DE19730806A1 - Unit for signal evaluation for position sensor transmitters, especially for angle sensors - Google Patents

Unit for signal evaluation for position sensor transmitters, especially for angle sensors

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DE19730806A1
DE19730806A1 DE1997130806 DE19730806A DE19730806A1 DE 19730806 A1 DE19730806 A1 DE 19730806A1 DE 1997130806 DE1997130806 DE 1997130806 DE 19730806 A DE19730806 A DE 19730806A DE 19730806 A1 DE19730806 A1 DE 19730806A1
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signals
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Wolfgang Kosak
Rolf Kohler
Guenter Braun
Taskin Ege
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/06Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
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    • H03M1/22Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/28Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
    • H03M1/30Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding incremental

Abstract

The unit is for evaluation signals for transmitters. The transmitters deliver two signals (R,T) that are phase-shifted by approximately 90 deg , and which are set in relation to each in a logic system with at least an EXOR or an XOR function. The logic system includes a facility for signal delay, with at least one of the signals being delayed, for the forming of at least one time-delayed signal. EXOR and XOR gates carry out the respective logic functions. The signals of the angle transmitter are angle-dependent rectangular and phase-shifted through approximately 90 deg . The delayed XOR logic linking of the two signals may be provided as a software function.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern, insbesonders Winkelgebern nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device Signal evaluation with incremental encoders, in particular Angle encoders according to the genus of the main claim.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, Wege oder Winkel mit Hilfe von Inkrementalgebern zu bestimmen. Solche Winkelgeber weisen beispielsweise ein Inkrementrad mit gebrochener Umfangsstruktur auf, beispielsweise ein Zahnrad, das mit einer Welle umläuft und eine auf die Strukturänderung mit einer Änderung ihrer Ausgangsspannung reagierende Aufnehmereinheit, die dem Inkrementrad in vorgegebenem Abstand fest gegenüberliegt. Die Aufnehmereinheit umfaßt dabei zwei Aufnehmersysteme, die zueinander um eine viertel Periode der elektrischen Ausgangssignale räumlich versetzt sind. Bei Rotation des Inkrementrades gibt die Aufnehmereinheit zwei um 90° gegeneinander versetzte Rechtecksignale ab, aus deren zeitlichem Verlauf die Winkellage, die Drehrichtungserkennung oder die Drehzahl des Geberrades ermittelt werden kann. Ein solcher inkrementaler Weg- bzw. Winkelgeber ist beispielsweise aus der DE 05 35 10 651 bekannt. It is known to use paths or angles To determine incremental encoders. Such angle sensors have for example, an incremental wheel with a broken one Circumferential structure, for example a gear that with a wave revolves and one on the structural change with responding to a change in their output voltage Pickup unit that the increment wheel in predetermined Distance is firmly opposite. The pickup unit includes two transducer systems, one another by a quarter Period of the electrical output signals spatially offset are. When the increment wheel rotates, the Sensor unit two offset by 90 ° to each other Rectangular signals, from the temporal course of which Angular position, the direction of rotation detection or the speed of the Encoder wheel can be determined. Such an incremental Path or angle encoder is for example from the DE 05 35 10 651 known.  

