WO2014000885A1 - Mehrkanaliger drehwinkelgeber - Google Patents

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WO2014000885A1
WO2014000885A1 PCT/EP2013/001877 EP2013001877W WO2014000885A1 WO 2014000885 A1 WO2014000885 A1 WO 2014000885A1 EP 2013001877 W EP2013001877 W EP 2013001877W WO 2014000885 A1 WO2014000885 A1 WO 2014000885A1
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Johann Bücher
Uwe Grigo
Wolfgang Klaiber
Martin Linden
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    • G01D5/34776—Absolute encoders with analogue or digital scales

Definitions

  • the invention relates to a multi-channel rotary encoder according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention accordingly relates to rotary encoders which operate on the optical scanning principle of a multi-channel, coded disc, but also rotary encoders, which operate capacitively or inductively or magnetically.
  • the rotary encoder multichannel For safe transmission of the signals generated by the rotary encoder, it is known to form the rotary encoder multichannel. This means that one type of measurement signal is transmitted to a control unit via a first channel and via another type of measurement signal via a second channel.
  • the invention is not limited to a two-channel rotary encoder.
  • the invention therefore also relates to rotary encoders which have more than 2 channels for transmitting the measured data.
  • a two-channel measurement data transmission is assumed in the following description, although the invention is not limited thereto.
  • the invention is therefore based on the object, the various functional units of a multi-channel rotary encoder of the type mentioned so that with increased security of data transmission can be done saving costs and minimizing the building space requirement of the circuit board of the rotary encoder.
  • the invention is characterized by the technical teaching of claim 1.
  • An essential feature of the invention is that different functional units of the rotary encoder are summarized and thereby a higher level of integration is made possible, which allows for a better solution in terms of cost and space.
  • the system consists of the rotary encoder and the machine, e.g. a machine tool or another production machine.
  • the safe system consists of three functional units, functional unit 1 and functional unit 3 being the sensor function groups which implement the two independent channels.
  • the functional unit 2 is an interface which transmits the data via two independent channels for evaluation in the control unit.
  • each functional unit is a separate component (e.g., in the form of an ASIC), and said three components are preferably disposed on a common circuit board.
  • the safe system according to the invention consists of two functional units, wherein functional unit 1 and functional unit 2 are the sensor function groups which implement the two independent channels.
  • the functional unit 2 is at the same time designed as an interface that transmits this data for evaluation to the control unit.
  • a respective diagnostic unit is implemented in the functional units 1 and 2.
  • Such a diagnostic unit is in each case assigned to a measured value channel and carries out a multiplicity of tests of the measured values recorded on this channel. These include, for. Eg memory tests or checksum calculations.
  • the singular examination of the data of a channel does not yet indicate which of the channels is corrupt. One can only recognize that the data is not consistent. By comparing the two channels, one only realizes that the data does not match.
  • the comparison of the two channels takes place in the CU, where the two channels are merged. If a deviation of the data of one channel from the data of the other channel is detected in the CU, the machine shuts down or the machine enters the safe state. For this purpose, the drives are either de-energized or brakes are activated, so that no more hazardous movement can emanate from the machine.
  • the entire multi-channel measured value acquisition system is integrated in a single unit, preferably in a single printed circuit board with a number of functional units installed thereon, which are designed as ASICs.
  • the difference between the first and second embodiments is that a higher degree of integration is achieved in the second embodiment.
  • This functional unit 3 is rather integrated in the functional unit 2.
  • the second embodiment provides a higher integration, namely, that in the 3rd functional unit, which serves as an interface, now the second functional unit is integrated.
  • the actual sensor which may be optical, magnetic, capacitive or inductive.
  • One channel is the absolute measured value and the second channel is assigned to the incremental measured values.
  • the incremental channel is forwarded to the (interface) function block 2 and is there processed to a position information with the necessary diagnostic information.
  • the channel 1 still remains integrated in the functional unit 1, which supplies the absolute signal values, and this information is generated in the functional unit 1 together with a diagnosis evaluating the measured values.
  • the information is then passed through the interface block (function unit 2) according to the black channel principle and sent to the CU for evaluation.
  • the position value of the rotary encoder is formed twice on each of electrically separate channels.
  • the two measured value-acquiring function blocks are implemented in separate ASICs.
  • the two function blocks in the single ASIC can mutually interfere and influence each other.
  • the invention therefore provides that the measured value detection and the diagnosis are carried out in spatially and electrically separate from each other components. These are therefore two independent measured value generations.
  • the evaluation of the first measured value generation is passed through the second function block, so that the two channels in the CU arrive redundantly and have the same values.
  • the control unit performs the control of the drive and performs a safe evaluation, which detects whether there are any errors. As soon as there are errors, the downstream machine is switched off.
  • channel 2 is now laid in the interface module.
  • care must be taken to be able to use largely digital functionalities to form channel 2 and thus no longer rely on the analog technology of a typical sensor based block.
  • the invention resides in the fact that the second functional block of the measured value acquisition and the interface block are combined in one unit, thereby making the interface block more intelligent and performing the measured value evaluation and measured value processing of the redundant measured value for the first channel in the first functional block and the two Then compare measured values in the CPU.
  • the interface module is made more complex and receives the functions of the measured value acquisition and diagnosis of the second function block.
  • the two mutually redundant measured values are combined in one channel in a single component (ASIC).
  • ASIC single component
  • 5th and 6th embodiments division of the first functional unit into two
  • a splitting of the first functional unit into two functional units 1 a and 1 b takes place, as well as integration of the functional unit 3 in the interface module.
  • Embodiment 7 Splitting of the first functional unit into three functional units 1a, 1b and 1c, as well as integration of the functional unit 3 into the interface module.
  • Figure 1 a first embodiment of the division of the measured value detection in three functional blocks
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the division of the measured value detection in two function blocks
  • Figure 4 a third embodiment of the summary of the measured value acquisition in a single functional block
  • Figure 5 a fourth embodiment of the distribution of the measured value detection in three functional blocks
  • Figure 6 a modification of the fourth embodiment of the distribution of the measured value detection in three functional blocks
  • Figure 7 a fifth embodiment of the division of the measured value detection in four functional blocks
  • a rotation shaft is rotatably connected to an object to be measured, and the rotation shaft is connected to an optical disk which carries optical encoding.
  • the detection is effected, for example, by an optical read-out unit, in which the incremental measured values are detected with a first detection device in order to detect with two other detection devices (eg photodiodes) the two independently detected but identical absolute values of the rotation angle.
