DD220420A1

DD220420A1 - Schaltungsanordnung zur richtungserkennung und wegemessung

Info

Publication number: DD220420A1
Application number: DD25907483A
Authority: DD
Inventors: Sigmar Scholz
Original assignee: Nachrichtenelektronik Rat Ingb
Priority date: 1983-12-31
Filing date: 1983-12-31
Publication date: 1985-03-27

Abstract

VORGESEHEN ZUR ERZEUGUNG VON ZAEHLIMPULSEN FUER EINEN VORWAERTS-/RUECKWAERTSZAEHLER EINES INKREMENTALEN WEGEMESSSYSTEMS, WIE ES BEISPIELSWEISE ZUR STEUERUNG DES BEWEGUNGSABLAUFES VON ROBOTERN BENOETIGT WIRD. BEZWECKT WIRD EINE ERHOEHUNG DER MESSGENAUIGKEIT. AUFGABENGEMAESS SOLLEN FEHLIMPULSE BEIM PENDELN UM EINE IMPULSFLANKE VERMIEDEN WERDEN. ERFINDUNGSGEMAESS SIND ZWEI TAKTFLANKENGETRIGGERTE MONOSTABILE MULTIVIBRATOREN M1, M2, VERGLEICHE FIG. 1, PARALLEL GESCHALTET UND AUSGANGSSEITIG IST DER EINE MULTIVIBRATOR M1 MIT DEM VORWAERTSZAEHLEINGANG ZV UND DER ANDERE MULTIVIBRATOR M2 MIT DEM RUECKWAERTSZAEHLEINGANG ZR EINES VORWAERTS-/RUECKWAERTSZAEHLERS Z VERBUNDEN. DER TAKTEINGANG C1 DES MULTIVIBRATORS M1 SPRICHT AUF DIE LH-FLANKE UND DER TAKTEINGANG C2 DES MULTIVIBRATORS M2 SPRICHT AUF DIE HL-FLANKE DER VON EINEM GEBER AN DEN EINGANG E1 GELIEFERTEN IMPULSE AN. LIEGT AM EINGANG E2 L-POTENTIAL AN, SO SIND BEIDE MULTIVIBRATOREN M1, M2 DURCH IHRE SETZEINGAENGE GESPERRT.

Description

Berlin, den 30. 12. 1983 qu-scht 29170/523

Anmelder Dipl.-Ing, Sigmar- Scholz Titel

Schaltungsanordnung zur Richtungserkennung und Wegemessung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Richtungserkennung und Wegemessung für,ein inkrementales Wegemeßsystem. Derartige Schaltungsanordnungen v/erden in der Meß- und Steuerungstechnik, beispielsweise zur Erfassung und Steuerung von Bewegungsabläufen bei Robotern, benötigt. '

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Charakteristik der ,bekannten technischen Lösungen ,

Es -ist eine digitale Wegemeßeinrichtung bekannt ("Anwendung digitaler integrierter Schaltkreise der SSI-Technik", Peingerätetechnik 1980, H. 1,'s. 37),' bei. der mit Hilfe eines fotoelekirrischen Tastkopfes der Haßstab abgetastet, wird, anschließend werden über zwei Verstärker digitale Signale ,gebildet und dann einer Lo- ' gik zur Gewinnung von Vor-Rück-Zählsignalen zugeführt/. die in einem Vor-/Rückwartsaähler,erfaßt werden. Der aus fotoelektrischem Tastkopf und den beiden Verstärkern.bestehende-Teil stellt einen inkrementalen rotatorischen oder auch translat'orischen Geber dar, der auf Grund einer versetzten Abtastung in der Lage ist,, auf zwei separaten Leitungen um 90° gegeneinander phasenverschobene elektrische Impulse zu liefern, die eine Information über.die Bewegungsrichtung des Haßstabes enthalten.¹ Die Logik besteht aus'einer Anzahl von Negatoren und HAM)-GIiedern, die einen Steuerkanal und einen Impulskanal bilden. Der momentane Pegel des Steuersignals entscheidet, welcher der beiden Ausgänge der logik den im Impulskanal gebildeten Zählimpuls abgibt. Der Zählimpuls wird stets durch eine LH-Planke am Eingang des Impulskanals ausgelöst» Je nachdem, ob dem Eingang des Steuerkanals L- oder Η-Potential anliegt, wird ein Vorwärts- oder ein Rückwärts_szählimpuls abgegeben. Bei' mechanischem Pendeln im Bereich nur einer Planke wird für die Vorwärtsrichtung eine LH-Planke und für die Rückwärtsrichtung, demzufolge eine HL-Planke gebildet. Letztere führt aber zu keinem Zählimpuls, wodurch das Meßergebnis um'eine Zählung pro Pendelvorgang ver- -' fälscht wird. Bei längerem Pendeln kann dies zu einer erheblichen Anzahl von Pehlimpulsen und damit zu erheblichen Meßfehlern führen.

