den n Tachometerimpulsen ausgelesen

Tatsache zuzuschreiben, dass jedem Tachometerimpuls, so- und mit entgegengesetzter Polarität zu dem Ausgangssignal mit jeder Markierung des Tachometers, ein gesondertes Po- des in diesem Regelsystem verwendeten Phasenfehlerdetek-

tentiometer für die Einstellung des zugehörigen Steuersignals tors addiert werden, wodurch der gewünschte Ausgleich in zugeordnet werden muss. Dies bedeutet, dass bei Anwendung bezug auf Positionierungsfehler der Markierungen und der eines Tachometers mit einer Vielzahl von Markierungen (bei 35 Tachometerscheibe erhalten wird.

genauen Regelsystemen werden z.B. schon Tachometer mit Es leuchtet ein, dass der für die bekannte Tachometervor-

mehr als hundert Markierungen benötigt) die Korrektur- richtung benötigte Abgleichvorgang bei der Tachometervor-

schaltung eine grosse Anzahl diskreter Einzelteile erfordert richtung nach der Erfindung praktisch völlig fehlt, weil inner-

und dadurch ein grosses Volumen beansprucht. Ausserdem halb einer Zeitspanne, die einer Umdrehung des drehbaren bedeutet dies, dass die Abgleichung der Korrekturschaltung 40 Gliedes entspricht, die n Phasenfehlersignale völlig automa-

einen sehr lange dauernden und genauen Vorgang erfordert, tisch in der Speichervorrichtung gespeichert werden können,

weil jedes Potentiometer gesondert auf den richtigen Wert Weiter ist es einleuchtend, dass sich die Korrekturschaltung eingestellt werden muss. Dies hat zur Folge, dass dieses be- bei der Tachometervorrichtung nach der Erfindung beson-

kannte Tachometersystem durch Kombination der grossen ders gut dazu eignet, in der Technik integrierter Schaltungen

Anzahl benötigter Einzelteile und des erforderlichen verwik- 45 ausgeführt zu werden, weil dabei keine einstellbaren Elemente kelten Abgleichvorgangs während der Herstellung einen ho- erforderlich sind. Halbleiterspeicherschaltungen mit zugehö-

hen Selbstkostenpreis hat. Schliesslich wirkt dieses bekannte rigen Einschreib- und Ablesekreisen sind in vielerlei Ausfüh-

Tachometersystem bei Anwendung einer Servoregelschleife rungen bekannt und erhältlich.

nur bei einer bestimmten Drehzahl befriedigend, und zwar bei Wenn die Tachometervorrichtung nach der Erfindung als der Drehzahl, bei der der Abgleichvorgang durchgeführt ist. so gesonderte Einheit auf den Markt gebracht werden soll, brau-Die Erfindung bezweckt, eine Tachometervorrichtung zu chen nur einmalig die n Korrektursignale in dem Speicher geschaffen, die unter Beibehaltung der Vorteile dieses oben ge- speichert zu werden. Die Speichervorrichtung wird dann vornannten Systems die genannten Nachteile vermeidet und sich zugsweise durch einen einmalig programmierbaren Lesespei-vor allem viel einfacher abgleichen lässt. eher (PROM) gebildet, weil dabei auch beim Fehlen einer