Die Ermittlung der Winkellage bzw. der Drehrichtung erfolgt bei dem bekannten inkrementalen Winkelgeber mit Hilfe einer Auswerteschaltung, die zwei Komparatoren umfaßt und aus dem sinusförmigen Ausgangssignal der beiden Aufnehmer die gewünschten Rechtecksignale bildet. Diese Rechtecksignale werden einem logischen Gatter zugeführt, beispielsweise einem sogenannten EXKLUSIV-ODER-GATTER (EXOR bzw. XOR). Mit Hilfe eines solchen Gatters ist es möglich, aus den beiden Rechtecksignalverläufen ein Ausgangssignal zu gewinnen, das zur Winkelerfassung und zur Drehrichtungserkennung verwendet werden kann. Der bekannte inkrementale Winkelgeber hat zum Ziel, die Auflösung gegenüber herkömmlichen Winkelgebern zu verbessern. Maßnahmen zur Fehlererkennung bzw. zur Erkennung unzulässiger Signale werden bei dem bekannten Winkelgeber nicht getroffen.The angular position or the direction of rotation is determined in the known incremental angle encoder using a Evaluation circuit which comprises two comparators and from which sinusoidal output signal of the two sensors desired square wave forms. These square wave signals are fed to a logic gate, for example a so-called EXCLUSIVE-OR-GATE (EXOR or XOR). With With the help of such a gate it is possible to choose from the two Square waveforms to gain an output signal that used for angle detection and rotation direction detection can be. The well-known incremental encoder has Aim to increase the resolution compared to conventional angle encoders improve. Measures for error detection or for detection impermissible signals are in the known angle encoder not hit.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß fehlerhafte und ungültige Zählimpulse beider auszuwertender Signal vor der Weiterverarbeitung unterdrückt werden. Es kann somit in vorteilhafter Weise sichergestellt werden, daß ungültige Impulse sowohl im Richtungssignal als auch im Taktsignal unterdrückt werden. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in vorteilhafter Weise als einfache und kostengünstige Hardware- oder Softwarelösung möglich.The inventive device with the features of Claim 1 has the advantage that faulty and invalid counts of both signals to be evaluated further processing can be suppressed. It can therefore be in advantageously be ensured that invalid Pulses in both the direction signal and the clock signal be suppressed. The structure of the invention Setup is advantageous as simple and Inexpensive hardware or software solution possible.

Erzielt werden diese Vorteile, indem bei einer Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementgebern mit zwei Sensorelementen die beiden um etwa 90° phasenverschobenen rechteckförmigen Signale der Sensorelemente in logischen Mitteln zueinander in Bezug gesetzt werden und eines der beiden Rechtecksignale vor der Zuführung zu einem EXKLUSIV- OR-GATTER zeitverzögert wird. These benefits are achieved by using one facility for signal evaluation with increment encoders with two Sensor elements the two phase-shifted by about 90 ° rectangular signals of the sensor elements in logical Means are related to each other and one of the two square wave signals before being fed to an EXCLUSIVE OR-GATTER is delayed.  

Weitere Vorteile der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen erzielt. Vorteilhafterweise ist das EXOR-GATTER als Softwarelösung in einem Rechner integriert. Unter bestimmten Umständen kann es auch vorteilhaft sein, das EXOR-GATTER als logische Schaltung aufzubauen. Die sich ergebende Frequenzverdopplung gegenüber herkömmlichen Auswertemethoden ermöglicht in vorteilhafter Weise den Einsatz eines gröberen Gebers, der eine geringere Auflösung aufweist. Umfaßt der auszuwertende Rechner keinen eigenen Zähler und ist die Frequenz der auszuwertenden Signale nicht zu hoch, läßt sich besonders vorteilhaft eine reine Softwarelösung einsetzen.Further advantages of the invention are shown in the Measures specified in subclaims achieved. The EXOR-GATTER is advantageously in as a software solution integrated into a computer. In certain circumstances it can also be advantageous to use the EXOR-GATTER as a logical Build circuit. The resulting frequency doubling compared to conventional evaluation methods advantageously the use of a coarser encoder, the has a lower resolution. Includes the one to be evaluated Computer does not have its own counter and is the frequency of the signals to be evaluated not too high, can be particularly use a pure software solution.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Im einzelnen zeigt Fig. 1 grob schematisch die Einsatzmöglichkeit für einen Inkrementgeber als Winkelgeber. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen zugehörige Signalverläufe. In Fig. 5 ist eine Schaltungsrealisierung einer EXOR bzw. XOR- Verknüpfung mit verzögertem Takt vorgestellt, in Fig. 6 ist ein weiteres Schaltungsbeispiel für die Inkrementauswertung dargestellt, die beispielsweise auf einer Zusatzleiterplatte integriert sein kann und Fig. 7 zeigt einen Schaltungsvorschlag zur Erweiterung der Timereinheit zur Inkrementerfassung bei handelsüblichen Gebern mit takt- und phasenverschobenem Richtungssignal.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail in the following description. In particular, FIG 1 shows diagrammatically. Broadly the possibility of using for an incremental encoder as an angle encoder. Figs. 2, 3 and 4 illustrate associated waveforms. In Fig. 5 is a circuit implementation of an EXOR or XOR 7 is presented linkage with the delayed clock in Fig. 6, a further wiring diagram is shown for the Inkrementauswertung which may be, for example, integrated on an additional printed circuit board and Fig. Shows a circuit proposal to extend the Timer unit for increment detection in standard encoders with clock and phase-shifted direction signal.