- 3 Ziel der Erfindung

Es wird eine Erhöhung der Meßgenauigkeit bei niedrigem" * . Schaltungsaufwand angestrebt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der.Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung mit Impulsformerstufen zur Richtungserkennung und Wegemessung für ein inkrementales Wegemeßsystem der"eingangs genannten Art zu schaffen, die un-

y--\ *..- , abhängig yon der Bewegungsrichtung stets gleich genau mißt, insbesondere sollen .Fehlimpulse beim Pendeln um. eine Impulsflanke ausgeschlossen sein. Erfindungsgemäß sind ,als Impulsformerstufen zwei taktflankengetriggerte monostabile¹Multivibratoren vorgesehen, deren miteinander verbundene Takteingänge den ersten SchaItungseingang und deren miteinander verbundene Setzeingänge den zweiten Schaltungseingang bilden, während der Ausgang des ersten Multivibrators zugleich der erste Schaltungsausgang und an den Vorwärtszähleingang und der Ausgang des zweiten Multivibrators zugleich der zweite Schaltungsausgang und an den Rückwärtszähl eingang des Vorwärts-ZRückwärtszählers angeschlossen

' "} ist. Weiterhin weist der erste Multivibrator einen auf LH-Flanken ansprechenden Takteingang und der zweite Multivibrator einen auf HI-Flanken ansprechenden Takteingang auf. Auf diese Weise reagiert der erste Schaltungseingang sowohl auf LH-Flanken als auch auf HL-Flanken. Zur Richtungserkennung wird nur die Flanke ausgewertet, die sich mechanisch bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt an der gleichen Stelle befindet« Bei Vorwärtsfahrt sei dies eine LH-Flanke und bei Rückwärtsfahrt dann eine HL-Flanke. Tritt am ersten Schaltungseingang eine LH-Flanke auf, so gibt der erste Ausgang einen Impuls an den Vorwärtszähleingang ab. Entsprechend wird bei. einer . HU-Flanke am ersten SchaItungseingang vom zweiten Ausgang

ein Impuls an den ^Rückv;ärtszähleingang abgegeben. Vorzugsweise werden beide MuIt!vibratoren wie nachfol-? gend beschrieben realisiert. Zwei D-Flipflops sind gemeinsam mit ihren Dateneingängen mit Masse und mit inren Setzeingängen mit dem Ausgang, einer zweiten UND-Schaltung verbunden. Der erste Schaltungseingang ist einmal direkt'mit dem Takteingang des ersten D-PUp-' flops und zum anderen über einen. Negator mit dem Takteingang des zweiten D-Flipflops verbunden,- Der zweite . Schaltungseingang ist an einen Eingang der zv/eiten UND-Schaltung angeschaltet. Beide D-Flipflops bilden mit ihren Ausgängen die Schaltungsausgänge und sind mit ihnen'an eine erste UND-Schaltung angeschlossen. Diese UND-Schaltung ist ausgangsseitig einmal über einen Kondensator nach Masse und zum anderen an einen Eingang der zweiten UND-Schaltung geschaltet.

Ausführungsbeispiel .