  • a first detection device in order to detect with two other detection devices (eg photodiodes) the two independently detected but identical absolute values of the rotation angle.
  • the first absolute position value is used, for example, to calculate the position position 9 in FIG. 1, while the second, secondarily redundant, but independently of the first position value detected second absolute position value is used to calculate the position position 8 according to FIG.
  • the sensor 10 according to FIG. 1 accordingly consists of a position transducer 6 which was described above as a read-out unit of an optically scanned coding disk, to which the invention is, however, not limited.
  • the senor 10 can also operate on the inductive, capacitive or magnetic principle.
  • the position transducer 6 is assigned to the sensor 10, which via the incremental path 29 feeds the incremental measured values, which feeds the separate functional unit 3 from the functional unit 1 and supplies it to a signal conditioning unit 20.
  • the absolute measured values are fed via the path 28 of a logic 17 in the functional unit 1, and there is generated a starting value on the absolute path 30, which drives an up or down counter 36.
  • the up / down counter 36 thus counts the applied to the signal processing 20 incremental measurements and feeds them via the path 31 of the position position 8, which calculates an absolute position value.
  • the calculation takes place via the output of the signal conditioning 20, which acts on an Intapolationsbaustein 19 and on the other hand via the output of the signal conditioning 20, which digitizes via an analog-to-digital converter (ADC 24) the incremental values, a monitor 25, which in turn on a diagnosis 13 is connected, the output of which is included in the module for calculating the absolute position value at the position position 1.
  • ADC 24 analog-to-digital converter
  • a functional unit 3 is arranged in which absolute values are calculated from the incremental values which have been arranged by the position transducers 6 arranged in the functional unit 1 and from these incremental values are accordingly calculated on a different one Invoice came about, so comparatively recorded in the position 9 redundant absolute position values.
  • This module of the position position 2 is also associated with a diagnosis 12 and the logic 17 to which an optional rotation counter 26 (multiturn) can be connected in order to detect full revolutions.
  • the two functional units 1 and 3 generate two mutually redundant absolute position values on independent paths, which also pass independently via respective secure channels 37, 38 through a functional unit 2 designed as an interface.
  • the functional unit 2 is practically provided only with a diagnosis 14 and serves only for the formation of two mutually parallel safe channels 37, 38, without a computing power being located there. Consequently, the functional unit 2 can be designed as a cost-effective component which is available on the market as a computing component, and the entire circuit according to the exemplary embodiment of FIG. 1 can therefore be constructed in a particularly cost-effective manner.
  • the absolute values recorded in the position positions 8 and 9 are treated separately from each other, possibly subjected to a diagnosis 15 and compared with each other.
  • control unit 5 switches off the downstream machine via a path, not shown.
  • Embodiment 2 in FIG. 2 differs from the exemplary embodiment of FIG. 1 in that the function unit 3 is completely omitted as a separate ASIC component and instead the functional unit 3 is integrated in the functional unit 2 as a new functional unit 2 '.
  • the interface block shown in Figure 1 the functional unit 2 of the functional unit 2 is enriched with a higher intelligence, because according to the invention, this embodiment according to Figure 2 is that all parts of the functional unit 3 are integrated in the functional unit 2.
  • Characteristic of this embodiment is that only one safe channel 37 is present because only one channel is passed from the position position 8 and the absolute measured values 43 are supplied via the secure channel 37 as secure data 40 of the control unit 5.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 3 substantially corresponds to the exemplary embodiment according to FIG. 2, except that it indicates that the positional position 9 is detected and calculated in the functional unit 1, while in the functional unit 2 "the positional position 1 determines the positional position 8 by calculation the incremental measured values 42 in conjunction with a start value 32 to the up / down counter 36 takes place.
  • Characteristic of the functional unit 4 is that the position positions 8 and 9 are detected and / or calculated independently of one another in a single component and fed to the control unit 5 as redundant, secure data 39, 40.
  • the embodiment of Figure 5 differs from the embodiment of Figure 1 in that a functional unit 1a receives the position transducer 6 and outputs the position position 8 as an absolute value.
  • a second position transducer 7 which operates independently of the position transducer 6.
  • the derivative of two absolute measurements of an optically coded disc was mentioned as an embodiment at the beginning of the drawing description.
  • the position transducer 6 then captures the one absolute value on the disk arranged in a track of the encoder disk, while the position converter 7 on the other track detects the absolute values of the encoder disk.
  • the positional position 8 is generated by the position transducer 6, while the positional position 16 is generated by the position transducer 7.
  • Both position values are again supplied as absolute values to the functional unit 2, which forwards the redundant absolute position values as secure data 39, 41 to the control unit 5 via two secure channels 37, 38.
  • the functional unit 2 connected as an interface is also integrated higher and has an arithmetic circuit for calculating the positional position 9 from the incremental measured values 42 in conjunction with the up / down counter 36 and the ADC 24.
  • Figure 6 shows in an analogous manner to Figure 5 only the inversion that in the functional unit 2 now the position position 8 is obtained by calculation from the incremental values, while the absolute position position 9 is detected by the position transducer 6 and output.
  • the embodiment of Figure 7 differs from the aforementioned embodiment in that overall the functional unit 1 is divided into three different functional units 1 a, 1 b and 1 c. While in Figure 5 and 6, the functional unit 1 was only divided into the functional units 1 a and 1 b, a division into the functional units 1 a, 1 b and 1 c is provided according to Figure 7.
  • each functional unit 1 a, 1 b, 1 c, 2 is assigned a separate component (ASIC) and then four modules are arranged in total on a circuit board and are electrically connected.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • This position 16 is still checked by a diagnosis 13.
  • the absolute position 16 is calculated from the sensor 1 1 and the position transducer 7 assigned there, and fed to the control unit 5 as secure data 41 via the secure channel 38.
  • the interface for the arrangement of the secure channels 37 and 38 is provided in the functional unit 2, but a higher integration of this functional unit 2 takes place in that starting from the position transducer 6 and the position position 9 determined there is now also a calculation of the position value from the incremental measured values 42 of the position transducer 6 in conjunction with a start value 32.
  • a signal processing 21 is still arranged, wherein in the embodiment according to Figures 5 and 6, a further signal conditioning 22 of the functional unit 1 b was assigned.
  • the embodiments according to Figures 5 to 7 are characterized in that a transmission is not only two secure channels 39, 40, but that a third secure channel 41 is added, which increases the security of data transmission even more because all secure data be checked on all three channels by the control unit 5.
  • the functional unit 1 is subdivided with the sub-functional unit 1 b and 1 c.