Beschreibungdescription

In Fig. 1 ist schematisch ein Winkelgebersystem dargestellt, bei dem vorliegende Erfindung einsetzbar ist. Im einzelnen ist in Fig. 1 eine Geberscheibe mit 10 bezeichnet. Sie weist an ihrem Umfang Winkelmarken 11 sowie Lücken 12 auf und rotiert synchron mit einer Welle 13. Die Geberscheibe 10 wird mit Hilfe eines feststehenden Sensors 14 abgetastet. Der Sensor 14 umfaßt beispielsweise zwei Aufnehmer, die gegeneinander um einen vorgebbaren Winkel versetzt angeordnet sind. Mit diesen Aufnehmern werden zwei Signale erzeugt, die mit R und T bezeichnet sind. Die Signale R und T sind, zum Beispiel mittels geeigneter Pulsformerstufen bereits so aufbereitet, daß sie als Rechtecksignale vorliegen. Sie bilden die Oberfläche der Geberscheibe 11 ab und sind gegeneinander um etwa 90° bezogen auf die Signalperiode versetzt. Die Auswertung der Signale R und T erfolgt in einer Auswerteeinrichtung 15. Die Wandlung der Aufnehmersignale in Rechtecksignale erfolgt bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel bereits im Sensor 14, sie könnte jedoch auch in der Auswerteeinrichtung 15 erfolgen. Als Beispiel für ein solches Gebersystem wird ein Kurbelwellengeber in einem Kraftfahrzeug genannt, die rotierende Welle 13 ist dabei die Kurbelwelle und die Auswerteeinrichtung 15 das Steuergerät des Fahrzeugs.In Fig. 1, an angle encoder system is shown schematically, in which the present invention can be used. In detail, an encoder disk is designated by 10 in FIG. 1. It has angular marks 11 and gaps 12 on its circumference and rotates synchronously with a shaft 13 . The encoder disk 10 is scanned with the aid of a fixed sensor 14 . The sensor 14 comprises, for example, two sensors which are arranged offset from one another by a predeterminable angle. With these sensors two signals are generated, which are denoted by R and T. The signals R and T have already been processed, for example by means of suitable pulse shaping stages, in such a way that they are present as square-wave signals. They represent the surface of the encoder disk 11 and are offset from one another by approximately 90 ° with respect to the signal period. The signals R and T are evaluated in an evaluation device 15 . In the example shown in FIG. 1, the transducer signals are converted into square-wave signals already in the sensor 14 , but it could also take place in the evaluation device 15 . An example of such an encoder system is a crankshaft encoder in a motor vehicle, the rotating shaft 13 is the crankshaft and the evaluation device 15 is the control unit of the vehicle.

In Fig. 2 sind zwei ideale Signale des Winkelgebers 14 im störungsfreien Betrieb aufgetragen. Die beiden um ca. 90° phasenverschobenen Rechtecksignale, die mit R und T bezeichnet sind, werden in der Auswerteeinrichtung 15, beispielsweise einem Mikroprozessor ausgewertet. Die beiden Signale R und T stellen Richtungs- bzw. Taktsignale dar. In Zählern des Mikroprozessors wird bei jeder positiven Flanke des Taktsignales T gezählt. Ist das Richtungssignal gleich Null wird vorwärtsgezählt, bei Betrachtung der Fig. 2 von links nach rechts wird der Zählwert ZV bei jeder positiven Flanke um 1 erhöht. Ist das Richtungssignal R=1, wird rückwärts gezählt. Der zugehörige Zählerstand ist als ZR bezeichnet. Anhand der Zählerstände läßt sich im ungestörten Fall die Winkel- und Richtungsinformation gewinnen. In Fig. 2 two ideal signals of the angle encoder 14 are plotted in trouble-free operation. The two square-wave signals, which are phase-shifted by approximately 90 ° and are denoted by R and T, are evaluated in the evaluation device 15 , for example a microprocessor. The two signals R and T represent directional and clock signals. Counters of the microprocessor count on each positive edge of the clock signal T. If the direction signal is equal to zero, the device counts upwards, when looking at FIG. 2 from left to right, the count value ZV is increased by 1 on each positive edge. If the direction signal R = 1, counting down. The associated meter reading is referred to as ZR. On the basis of the counter readings, the angle and direction information can be obtained in the undisturbed case.

Treten Störungen in einem der beiden oder in beiden Signalen R und T des Winkelgebers auf, ergibt sich ein Signalverlauf wie er beispielhaft in Fig. 3 dargestellt ist. Solche Störungen treten insbesonders dann auf, wenn das abzutastende Geberrad sich nur sehr langsam dreht oder nahezu stillsteht. Es besteht dann die Möglichkeit, daß es kleine Relativbewegungen um eine Zähl-Flanke macht. Bei einer Lageregelung können Schwingungen um den Arbeitspunkt zu Fehlsignalen führen. Bei solchen Störungen kann der Fall auftreten, daß die Richtung unverändert bleibt, daß jedoch Flanken am Taktsignal entstehen, die irrtümlicherweise verarbeitet werden. Bei einer Störung auf dem anderen Signal können Richtungssignalflanken erzeugt werden, während sich das Taktsignal nicht verändert. Diese fehlerhaften Signale können ohne weitere Maßnahmen zu Fehlzählungen bei einer Taktsignalstörung führen. Richtungsstörungen sind üblicherweise unkritisch, da sie nicht an der Taktflanke liegen. Bei derzeit eingesetzten Winkelgebern ergeben sich bauartbedingt immer nur Flanken an einem Signal, während das andere unverändert ist.If interference occurs in one of the two or in both signals R and T of the angle encoder, a signal curve results as is shown by way of example in FIG. 3. Such faults occur in particular when the sensor wheel to be scanned rotates very slowly or is almost at a standstill. There is then the possibility that it will make small relative movements around a counting edge. With position control, vibrations around the operating point can lead to false signals. In the case of such disturbances, it can happen that the direction remains unchanged, but that there are edges on the clock signal which are processed in error. In the event of a fault on the other signal, directional signal edges can be generated while the clock signal does not change. These incorrect signals can lead to incorrect counts in the event of a clock signal disturbance without further measures. Directional disturbances are usually not critical since they are not on the clock edge. In the case of angle encoders currently used, there are only edges on one signal due to the design, while the other is unchanged.

Wie die in Fig. 3 eingetragenen Zählwerte ZV und ZR zeigen, führt die dargestellte Störung zu einer Fehlzählung. Der Zählerstand ZV bzw. ZR wird an der Stelle des Störsignales um 1 erhöht und beträgt dann 2, so daß nachfolgend jeweils ein zu hoher Zählerstand auftritt.As the count values ZV and ZR shown in FIG. 3 show, the disruption shown leads to an incorrect count. The counter reading ZV or ZR is increased by 1 at the point of the interfering signal and then amounts to 2, so that a too high counter reading occurs subsequently.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, die in den Fig. 5 bis 7 näher dargestellt ist, lassen sich Fehlzählungen durch gestörte Signale vermeiden. Dazu werden die Signale in einer Zusatzlogik, die Bestandteil der Signalauswerteeinrichtung 15 sein kann oder auch getrennt von dieser aufgebaut ist, aufbereitet. Die Zusatzlogik kann auch als Softwarelösung im Mikroprozessor der Auswerteeinrichtung 15 integriert sein. With the device according to the invention, which is shown in more detail in FIGS . 5 to 7, incorrect counts due to disturbed signals can be avoided. For this purpose, the signals are processed in additional logic, which can be part of the signal evaluation device 15 or is also constructed separately from the latter. The additional logic can also be integrated as a software solution in the microprocessor of the evaluation device 15 .

Unabhängig von der gewählten Lösung als Hardware- oder Softwarerealisierung wird in der Zusatzlogik ein zweites Signal gebildet, das in Fig. 4 als Signal R' bezeichnet wird. Zur Bildung dieses Zusatzsignales wird das Taktsignal T und das Richtungssignal R verwendet, wobei beide Signale EXKLUSIV-ODER verknüpft werden und somit eine neue Richtungsinformation bilden. Das so gebildete Signal ist mit R' bezeichnet. Wie in einem folgenden Ausführungsbeispiel gezeigt wird, könnte auch ein Signal T' gebildet werden. Wesentlich ist, daß bei der Bildung des Zusatzsignales, also beispielsweise R' eine Signalverzögerung durchgeführt wird.Regardless of the chosen solution as hardware or software implementation, a second signal is formed in the additional logic, which is referred to in FIG. 4 as signal R '. The clock signal T and the direction signal R are used to form this additional signal, both signals being EXCLUSIV-OR linked and thus forming new direction information. The signal thus formed is designated R '. As shown in a following embodiment, a signal T 'could also be formed. It is essential that a signal delay is carried out when the additional signal is formed, for example R '.

Im folgenden soll die in der Auswerteeinrichtung ablaufende Signalauswertung für die Signale nach Fig. 4 erläutert werden. In diesem Fall sind die beiden gegeneinander um ca. 90° phasenverschobenen Signale R und T wiederum mit Störungen behaftet. Zur problemlosen Auswertung wird das Signal R' erzeugt, die in der Auswerteeinrichtung, beispielsweise einem Rechner erhaltenen Zählerstände für Vorwärtsrichtung ZV und Rückwärtsrichtung ZR sind als Zahlen 1 bis 8 angegeben. Gezählt wird bei beiden Flanken des Taktsignales T. Deshalb wird auch gegenüber dem Stand der Technik eine doppelte Auflösung erhalten. Im selben Bereich, in dem im Beispiel gemäß Fig. 2 bis 4 gezählt wird, wird beim erfindungsgemäßen Beispiel bis 8 gezählt, es werden also acht Flanken verifiziert.The signal evaluation for the signals according to FIG. 4, which takes place in the evaluation device, will be explained below. In this case, the two signals R and T, which are phase-shifted relative to one another by approximately 90 °, are in turn subject to interference. For problem-free evaluation, the signal R 'is generated; the counter readings for the forward direction ZV and reverse direction ZR obtained in the evaluation device, for example a computer, are given as numbers 1 to 8. It is counted on both edges of the clock signal T. Therefore, a double resolution is obtained compared to the prior art. In the same area in which counting is carried out in the example according to FIGS. 2 to 4, in the example according to the invention up to 8 is counted, ie eight edges are verified.

Da das Signal R' minimal verzögert ist, gilt bei Auftreten der Flanke des Taktsignales noch der Wert des Signales R' vor der Flanke. R' ist, wie bereits ausgeführt, die verzögerte EXOR- bzw. XOR-Verknüpfung von Taktsignal T und Richtungssignal R. Das Signal R' wird zu einem Eingang des in der Auswerteeinrichtung implementierten Zählers Z geführt, welcher die Zählrichtung festlegt. Das Signal T ist das unverzögerte Taktsignal, welches zum Clock-Eingang eines Zählers führt, der bei beiden Flanken des Taktsignales T zählt.Since the signal R 'is minimally delayed, the following applies when it occurs the edge of the clock signal still the value of the signal R ' before the flank. As already stated, R 'is the delayed EXOR or XOR combination of clock signal T and Directional signal R. The signal R 'becomes an input of the counter Z implemented in the evaluation device led, which determines the counting direction. The signal T is  the undelayed clock signal, which to the clock input of a Counter that leads on both edges of the clock signal T counts.

Als Mikroprozessor, der die erfindungsgemäße Signalauswertung durchführen kann, kann beispielsweise ein Prozessor 80C167 eingesetzt werden. Die Signale werden dann auf den Eingang T6 geführt, wobei der Eingang T6IN als Takteingang, dem das Taktsignal T zugeführt wird und der Eingang T6EUD als Richtungseingang, dem das Richtungssignal R' zugeführt wird.As a microprocessor that the invention Can perform signal evaluation, for example Processor 80C167 can be used. The signals are then led to the input T6, the input T6IN as Clock input to which the clock signal T is fed and the Input T6EUD as a direction input to which the direction signal R 'is supplied.

Grundsätzlich wäre es auch möglich, statt des Signales R' das Taktsignal T zum Zähler zu verzögern. Es würde sich dann nur die umgekehrte Zählrichtung ergeben, welche durch einen Inverter oder Mode-Umschaltung leicht korrigierbar bzw. umkehrbar wäre. Idealerweise ist die XOR-Schaltung auf dem Rechner bzw. Mikroprozessor integriert.In principle, it would also be possible to replace the signal R ' to delay the clock signal T to the counter. Then it would only result in the reverse counting direction, which is indicated by a Inverter or mode switch easily correctable or would be reversible. Ideally, the XOR circuit is on the Integrated computer or microprocessor.

Da sich bei der erfindungsgemäßen Signalauswertung eine Frequenzverdoppelung ergibt, ist die Auflösung gegenüber dem Stand der Technik verbessert. Sollte keine höhere Auflösung gewünscht werden, kann ein gröberer Geber eingesetzt werden, der nur die halbe Anzahl von Impulsflanken liefert.Since there is a Frequency doubling results in the resolution compared to that State of the art improved. Shouldn't be a higher resolution a coarser encoder can be used, that only delivers half the number of pulse edges.

Ist auf dem für die Auswertung eingesetzten Rechner kein entsprechender Zähler vorhanden und ist die Frequenz der Signale nicht zu hoch, kann auch eine Softwarelösung zum Einsatz kommen. Beispiele für solche reine Softwarelösungen werden im folgenden noch gegeben. Die Grenze für den Einsatz einer reinen Softwarelösung liegt prozessortaktabhängig bei etwa 1 bis 5 KHz. Auf dem Rechner muß dabei jedoch zumindest ein flankenseitiger Interrupt vorhanden sein. Bei einer solchen reinen Softwarelösung wird das Signal R an ein statisches Eingangangssport geführt. Das Signal wird dann an einen flankensensitiven Inerrupteingang geführt, wobei Bedingung ist, daß der Interrupteingang für beide Richtungen flankensensitiv ist.Is none on the computer used for the evaluation corresponding counter is present and is the frequency of the Signals not too high, a software solution for Come into play. Examples of such pure software solutions are given below. The limit for use a pure software solution is included depending on the processor clock about 1 to 5 KHz. However, on the computer there must be at least one edge-side interrupt. At such a pure software solution, the signal R on static entrance sport led. The signal then turns on  led a flank sensitive Inerrupteingang, whereby The condition is that the interrupt input for both directions is edge sensitive.

Im folgenden werden zwei Softwarelösungen angegeben, mit denen eine EXKLUSIV-ODER-VERKNÜPFUNG der Takt- und Richtungssignale einschließlich der Verzögerung eines Signales möglich ist. Diese beiden Softwarelösungen ergeben als Nebeneffekt die bereits beschriebene Frequenzverdopplung. In einer dritten Softwarelösung wird eine Flankenauswertung ohne Frequenzverdoppelung beschrieben.
In the following two software solutions are specified, with which an EXCLUSIVE-OR-LINKING of the clock and direction signals including the delay of a signal is possible. As a side effect, these two software solutions result in the already described frequency doubling. A third software solution describes an edge evaluation without frequency doubling.

  • 1. Bei der Software-Lösung 1 erscheint das Signal T verzögert gegenüber dem Signal R', weil das Signal R' vor der IF-Abfrage gebildet wird.
    1. In software solution 1, signal T appears delayed compared to signal R 'because signal R' is formed before the IF query.
  • 2. Bei der Software-Lösung 2, welche der Verzögerung des Signales R' entspricht. Hierbei muß jedoch das Signal R' schon einmal vorab ohne Interrupt gebildet werden.
    2. In the software solution 2 , which corresponds to the delay of the signal R '. In this case, however, the signal R 'must be formed in advance without an interrupt.
  • 3. Software-Lösung 3 ohne Frequenzverdopplung
    3. Software solution 3 without frequency doubling

In Fig. 5 ist eine Schaltungsanordnung als Hardwarerealisierung der XOR-Verknüpfung mit verzögertem Takt dargestellt. Diese Schaltungsanordnung umfaßt die beiden Eingänge E1 und E2, über die das Richtungssignal R und das Taktsignal T zugeführt werden. Die beiden Eingänge sind über je ein Eingangsfilter mit den Widerständen R1 und R2 sowie den Kondensatoren C1 und C2 mit dem eigentlichen XOR-GATTER verbunden. Die beiden Eingangsfilter sind dabei vorzugsweise identisch aufgebaut. Am Ausgang des XOR-GATTERS XOR1 entsteht das Signal R'.In Fig. 5, a circuit arrangement as hardware implementation of the XOR operation is shown with a delayed clock. This circuit arrangement comprises the two inputs E1 and E2, via which the direction signal R and the clock signal T are supplied. The two inputs are each connected to the resistors R1 and R2 and the capacitors C1 and C2 to the actual XOR-GATTER via an input filter. The two input filters are preferably constructed identically. The signal R 'arises at the output of the XOR-GATE XOR1.

Die Verzögerung des Taktsignales wird mit Hilfe eines zweiten Filters, das den Widerstand R3 und den Kondensator C3 umfaßt, erhalten. Dieses Filter ist mit dem Eingangsfilter des Eingangs 2 verbunden und führt auf ein weiteres XOR-GATTER XOR2, das als Impulsformer geschaltet ist. Am Ausgang dieses XOR-GATTERS XOR2 wird das verzögerte Taktsignal T' erhalten.The delay of the clock signal is obtained with the aid of a second filter, which comprises the resistor R3 and the capacitor C3. This filter is connected to the input filter of input 2 and leads to another XOR-GATTER XOR2, which is connected as a pulse shaper. The delayed clock signal T 'is obtained at the output of this XOR-GATE XOR2.

Die Verzögerung des Taktes hat sich gegenüber der Verzögerung des Richtungssignales als günstiger erwiesen, da dadurch zu hohe Frequenzen automatisch ausgefiltert werden. Das Richtungssignal R ist schneller und daher richtig, falls eine Taktflanke das Filter passiert. Die Verzögerung könnte auch auf eine andere Weise realisiert werden, nämlich indem das Richtungssignal mit einer frühen Phase des Prozessortaktes abgetastet wird als das Taktsignal.The delay of the clock has changed compared to Delay of the direction signal proved to be more favorable because This automatically filters out frequencies that are too high. The direction signal R is faster and therefore correct if  a clock edge passes the filter. The delay could be can also be realized in another way, namely by the direction signal with an early phase of Processor clock is sampled as the clock signal.

In Fig. 6 ist eine weitere Schaltungsanordnung als Hardwarerealisierung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung kann beispielsweise auf einer Zusatzleiterplatte aufgebaut sein.In FIG. 6, a further circuit arrangement is shown as a hardware implementation. This circuit arrangement can be constructed, for example, on an additional printed circuit board.

Der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung werden die beiden Signale T und R über die Eingänge E3 und E4 zugeführt. Die beiden Eingänge E3 und E4 liegen über je einen Widerstand R4 bzw. R5 an der Versorgungsspannung VCC. Zwischen den Eingängen 4 und 5 und Masse liegt der Kondensator C4 bzw. C5.The two signals T and R are fed to the circuit arrangement shown in FIG. 6 via the inputs E3 and E4. The two inputs E3 and E4 are each connected to the supply voltage VCC via a resistor R4 or R5. The capacitor C4 and C5 is located between the inputs 4 and 5 and ground.

Zur Filterung der Eingangssignale dienen der Widerstand R6 und der Kondensator C6 sowie der Widerstand R7 und der Kondensator C7. Die Weiterverarbeitung der Signale erfolgt in den Schwellwertschaltern S1 und S2. Die beiden Schwellwertschalter S1 und S2 führen auf ein XOR-GATTER XOR3 an dessen Ausgang das Signal R' abgreifbar ist. Zwischen dem Ausgang des XOR-GATTERS S2 und Masse liegt ein Kondensator C9. Die Schwellwertstufe S1 führt über den Widerstand R6 zu einem Ausgang, an dem das Signal T' abgreifbar ist. Zwischen dem Ausgang und Masse liegt ein Kondensator C8.Resistor R6 is used to filter the input signals and capacitor C6 and resistor R7 and Capacitor C7. The signals are further processed in the threshold switches S1 and S2. The two Threshold switches S1 and S2 lead to a XOR-GATTER XOR3 the signal R 'can be tapped at its output. Between the The output of the XOR-GATTERS S2 and ground is a capacitor C9. The threshold level S1 leads via the resistor R6 an output at which the signal T 'can be tapped. Between a capacitor C8 is connected to the output and ground.

Mit der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung läßt sich ein Signal R1 erzeugen, das als XOR-Verknüpfung der gefilterten Signale T und R entsteht.With the circuit arrangement shown in FIG. 6, a signal R1 can be generated, which arises as an XOR combination of the filtered signals T and R.

Ein Schaltungsbeispiel zur Erweiterung einer herkömmlichen prozessorgesteuerten Timereinheit (T3/T6) zur Inkrementerfassung von Gebern mit takt- und phasenverschobenem Richtungssignal ist in Fig. 7 dargestellt. Die zugehörigen Tabellen zeigen wesentliche Zusammenhänge bezüglich der Auswahl der auszuwertenden Flanken und der Zählrichtung.A circuit example for the expansion of a conventional processor-controlled timer unit (T3 / T6) for increment detection of encoders with a clock and phase-shifted direction signal is shown in FIG. 7. The associated tables show essential relationships with regard to the selection of the edges to be evaluated and the counting direction.