Die Erfindung; ¹BoIl nachstehend ,am Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1: ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Riehtungserkennung und Wegemessung,

Fig, 2: ein ausführliches Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3: ein Impulsdiagramm zur Schaltung nach Fig. 1«

Gemäß Fig. 1 sind zwei taktflankengetriggerte monostabile Multivibratoren M-1,M2 eingangsseitig parallel geschaltet und ausgangsseitig ist der erste Multivibrator M1 mit dem Vorwärtszähleingang ZV und der zweite Multivibrator M2 mit .dem Rückwärtszähleingang ZR eines Vorwärts-ZRückviärtszählers Z verbunden. Die Schaltungs-

eingänge 31,E2 sind mit einem nicht dargestellten rotatorischen oder translatorischen Geber verbunden, der bei Bewegung um 90° zueinander phasenverschobene elektrische Impulse an die Eingänge E1,E2 liefert, deren Anzahl der zurückgelegten Wegstrecke proportional ist. Die einen Impulse gelangen.damit an die miteinander . verbundenen Takteingänge C1 und C2,und die versetzten Impulse gelangen an die miteinander verbundenen Setzeingänge S1,S2. Der Takteingang*C1 spricht auf LH-Plänken und der Takteingang C2 auf HL-Planken an. Der Ausgang Q1 des Multivibrators M1 ist mit dem ersten Schaltungsausgang A1 und der Ausgang Q2 des Multivibrators M2 ist mit dem zweiten Schaltungsausgang A2 identisch.

Eine vorteilhafte Realisierung der Schaltung von Pig. wird entsprechend Pig. 2 erreicht, indem zwei D-Plipflops F1,P2, zwei UND-Schaltungen U1,U2 so miteinander verknüpft sind, daß die beiden UTID-S cha Itungen U1,U2 für beide Multivibratoren M1,M2 dienen. Der Negator Ή kann entfallen, wenn der zweite D-Flipflop F2 bereits einen Takteingang C2 besitzt, der auf HI-Planken anspricht. Ebenso dient der Kondensator C nur zur Längeneinstellung der Ausgangsimpulse für den Zähler Z. Die Wirkungsweise-der Schaltung nach Pig. 1 wird nach-; folgend unter Einbeziehung des Impulsdiagramms gemäß Pig. 3 näher beschrieben. Liegt am Eingang Ξ2 L-Potential an, so wird der Eingang E1 für die Richtungserkennung für die Impulsflanke B gesperrt. Zur Richtungserkennung wird stets nur die Planke A ausgewertet, die mechanisch bei Vorwärts- und Rückwärtsfahrt der gleichen Stelle entspricht. Bei Vorwärtsfahrt ist diese Planke eine LH-Planke und bei Rückwärtsfahrt ist diese Planke eine HL-Planke. Der Multivibrator M1 gibt an den Ausgang A1· einen Impuls ab, wenn am Eingang.Ξ1 eine LH-Planke auftritt und am Eingang S2 Η-Potential anliegt. Der Multivibrator M2 gibt an den Ausgang A2 einen Impuls ab, wenn am Eingang Ξ1 eine HL-Planke

auftritt und am Eingang E2-Η-Potential anliegt. Da die Impulse an A1 und A2 entsprechend der Haltezeit' der monostabilen ülultivibratoren wesentlich kürzer sind ' als die Periodendauer der Schwingungen .des mechanischen Systems, werden auch stets alle Eingangsimpulse erfaßt und Fehlimpulse vermieden.

Ein mechanisches Pendeln um die Planke B. bewirkt keine Änderung des Zählerstandes, während bei einem Pendeln um die Planke .A Vorwärts- und Rückwärtszählirnpulse einander abwechseln und damit der Zählerstand unverfälscht bleibt. - _k . ' . . · Bei Pig. 2 haben die Ausgänge Q1,Q2 der beiden D-Flip- . flops Im Ruhezustand. H-Potential. -