  • the functional unit 1b is then designed as a sensor block, while the functional unit 1c is designed as a signal processor block.
  • Such a division into a sensor block and into a signal processor block is advantageous because the functional unit 1c can be designed as a commercially available microprocessor whose costs are very low. It is therefore possible to use standardized components and to separate the sensor area with respect to the functional unit 1b from the signal processor area with respect to the functional unit 1c and functional unit 2.
  • Control unit CU 38 safe channel
  • Position transducers 40 secure data
  • Position position 2 42 incremental measured values0 sensor 43 absolute measured values1 sensor

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Description

Mehrkanaliger Drehwinkelgeber
Die Erfindung betrifft einen mehrkanaligen Drehwinkelgeber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist eine Vielzahl von Drehwinkelgebern unterschiedlichster Bauarten und Funktionen bekannt. Die Erfindung betrifft demnach Drehwinkelgeber, die nach dem optischen Abtastungsprinzip einer mehrkanaligen, codierten Scheibe arbeiten, aber auch Drehwinkelgeber, die kapazitiv oder induktiv oder magnetisch arbeiten.
Zur sicheren Übertragung der vom Drehwinkelgeber erzeugten Signale ist es bekannt, den Drehwinkelgeber mehrkanalig auszubilden. Dies bedeutet, dass die eine Art des Messsignals über einen ersten Kanal und über eine andere Art des Messsignals über einen 2. Kanal an eine Kontrolleinheit übertragen wird. Die Erfindung ist im Übrigen nicht auf einen zweikanaligen Drehwinkelgeber beschränkt. Die Erfindung betrifft deshalb auch Drehwinkelgeber, die mehr als 2 Kanäle zu Übertragung der Messdaten aufweisen. Lediglich der einfacheren Beschreibung wegen wird in der folgenden Beschreibung von einer zweikanaligen Messdaten-Übertragung ausgegangen, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Bei solchen Drehwinkelgeber steht bei der Art und der Verwendung der verwendeten Leiterplatte der Gesichtspunkt der Kosteneinsparung, des Bauplatzbedarfes und der sicheren Datenübertragung im Vordergrund.
Es ist bisher lediglich bekannt, bestimmte Funktion zu Bau- oder Funktionseinheiten eines Drehgebers auf einer Leiterplatte mit getrennten Bauteilen anzuordnen, was den Nachteil hat, dass die lediglich über die Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch miteinander verbundenen Bauteile mechanisch beschädigt werden können oder deren Kontaktierung unsicher ist, so dass eine Ableitung der Messesignale an eine nachgeschaltete Kontrolleinheit zu unsicheren Ergebnissen führen kann. Solche Bauteile sind in der Regel hoch-integrierte Bausteine (Chips), die als ASIC ausgebildet sind.
Die Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, die verschiedenen Funktionseinheiten eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei erhöhter Sicherheit der Datenübertragung eine Einsparung von Kosten und eine Minimierung des Bauplatzbedarfes der Leiterplatte des Drehwinkelgebers erfolgen kann.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Anspruches 1 gekennzeichnet.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass verschiedene Funktionseinheiten des Drehwinkelgebers zusammengefasst werden und dadurch ein höherer Integrationsstand ermöglicht wird, was im Sinne von Kosten und Platz eine bessere Lösung ermöglicht.
Insbesondere geht um einen zwei- oder mehrkanaligen Drehwinkelgeber, der dazu benutzt werden soll im Sinne von funktionaler Sicherheit den Antrieb einer sicheren Maschine zu gewährleisten. Es soll festgestellt werden, ob mögliche Fehler im kompletten System vorhanden sind. Das System besteht aus dem Drehwinkelgeber und der Maschine, z.B. einer Werkzeugmaschine oder eine andere Produktionsmaschine.
Ein nach der Erfindung angestrebtes, sicheres System soll erkennen, ob der Drehwinkelgeber falsche Informationen an die Kontrolleinheit übermittelt und dadurch ein unsicherer Zustand in der Gesamtmaschine entstehen würde. Es stehen deshalb zwei Kanäle zur Verfügung, die dann auf der Kontrollseite (CU= control unit) ausgewertet werden und mit bestimmten Vergleichmechanismen kann erkannt werden, dass einer der beiden Kanäle oder beide Kanäle korrupt oder fehlerhaft sind. 1. Ausführunqsbeispiel: Aufteilung in drei Funktionseinheiten
In einer ersten Ausführung besteht das sichere System nach der Erfindung aus drei Funktionseinheiten, wobei Funktionseinheit 1 und Funktionseinheit 3 die Sensorfunktionsgruppen sind, welche die beiden unabhängigen Kanäle realisieren. Die Funktionseinheit 2 ist ein Interface, das die Daten über beide voneinander unabhängige Kanäle zur Auswertung in die Kontrolleinheit übermittelt.
Wichtig bei dieser Ausführung und allen anderen Ausführungen ist, dass jede Funktionseinheit ein getrenntes Bauteil (z.B. in der Ausbildung als ASIC) ist und die genannten drei Bauteile bevorzugt auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind.
Bezogen auf das erste Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Trennung der beiden Kanäle bei der Meßwerterfassung und deren Aufbereitung in voneinander getrennten Bauteile (Funktionseinheit 1 und 3) erfolgt, wobei ein drittes Bauteil (Funktionseinheit 2) verwendet wird, das als blosses Interface lediglich die Weiterleitung der beiden Kanäle an die CU vornimmt.
2. und 3. Ausführungsbeispiel: Aufteilung in zwei Funktionseinheiten
In einer zweiten Ausführung besteht das sichere System nach der Erfindung aus zwei Funktionseinheiten, wobei Funktionseinheit 1 und Funktionseinheit 2 die Sensorfunktionsgruppen sind, welche die beiden unabhängigen Kanäle realisieren. Die Funktionseinheit 2 ist aber gleichzeitig als Interface ausgebildet, das diese Daten zur Auswertung an die Kontrolleinheit übermittelt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist in den Funktionseinheiten 1 und 2 jeweils eine Diagnostikeinheit implementiert.
Eine solche Diagnostikeinheit ist jeweils einem Meßwertkanal zugeordnet und führt eine Vielzahl von Prüfungen der auf diesem Kanal erfassten Messwerte durch. Hierunter fallen, z. B. Speicherteste oder Checksum-Berechnungen. Die singulare Untersuchung der Daten eine Kanals lässt noch nicht erkennen, welcher der Kanäle korrupt ist. Man kann nur erkennen, dass die Daten nicht stimmig sind. Mit dem Vergleich der beiden Kanäle erkennt man nur, dass die Daten nicht zusammenpassen.
Der Vergleich der beiden Kanäle findet in der CU statt, an der die beiden Kanäle zusammengeführt werden. Wird in der CU eine Abweichung der Daten des einen Kanals von den Daten des anderen Kanals erkannt, kommt es zu einer Abschaltung der Maschine bzw. die Maschine geht in den sicheren Zustand über. Dazu werden die Antriebe entweder stromfrei gesetzt oder Bremsen werden aktiviert, so dass keine gefahrbringende Bewegung mehr von der Maschine ausgehen kann.
Vorteil der Erfindung ist, dass keine Entscheidung in der CU stattfindet, welcher der Kanäle redundante Daten liefert und welcher nicht, sondern dass alles in einem einzigen Positionsmesssystem zusammengefasst ist und man deshalb auf außen liegende Sensoren und dergleichen verzichten kann.
Das gesamte mehrkanalige Meßwerterfassungssystem ist in einer einzigen Einheit - bevorzugt in einer einzigen Leiterplatte mit einer darauf installierten Anzahl von Funktionseinheiten, die als ASICs ausgebildet sind, integriert.
Es handelt sich also um eine mindestens zweikanalige Einheit, bei der zwei Kanäle zueinander redundant sind und zueinander redundante Daten liefern.
Der Unterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass beim zweiten Ausführungsbeispiel ein höherer Integrationsgrad erreicht wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel entfällt die separate Funktionseinheit 3. Diese Funktionseinheit 3 ist vielmehr in der Funktionseinheit 2 integriert. Wo beim ersten Ausführungsbeispiel die 3. Funktionseinheit als reines Durchleitungs-Interface ausgebildet war, sieht das zweite Ausführungsbeispiel eine höhere Integration vor, nämlich, dass in die 3. Funktionseinheit, die als Interface dient, nunmehr auch die 2. Funktionseinheit integriert ist. Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass man aus dem eigentlichen Sensor (der optisch, magnetisch, kapazitiv oder induktiv ausgebildet sein kann) zwei unterschiedliche Drehwinkel- oder Längen-Informationen gewinnt. Der eine Kanal ist den absoluten Messwerten und der zweite Kanal ist den inkrementalen Messwerten zugeordnet. Der inkrementale Kanal wird an den (Interface-)Funktionsblock 2 weitergeleitet und wird dort erst zu einer Lageinformation mit den nötigen Diagnoseinformationen aufbereitet.
Der Kanal 1 bleibt nach wie vor in der Funktionseinheit 1 integriert, der die Absolutsignalwerte liefert, und diese Information werden zusammen mit einer die Messwerte auswertenden Diagnose in der Funktionseinheit 1 erstellt. Die Informationen werden dann nach dem Black-Channel-Prinzip durch den Interface-Block (Funktionseinheit 2) hindurchgeleitet und zur Auswertung an die CU geleitet.
In jedem der Funktionseinheiten werden auf jeweils voneinander elektrisch getrennten Kanälen, der Positionswert des Drehwinkelgebers zweimal gebildet.
Damit ist sichergestellt, dass gleichartige Fehler auf den beiden Kanälen nicht unbemerkt ausgewertet werden. Aus diesem Grund werden erfindungsgemäß die beiden Meßwert-erfassenden Funktionsblöcke in getrennten ASICs implementiert.
Würde man hingegen die beiden Messwert erfassenden Funktionsblöcke in einem einzigen ASIC implementieren, können sich die beiden Funktionsblöcke in dem einzigen ASIC gegenseitig stören und beeinflussen.
Es besteht dann die Gefahr, dass gleichartige Fehlerquellen (Common course), entstehen, die unbemerkt zu einer Veränderung der Informationen führen, die nachher in der CU nicht mehr erkannt werden können.
Die Erfindung sieht deshalb vor, dass die Meßwerterfassung und die Diagnose in voneinander räumlich und elektrisch voneinander getrennten Bauteilen erfolgen. Es handelt sich also um zwei unabhängige Messwerterzeugungen. Die Auswertung der ersten Messwerterzeugung wird durch den zweiten Funktionsblock hindurchgeleitet, so dass die beiden Kanäle in der CU redundant ankommen und die gleichen Werte aufweisen.
Die Kontrolleinheit führt die Kontrolle des Antriebs durch und leistet eine sichere Auswertung, die erkennt, ob hier irgendwelche Fehler vorhanden sind. Sobald Fehler vorhanden sind, wird die nachgeschaltete Maschine abgeschaltet.
Beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ist kennzeichnend, dass der Kanal 2 jetzt in den Interface-Baustein hinein verlegt ist. Man achtet jedoch darauf, dass man weitgehend digitale Funktionalitäten benutzen kann, um den Kanal 2 zu bilden und damit nicht mehr auf die analoge Technologie eines typischen Sensorbasic-Bausteins angewiesen ist.
Die Erfindung liegt demnach darin, dass man den zweiten Funktionsblock der Meßwerterfassung und den Interface-Block in einer Einheit zusammenführt und dadurch den Interface-Block intelligenter macht und dort die Messwertauswertung und Messwertaufbereitung des zum ersten Kanal im 1. Funktionsblock redundanten Messwertes durchführt und die beiden Messwerte danach in der CPU vergleichen lässt. Dass heißt, der Interface-Baustein wird komplexer ausgebildet und erhält die Funktionen der Meßwerterfassung und Diagnose des zweiten Funktionsblocks.
4. Ausführungsbeispiel: Aufteilung in einer einzigen Funktionseinheit
Im dritten Ausführungsbeispiel werden die beiden zueinander redundanten Messwerte in jeweils einem Kanal in einem einzigen Bauteil (ASIC) zusammenge- fasst. Vorteil dieser Maßnahme ist eine wesentlich Einsparung von Platz und Raumbedarf und eine hohe Integrationsdichte.
5. und 6. Ausführungsbeispiel: Aufteilung der ersten Funktionseinheit in zwei
Funktionseinheiten Im 5. und 6. Ausführungsbeispiel erfolgt eine Aufspaltung der ersten Funktionseinheit in zwei Funktionseinheiten 1 a und 1 b, sowie Integration der Funktionseinheit 3 in den Interface-Baustein.
7. Ausführungsbeispiel: Aufspaltung der ersten Funktionseinheit in drei Funktionseinheiten 1a, 1 b und 1c, sowie Integration der Funktionseinheit 3 in den Interface-Baustein.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen:
Figur 1 : eine erste Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in drei Funktionsblöcke
Figur 2: eine Abwandlung der ersten Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in drei Funktionsblöcke
Figur 3: eine zweite Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in zwei Funktionsblöcke Figur 4: eine dritte Ausführung der Zusammenfassung der Meßwerterfassung in einem einzigen Funktionsblock
Figur 5: eine vierte Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in drei Funktionsblöcke
Figur 6: eine Abwandlung der vierten Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in drei Funktionsblöcke
Figur 7: eine fünfte Ausführung der Aufteilung der Meßwerterfassung in vier Funktionsblöcke
Anhand eines optischen Drehgebers soll zunächst als Ausführungsbeispiel die Funktion der Erfindung erläutert werden.
Es wird davon ausgegangen, dass eine Drehwelle mit einem zu messenden Objekt drehfest verbunden ist und die Drehwelle mit einer optischen Scheibe verbunden ist, welche eine optische Codierung trägt.
Es ist bekannt, die Scheibe so zu codieren, dass eine Spur die inkrementalen Messwerte ausgibt, währenddessen links und rechts von der inkrementalen Spur absolute Codierspuren vorhanden sind, über welche - unabhängig voneinander - Absolutmesswerte erfasst werden.
Die Erfassung erfolgt beispielsweise durch eine optische Ausleseeinheit, bei der mit einer ersten Erfassungseinrichtung die inkrementalen Messwerte erfasst werden, um mit zwei anderen Erfassungseinrichtungen (z. B. Fotodioden) die beiden unabhängig voneinander erfassten, jedoch gleichen Absolutwerte des Drehwinkels erfasst werden.
Es werden also unabhängig voneinander zwei zueinander redundante Absolutlagewerte des Positionsmessgebers erfasst und ein hierzu redundanter inkrementa- ler Lagewert. Der erste absolute Lagewert wird beispielsweise zur Berechnung der Lageposition 9 in Figur 1 verwendet, während der zweite, hierzu redundante, aber unabhängig vom ersten Lagewert erfasste zweite absolute Lagewert zur Berechnung der Lageposition 8 nach Figur 1 verwendet wird.
Statt der Ableitung von zwei zueinander redundanten, aber unabhängig hiervon gewonnenen absoluten Lagewerten reicht es nach Figur 1 auch aus, lediglich einen einzigen absoluten Lagewert in den Positionswandler 6 zu ermitteln, der über einen anderen Kanal auch den inkrementalen Lagewert ermittelt.
Der Sensor 10 nach Figur 1 besteht dem gemäß aus einem Positionswandler 6, der vorstehend als Ausleseeinheit einer optisch abgetasteten Codierscheibe beschrieben wurde, worauf die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
Es versteht sich von selbst, dass der Sensor 10 auch nach dem induktiven, kapazitiven oder magnetischen Prinzip arbeiten kann.
Wichtig ist, dass dem Sensor 10 der Positionswandler 6 zugeordnet ist, der über den inkrementalen Pfad 29 die inkrementalen Messwerte, die von der Funktionseinheit 1 die getrennte Funktionseinheit 3 einspeist und dort einer Signalaufbereitung 20 zuführt.
Die absoluten Messwerte werden über den Pfad 28 einer Logik 17 in der Funktionseinheit 1 eingespeist, und es wird dort ein Startwert auf dem Absolutpfad 30 erzeugt, der einen Auf- oder Abwärtszähler 36 ansteuert.
Es handelt sich hierbei um ein Quadratur-Encoder-Interface, das als Zähler aufgebaut ist und über den Pfad 30 einen Startwert von der Logik 17 erhält, in welche die Absolutlagewerte über den Pfad 28 eingespeist werden.
Der Auf-/Abwärtszähler 36 zählt somit die an der Signalaufbereitung 20 anliegenden inkrementalen Messwerte und speist diese über den Pfad 31 der Lageposition 8 ein, die hieraus einen absoluten Lagewert berechnet. Die Berechnung erfolgt über den Ausgang der Signalaufbereitung 20, die auf einen Intapolationsbaustein 19 einwirkt und andererseits über den Ausgang der Signalaufbereitung 20, die über einen Analog-Digital-Converter (ADC 24) die inkrementalen Werte digitalisiert, einer Überwachung 25 zuführt, die ihrerseits auf eine Diagnose 13 geschaltet ist, deren Ausgang in den Baustein zur Berechnung des Absolutlagewertes bei der Lageposition 1 einbezogen wird.
Wichtig ist also, dass getrennt von der Funktionseinheit 1 eine Funktionseinheit 3 angeordnet ist, in der aus den Inkrementalwerten, die von den in der Funktionseinheit 1 angeordneten Positionswandler 6 gewonnen wurden und dass aus diesen Inkrementalwerten wiederum absolute Werte errechnet werden, die demzufolge auf einem anderen Rechnungsweg zustande kamen, also vergleichsweise die in der Lageposition 9 erfassten redundanten absoluten Lagewerte.
Auch diesem Baustein der Lage-Position 2 ist eine Diagnose 12 zugeordnet und die Logik 17, an die optional noch ein Umdrehungszähler 26 (Multiturn) angeschlossen werden kann, um volle Umdrehungen zu erfassen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Abbildung 1 ist ferner wesentlich, dass die beiden Funktionseinheiten 1 und 3 auf unabhängigen Wegen zwei zueinander redundante Absolut-Lagewerte erzeugen, die auch unabhängig voneinander über jeweils sichere Kanäle 37, 38 durch eine als Interface ausgebildete Funktionseinheit 2 hindurchleiten.
Die Funktionseinheit 2 ist praktisch nur mit einer Diagnose 14 versehen und dient lediglich zur Ausbildung von zwei zueinander parallelen sicheren Kanälen 37, 38, ohne dass dort eine Rechenleistung angesiedelt ist. Demzufolge kann die Funktionseinheit 2 als kostengünstiger Baustein ausgebildet werden, der auf dem Markt als Rechen-Baustein zur Verfügung steht, und die gesamte Schaltung nach dem Ausführungsbeispiel der Abbildung 1 kann deshalb besonders kostengünstig aufgebaut werden.
Die Durchleitung durch die Funktionseinheit 2 in Form von zwei zueinander parallelen und funktional voneinander getrennten sicheren Kanälen 37, 38 führt dazu, dass über die sicheren Kanäle 37, 38 die voneinander getrennten sicheren Daten 39, 40 der Kontrolleinheit 5 zugeführt werden, die als Regelung und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist. Dort werden die in den Lagepositionen 8 und 9 erfassten absoluten Werte getrennt voneinander behandelt, gegebenenfalls einer Diagnose 15 unterworfen und miteinander verglichen.
Kommt es zu einer Abweichung der zueinander redundanten Lagepositionen 8, 9, dann schaltet die Kontrolleinheit 5 über einen nicht näher dargestellten Pfad die nachgeschaltete Maschine ab.
Das Ausführungsbeispiel 2 in der Abbildung 2 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Abbildung 1 insoweit, als dass komplett die Funktionseinheit 3 als getrennter ASIC-Baustein entfällt und stattdessen die Funktionseinheit 3 in der Funktionseinheit 2 als neue Funktionseinheit 2' integriert ist.
Damit wird der in der Abbildung 1 , im ersten Ausführungsbeispiel gezeigte Interface-Block der Funktionseinheit 2 mit einer höheren Intelligenz angereichert, denn erfindungsgemäß besteht nun dieses Ausführungsbeispiel nach Abbildung 2 darin, dass alle Teile der Funktionseinheit 3 in der Funktionseinheit 2 integriert sind.
Es gelten demzufolge für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen. Kennzeichnend für dieses Ausführungsbeispiel ist, dass lediglich nur noch ein sicherer Kanal 37 vorhanden ist, weil nur der eine Kanal von der Lageposition 8 hindurchgeleitet wird und die absoluten Messwerte 43 über den sicheren Kanal 37 als sichere Daten 40 der Kontrolleinheit 5 zugeführt werden.
Nachdem die Funktionseinheit 3 nach der Abbildung 1 nun in der Funktionseinheit 2' integriert ist, bedarf es des anderen sicheren Kanals 37 nicht mehr. Vielmehr erfolgt die Bildung der Lageposition 9 über die vorher anhand der Funktionseinheit 3 beschriebenen Bausteine, und am Ausgang der Lageposition 9 werden deshalb sichere Daten 39 der Kontrolleinheit 5 zugeleitet. Mit dem gegebenen Ausführungsbeispiel besteht der Vorteil, dass gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 1 ein höherer Integrationsgrad erzielt wird, dementsprechend auch geringerer Bauplatzbedarf vorhanden ist und lediglich statt dreier Funktionseinheiten nur noch zwei Funktionseinheiten vorhanden sind.
Das Ausführungsbeispiel nach der Abbildung 3 stimmt im Wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 2 überein, nur dass angegeben ist, dass in der Funktionseinheit 1 die Lageposition 9 erfasst und berechnet wird, während in der Funktionseinheit 2" die Lageposition 1 die Lageposition 8 durch Berechnung aus den inkrementalen Messwerten 42 in Verbindung mit einem Startwert 32 an den Auf-/Abwärtszähler 36 erfolgt.
Ansonsten gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen und dementsprechend auch die gleiche Beschreibung.
Im Ausführungsbeispiel nach Abbildung 4 ist vorgesehen, dass eine neuartige Funktionseinheit 4 geschaffen ist, die aus den Funktionseinheiten 1 und 2' der Abbildungen 2 und 3 gebildet ist.
Es ist also lediglich eine einzige Funktionseinheit vorhanden, die alle vorhergehenden Ausführungsbeispiele nach den Abbildungen 1 bis 3 in sich vereinigt.
Kennzeichnend für die Funktionseinheit 4 ist, dass in einem einzigen Baustein unabhängig voneinander die Lagepositionen 8 und 9 erfasst und/oder berechnet werden und als zueinander redundante, sichere Daten 39, 40 der Kontrolleinheit 5 zugeleitet werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Abbildung 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 1 dadurch, dass eine Funktionseinheit 1a den Positionswandler 6 aufnimmt und die Lageposition 8 als Absolutwert ausgibt.
Unabhängig von dem Positionswandler 6 ist jedoch ein zweiter Positionswandler 7 vorgesehen, der unabhängig von dem Positionswandler 6 arbeitet. Die Ableitung von zwei Absolut-Messwerten von einer optisch codierten Scheibe wurde als Ausführungsbeispiel zu Beginn der Zeichnungsbeschreibung erwähnt.
Bezogen auf dieses Ausführungsbeispiel erfasst dann der Positionswandler 6 den einen Absolutwert auf der Scheibe, der in einer Spur der Codierscheibe angeordnet ist, während der Positionswandler 7 auf der anderen Spur die Absolutwerte der Codierscheibe erfasst.
Es handelt sich also um zwei unabhängig voneinander arbeitende Positionswandler 6 und 7.
Dementsprechend wird von dem Positionswandler 6 die Lageposition 8 erzeugt, während von dem Positionswandler 7 die Lageposition 16 erzeugt wird.
Beide Lagewerte werden wiederum als Absolutwerte der Funktionseinheit 2 zugeführt, die über zwei sichere Kanäle 37, 38 die redundanten absoluten Lagewerte als sichere Daten 39, 41 an die Kontrolleinheit 5 weiterleitet.
Wichtig bei diesem Ausführungsbeispiel ist, dass auch die als Interface geschaltete Funktionseinheit 2 höher integriert ist und eine Rechenschaltung zur Berechnung der Lageposition 9 aus den inkrementalen Messwerten 42 in Verbindung mit dem Auf-/Abwärtszähler 36 und dem ADC 24 aufweist.
Die Abbildung 6 zeigt in analoger Weise zur Abbildung 5 lediglich die Umkehrung, dass in der Funktionseinheit 2 nunmehr die Lageposition 8 durch Berechnung aus den Inkrementalwerten gewonnen wird, während die absolute Lageposition 9 vom Positionswandler 6 erfasst und ausgegeben wird.
Ansonsten gelten für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen und deren Beschreibung.
Das Ausführungsbeispiel nach Abbildung 7 unterscheidet sich von dem vorgenannten Ausführungsbeispiel dadurch, dass insgesamt die Funktionseinheit 1 in drei unterschiedliche Funktionseinheiten 1 a, 1 b und 1 c unterteilt ist. Während in der Abbildung 5 und 6 die Funktionseinheit 1 lediglich in die Funktionseinheiten 1 a und 1 b unterteilt war, ist nach Abbildung 7 eine Aufteilung in die Funktionseinheiten 1 a, 1 b und 1 c vorgesehen.
Dies bedeutet, dass jeder Funktionseinheit 1 a, 1 b, 1 c, 2 ein eigener Baustein (ASIC) zugeordnet ist und insgesamt dann vier Bausteine auf einer Leiterplatte angeordnet sind und elektrisch verschaltet sind.
Wegen der Aufteilung der Funktionseinheit 1 in insgesamt drei Unterfunktionseinheiten 1 a, 1 b und 1 c ist es notwendig, in der Funktionseinheit 1 c ausgehend von der Signalaufbereitung 23 einen ADC 24 anzuschließen, der seine Signale über eine Logik 18 zur Berechnung des Absolutwertes der Lageposition 16 eingibt.
Diese Lageposition 16 wird noch von einer Diagnose 13 überprüft.
Es sind demzufolge auch zwei Sensoren 10, 1 1 vorhanden, genau wie dies bei den Abbildungen 5 und 6 der Fall war. Im Unterschied zu den Abbildungen 5 und 6 ist bei der Abbildung 7 jedoch der Sensor 1 1 in zwei unterschiedliche Funktionsblöcke 1 b und 1 c aufgeteilt.
Aus dem vom Sensor 1 1 und dem dort zugeordneten Positionswandler 7 wird demzufolge die absolute Lageposition 16 berechnet und über den sicheren Kanal 38 als sichere Daten 41 der Kontrolleinheit 5 zugeführt.
Ebenso wird in der Funktionseinheit 2 das Interface für die Anordnung der sicheren Kanäle 37 und 38 vorgesehen, wobei jedoch eine höhere Integration dieser Funktionseinheit 2 dadurch stattfindet, dass ausgehend von dem Positionswandler 6 und der dort ermittelten Lageposition 9 nunmehr auch eine Berechnung des Lagewertes aus den inkrementalen Messwerten 42 des Positionswandlers 6 in Verbindung mit einem Startwert 32 erfolgt.
In der Funktionseinheit 2 ist noch eine Signalaufbereitung 21 angeordnet, wobei im Ausführungsbeispiel nach den Abbildungen 5 und 6 eine weitere Signalaufbereitung 22 der Funktionseinheit 1 b zugeordnet war. Der ADC 24 wird benötigt, um eine Diagnose auszuführen, um nämlich festzustellen, ob die erfassten Sinus-Kosinus-Signale noch in einem gültigen Bereich liegen, so dass eine sichere Zählung gewährleistet ist. Dem ADC werden demzufolge die inkrementalen Werte übermittelt und nach dem Prinzip Sinus-Quadrat + Kosinus-Quadrat = konstant müssten die so erfassten inkrementalen Werte in einem bestimmten Fenster liegen. Dies wird durch den Überwachungsbaustein 25 festgestellt und einer Diagnose 13 mitgeteilt.
Die Ausführungsbeispiele nach den Abbildungen 5 bis 7 zeichnen sich dadurch aus, dass eine Übermittlung nicht nur über zwei sichere Kanäle 39, 40 erfolgt, sondern dass noch ein dritter sicherer Kanal 41 hinzukommt, der die Sicherheit der Datenübertragung noch zusätzlich erhöht, weil alle sicheren Daten auf allen drei Kanälen von der Kontrolleinheit 5 überprüft werden.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist die Funktionseinheit 1 mit der Unterfunktionseinheit 1 b und 1c aufgeteilt. Die Funktionseinheit 1 b ist dann als Sensorblock ausgebildet, während die Funktionseinheit 1c als Signalprozessorblock ausgebildet ist. Eine solche Aufteilung in einen Sensorblock und in einen Signalprozessorblock (Funktionseinheit 1c) ist günstig, weil die Funktionseinheit 1c als handelsüblicher Mikroprozessor ausgebildet sein kann, dessen Kosten sehr niedrig sind. Man kann also standardisierte Komponenten verwenden und den Sensorbereich bezüglich der Funktionseinheit 1 b von dem Signalprozessorbereich bezüglich der Funktionseinheit 1c und Funktionseinheit 2 voneinander trennen.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass Prinzip der Aufteilung nach Abbildung 7 in einen Sensorblock und in einen Signalprozessorblock auch bei der Funktionseinheit 1 a durchzuführen. In analoger Weise würde dann der Positionswandler 6 in einer einzigen Funktionseinheit angeordnet werden und der rechts daneben stehende Block würde dann als weitere Signalprozessoreinheit mit der Diagnose 12, der Lageposition 9, der Logik 17 und der Signalaufbereitung 20 als getrennter Signalprozessorblock ausgebildet sein. Die Erfindung verwendet im Übrigen für die Übermittlung der Daten auf den angegebenen Kanälen zur Einleitung in die Kontrolleinheit sogenannte sichere Protokolle. Jedem Datenblock, der übertragen wird, werden Prüfbits oder Schlüsselinformationen zugeordnet, so dass es in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein kann, dass entweder in der Funktionseinheit 1 oder den dieser Funktionseinheit untergeordneten Funktionseinheiten 1 a, 1 b, 1c und/oder der Funktionseinheit 2 ein Verschlüsselungsbaustein angeordnet ist, der verschlüsselte Daten über die vorher beschriebenen Kanäle sendet, die erst in der Kontrolleinheit 5 wieder entschlüsselt und verifiziert werden.
Zeichnungsleqende
Funktionseinheit 1 29 Pfad inkrementala Funktionseinheit 1 30 Pfad absolut
b Funktionseinheit 1 31 Pfad
c Funktionseinheit 1 32 Startwert
Funktionseinheit 2 34
' Funktionseinheit 2+ 35
Funktionseinheit 3 36 Auf-/Abwärtszähler
Funktionseinheit 37 sicherer Kanal
Kontrolleinheit CU 38 sicherer Kanal
Positionswandler 39 sichere Daten
Positionswandler 40 sichere Daten
Lage-Position 1 41 sichere Daten
Lage-Position 2 42 inkrementale Messwerte0 Sensor 43 absolute Messwerte1 Sensor
2 Diagnose
3 Diagnose
Diagnose
5 Diagnose a, b
6 Lage-Position 3
7 Logik
8 Logik
9 Interpolation
0 Signalaufbereitung 1
1 Signalaufbereitung 2
Signalaufbereitung 1 b
3 Signalaufbereitung 1 c
ADC
Überwachung
Umdrehungszähler 1 a
Umdrehungszähler 1 b
Pfad absolut

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers mit mindestens einer Leiterplatte, auf der ein oder mehrere Funktionseinheiten (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 2, 3, 4) als integrierte Bauteile angeordnet und miteinander verschaltet sind, wobei mindesten ein Positionswandler (6, 7) absolute und inkrementale Messwerte erzeugt, die jeweils über mindestens einen Kanal (37, 38) einer Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, welche als Regelungs- und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist und eine nachgeschaltete Maschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus mindestens drei Funktionseinheiten (1 , 2, 3) besteht, dass in einer ersten Funktionseinheit (1 ) der Positionswandler (6) angeordnet ist, der in dieser Funktionseinheit (1 ) absolute Lage-Positionswerte (9) erzeugt, die über einen ersten sicheren Kanal (37) durch eine als Interface geschaltete zweite Funktionseinheit (2) als erste sichere Daten (39) der Kontrolleinheit (5) zuführt und dass der Positionswandler (6) seine inkrementalen Messwerte einer dritten Funktionseinheit (3) zuleitet, die durch Umrechnung absolute Lage-Positionswerte (8) erzeugt und über einen zweiten sicheren Kanal (38) durch die zweite Funktionseinheit (2) hindurch als zweite sichere Daten (40) der Kontrolleinheit (5) zuführt, (Fig. 1 ).
2. Verfahren zum Betrieb eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers mit mindestens einer Leiterplatte, auf der ein oder mehrere Funktionseinheiten (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 2, 3, 4) als integrierte Bauteile angeordnet und miteinander verschaltet sind, wobei mindesten ein Positionswandler (6, 7) absolute und inkrementale Messwerte erzeugt, die jeweils über mindestens einen Kanal (37, 38) einer Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, welche als Regelungs- und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist und eine nachgeschaltete Maschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus mindestens zwei Funktionseinheiten (1 , 2) besteht, dass in einer ersten Funktionseinheit (1 ) der Positionswandler (6) angeordnet ist, der in dieser Funktionseinheit (1 ) absolute und inkrementale Positionswerte (42, 43) als erste Lage- Positionswerte (8 oder 9) erzeugt und dass diese Positionswerte (42, 43) über einen sicheren Kanal (37) durch eine zweite Funktionseinheit (2) als erste sichere Daten (39) der Kontrolleinheit (5) zugeführt werden und dass in der zweiten Funktionseinheit (2) aus den inkrementalen Messwerten der ersten Funktionseinheit (1 ) zweite Lage-Positionswerte (9 oder 8) errechnet werden und der Kontrolleinheit (5) als zweite sichere Daten (40) zugeführt werden, (Fig.
2. 3).
3. Verfahren zum Betrieb eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers mit mindestens einer Leiterplatte, auf der ein oder mehrere Funktionseinheiten (1 , 1 a, 1 b, 1c, 2, 3, 4) als integrierte Bauteile angeordnet und miteinander verschaltet sind, wobei mindesten ein Positionswandler (6, 7) absolute und inkrementale Messwerte erzeugt, die jeweils über mindestens einen Kanal (37, 38) einer Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, welche als Regelungs- und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist und eine nachgeschaltete Maschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus einer Funktionseinheit (4) besteht, in der der Positionswandler (6) angeordnet ist, der absolute und inkrementale Positionswerte (28, 29) erzeugt, welche in zueinander redundante Lage-Positionen (8, 9) umgerechnet werden, die auf zwei Kanälen als sichere Daten (39, 40) der Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, (Fig. 4).
4. Verfahren zum Betrieb eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers mit mindestens einer Leiterplatte, auf der ein oder mehrere Funktionseinheiten (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 2, 3, 4) als integrierte Bauteile angeordnet und miteinander verschaltet sind, wobei mindesten ein Positionswandler (6, 7) absolute und inkrementale Messwerte erzeugt, die jeweils über mindestens einen Kanal (37, 38) einer Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, welche als Regelungs- und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist und eine nachgeschaltete Maschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus mindestens drei Funktionseinheiten (1 a, 1 b, 2) besteht, dass in einer ersten Funktionseinheit (1 a) ein erster Positionswandler (6) angeordnet ist, der in dieser Funktions- einheit (1 a) absolute Lage-Positionswerte (9) erzeugt, die über einen ersten sicheren Kanal (37) durch eine als Interface geschaltete zweite Funktionseinheit (2) als erste sichere Daten (39) der Kontrolleinheit (5) zuführt und dass in einer zweiten Funktionseinheit (1 b) ein zweiter Positionswandler (7) angeordnet ist, der dritte absolute Lage-Positionen (16) erfasst und über einen dritten sicheren Kanal (38) der Kontrolleinheit 5 zuführt und dass in der als Interface geschalteten zweiten Funktionseinheit (2) eine Umrechnung der inkrementellen Positionswerte (42) aus der ersten Funktionseinheit (1 a) zu absoluten Lage- Positionswerten (9) erfolgt, die als zweite sichere Daten (40) der Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, (Fig. 5, 6).
5. Verfahren zum Betrieb eines mehrkanaligen Drehwinkelgebers mit mindestens einer Leiterplatte, auf der ein oder mehrere Funktionseinheiten (1 , 1 a, 1 b, 1 c, 2, 3, 4) als integrierte Bauteile angeordnet und miteinander verschaltet sind, wobei mindesten ein Positionswandler (6, 7) absolute und inkrementale Messwerte erzeugt, die jeweils über mindestens einen Kanal (37, 38) einer Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, welche als Regelungs- und Sicherheitsüberwachung ausgebildet ist und eine nachgeschaltete Maschine steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkelgeber aus mindestens vier Funktionseinheiten (1 a, 1 b, 1 c, 2) besteht, dass in einer ersten Funktionseinheit (1 a) ein erster Positionswandler (6) angeordnet ist, der in dieser Funktionseinheit (1a) absolute Lage-Positionswerte (9) erzeugt, die über einen ersten sicheren Kanal (37) durch eine als Interface geschaltete zweite Funktionseinheit (2) als erste sichere Daten (39) der Kontrolleinheit (5) zuführt und dass in einer zweiten Funktionseinheit (1 b) ein zweiter Positionswandler (7) angeordnet ist, der dritte absolute Lage-Positionen (16) erfasst und aufbereitet und an eine als Signalprozessor-Einheit ausgebildete dritte Funktionseinheit (1 c) zuführt, welche hieraus eine absolute Lage-Position (16) berechnet und über einen dritten sicheren Kanal (38) der Kontrolleinheit 5 zuführt und dass in der als Interface geschalteten zweiten Funktionseinheit (2) eine Umrechnung der inkrementellen Positionswerte (42) aus der ersten Funktionseinheit (1 a) zu absoluten Lage-Positionswerten (9) erfolgt, die als zweite sichere Daten (40) der Kontrolleinheit (5) zugeführt werden, (Fig. 7).
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