Die Fig. 7 zeigt eine an sich bekannte Timereinheit mit dem EXOR-Gatter EXOR4, die um die Umschaltmittel S4 sowie die zugehörigen Eingänge bzw. Verbindungen ergänzt ist. Die Eingänge TxIN, TxEUD sowie der Ausgang TxOUT sind folgendermaßen beschaltet:
FIG. 7 shows a timer unit known per se with the EXOR gate EXOR4, which is supplemented by the switching means S4 and the associated inputs or connections. The inputs TxIN, TxEUD and the output TxOUT are connected as follows:

für x = 3 bzw. x = 6.for x = 3 or x = 6.

Das Signal T wird dabei über TxIN zugeführt, R liegt an TxEUD. R' entsteht am Ausgang des Multiplexers MUX und wird dem Zähler Z zum Aufwärts- (Up) oder Abwärtszählen (Down) zugeführt. Die Verzögerung des Signals von T nach T' erfolgt durch zeitlich versetztes Abtasten der Eingänge des Zählers Z (Core Timer Tx) durch den Prozessortakt. Zur Flankenauswahl dient die als Edge Select ES bezeichnete Einheit, der das Signal T zugeführt wird und die über TxI ebenso wie die Schaltmittel S4 angesteuert wird.The signal T is supplied via TxIN, R is present TxEUD. R 'arises at the output of the multiplexer MUX and is the counter Z for counting up (Up) or down (Down) fed. The signal is delayed from T to T ' by sampling the inputs of the counter at different times Z (Core Timer Tx) by the processor clock. For Edge selection is used as the Edge Select ES Unit to which the signal T is supplied and which via TxI just as the switching means S4 is controlled.

Tabellen Tables

Claims (7)

1. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern, insbesonders Winkelgebern, die zwei um etwa 90° phasenverschobene Signale (R, T) liefern, die in logischen Mitteln mit wenigstens einer (EXOR- bzw. XOR-Funktion) zueinander in Bezug gesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Mittel Mittel zur Signalverzögerung umfassen, mit denen wenigstens eines der Signale (R, T) verzögert wird, zur Bildung des Signals (R') oder (T').1. Device for signal evaluation in incremental encoders, in particular angle encoders, which supply two signals (R, T) which are phase-shifted by approximately 90 ° and which are related to one another in logical means with at least one (EXOR or XOR function), characterized that the logic means comprise means for signal delay, with which at least one of the signals (R, T) is delayed, to form the signal (R ') or (T'). 2. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementgebern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte XOR-Ver­ knüpfung der beiden Signale (T) und (R) als Softwarefunktion ausgestaltet ist.2. Device for signal evaluation in incremental encoders Claim 1, characterized in that the delayed XOR Ver linking the two signals (T) and (R) as Software function is designed. 3. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte XOR-Verknüpfung der beiden Signale mit Hilfe einer Schaltungsanordnung realisiert wird.3. Device for signal evaluation with incremental encoders according to claim 1, characterized in that the delayed XOR combination of the two signals using a Circuit arrangement is realized. 4. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale (T) und (R) Takt- bzw. Richtungssignale sind. 4. Device for signal evaluation with incremental encoders according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the signals (T) and (R) clock or Direction signals are.   5. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die XOR-Schal­ tung sowie die übrigen logischen Mittel in einem einzigen Rechner integriert sind.5. Device for signal evaluation in incremental encoders according to claim 3 or 4, characterized in that the XOR scarf as well as the other logical means in one only computers are integrated. 6. Einrichtung zur Signalauswertung bei Inkrementalgebern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Mittel Zähler umfassen, die bei vorgebbaren Flanken oder bei beiden Flanken des Tastsignales ihren Zählerstand um 1 verändern.6. Device for signal evaluation in incremental encoders according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the logical means comprise counters, which with predeterminable flanks or with both flanks of the Touch signals change their counter reading by 1. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal R' die Zählrichtung des Zählers festlegt.7. Device according to claim 6, characterized in that the signal R 'determines the counting direction of the counter.
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