Pur die Betriebsart '"Vorwärtszählen", liegt am Eingang E2 Η-Potential an, und mit der ersten LH-Planke am .Eingang El ,wird der D-Plipflop P1 durch seinen Takteingang C1 'am Ausgang Q1 auf L-Potential geschaltet. Die Ausgänge der UBD-Schaltungen U1,U2 werden entsprechend auf L-Potential und über den Setzeingang S1 der Ausgang Q1 auf Η-Potential zurückgeschaltet. Der auf diese Weise vom Ausgang A1 an den Vorwärtszähleingang ZV abgegebene Zählimpuls hat eine Impulslänge th, die im wesentlichen durch die Setzzeit des D-Flipflops F1 und die Gatterlaufzeiten der UND-Schaltungen U1 und U2 bestimmt wird·, das ist zugleich die Haltezeit des Multivibrators 111. Der zweite D-Flipflop F2 und der Ausgang A2 bleiben während des "Vorwärts- ' zählens" auf H-Potential, ' ' Für die Betriebsart "Rückwärtszählen" liegt am Eingang E-2 gleichfalls H-Potential an,und mit der ersten HL-Flanke am Eingang Einschaltet der D-Flipflop F2 seinen Ausgang Q2 auf L-Potential. Die UlD-SchaItungen U1,U2 geben entsprechend L-Potential ab und schalten über den Setζeingang S2 den D-Flipflop F2 zurück auf H-Potential am Ausgang Q2. Derart erhält der Zähler Z auf · seinen Rückwärtszähle ingang einen Zählimpuls', dessen Dauer th ebenfalls 'durch die Haltezeit des Multivibrators M2 gegeben ist. , '- : . .

Claims

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Erfindungsanspruch ' .

1. Schaltungsanordnung zur Richtungserkennung und

. Wegemessung für ein inkrementales Wegeraeßsystem, bei dem von einem inkrementalen Geber elektrische Impulse über Impulsformerstufen einem Vorwärts-/Rückwärtszähler zugeführt-werden, deren Anzahl der mechanischen Bewegung proportional ist und die entsprechend zueinander um 90 phasenverschoben sind, dadurch gekennzeichnet,.daß als Impulsformerstufen zwei taktflankengetriggerte monostabile Multivibratoren (M1,M2) vorgesehen sind, deren miteinander verbundene Takteingänge (C1,C2) den ersten Schaltungseingang (31) und deren miteinander verbundene Setzeingänge (S1,S2) den zweiten Schaltungseingang (E2) bilden, während der Ausgang (Q1) des ersten Multivibrators (M1) zugleich der.erste Schaltungsausgang (A1) und an den Vorwärtszähleingang (ZV) und der Ausgang (Q2) des zweiten.Multivibrators (M2) zugleich der zweite Schaltungsausgang (A2) und an den Rückwärtszähleingang (ZR) des Vorwärts/RückwärtsZählers (Z) angeschlossen ist und daß der erste Multivibrator (M1) einen auf LH-Flanken ansprechenden Takteingang (C1) und daß der zweite Multivibrator (M2) einen auf HL-Flanken ansprechenden Takt-/-\ eingang (C2) aufweist·
2. Schaltungsanordnung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur vorzugsweisen Realisierung beider Multivibratoren (M1,M2) zwei D-Flipflops (F1,F2) gemeinsam mit ihren Dateneingängen (Dl,D2) mit Masse und mit ihren Setzeingängen (S1,S2) mit dem Ausgang einer zweiten UND-Schaltung (U2) verbunden sind, und der erste Schaltungseingang (E1) einmal direkt mit dem Takteingang (CI) des ersten D-Flipflops (F1) und zum anderen über einen Negator (N) mit dem Takteingang (C2) des zweiten D-Flipflops (P2) verbunden ist, während der zweite Schaltungseingang (S2) an einen Eingang der zweiten UND-Schaltung (U2) angeschaltet ist, und beide D-Flipflops (F1,F2) mit

• C * ,

ihren Ausgängen (Q1,Q2) die Schaltungsausgänge (A1,A2) bilden und an eine erste.UITD-Schaltung (U1) angeschlossen sind, die wiederum' ausgangsseitig einmal über einen Kondensator (C) nach.Masse und zum anderen an einen Eingang der zweiten MD-Schaltung (U2) geschaltet ist.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen,