DE19548385C2 - Method for determining the angular position of an axis of rotation of an object by a computer - Google Patents
Method for determining the angular position of an axis of rotation of an object by a computerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei dem es möglich ist, aus zwei von zwei Richtungssensoren gelieferten sinusförmigen Signalen eine absolute Winkelposition einer Drehachse zu er mitteln, dessen Wert zwischen 0° und 360° liegt.The invention relates to a method in which it is possible from two sinusoidal sensors supplied by two direction sensors Signals to an absolute angular position of an axis of rotation average with a value between 0 ° and 360 °.
Hierbei sind die Richtungssensoren derart ausgestaltet, daß sie jeweils als Ausgangssignal abhängig von der Winkelpositi on der zu bewertenden Drehachse ein sinusförmiges Signal auf weisen.The direction sensors are designed such that each as an output signal depending on the angular position a sinusoidal signal on the axis of rotation to be evaluated point.
Die Bestimmung einer Winkelposition an der Drehachse ist in vielen technischen Anwendungsgebieten von großer Bedeutung.The determination of an angular position on the axis of rotation is in many technical areas of great importance.
Beispiele für Anwendungsgebiete liegen in dem Automobilbe reich, bei dem es zum Beispiel nötig ist, die Position der Kurbelwelle oder auch der Nockenwelle, weiterhin die Position des Getriebes zu messen oder auch ein kontaktloses Potentio meter zu verwirklichen.Examples of application areas are in the automotive industry rich, where it is necessary, for example, the position of the Crankshaft or the camshaft, the position continues of the gearbox or a contactless potentio to realize meters.
Die Bestimmung von einer Winkelposition einer Drehachse eines Gegenstandes ist jedoch auch in anderen technischen Gebieten von erheblicher Bedeutung, so auch in dem Bereich von Werk zeugmaschinen. Weiterhin ist dieses Verfahren in allen tech nischen Gebieten anwendbar, in denen es gilt, eine Winkelpo sition einer Drehachse eines Gegenstandes zu messen.The determination of an angular position of an axis of rotation of a However, the subject is also in other technical fields of considerable importance, also in the area of work machine tools. Furthermore, this process is in all tech niche areas where an angular position applies sition of an axis of rotation of an object to measure.
Aus DE 32 01 005 ist eine Einrichtung zur Fehlerkorrektur bei Positionsmeßsystemen bekannt. Hierbei wird zur Messung der Relativlage zweier Objekte die Teilung eines Maßstabes, der mit einem Objekt verbunden ist von einer Abtasteineinheit ab geta stet, die mit dem anderen Objekt verbunden ist. Dabei werden Korrekturspuren auf einer magnetischen Folie aufgetragen. Weiterhin werden in dieser Einrichtung Hallelemente einge setzt.DE 32 01 005 describes a device for error correction Position measuring systems known. This is used to measure the Relative position of two objects the division of a scale, the is connected to an object from a scanning unit geta which is connected to the other object. In doing so Correction traces applied on a magnetic foil. Hall elements are also used in this device puts.
Diese Einrichtung bedeutet zusätzlich zu den ohnehin nötigen Richtungssensoren einen erheblichen zusätzlichen Aufwand durch zusätzliche Korrekturspuren sowie die Hallelemente.This facility means in addition to the ones necessary anyway Direction sensors a considerable additional effort due to additional correction tracks and the Hall elements.
Weiterhin wird bei dem in der bekannten Einrichtung durchge führten Meßverfahren das von dem Richtungssensor gelieferte Sinus-Cosinussignal in ein digitales Signal umgewandelt. Dies erfolgt mehrere tausend Mal pro Umdrehung.Furthermore, in the known device performed measurement procedures that supplied by the direction sensor Sine-cosine signal converted into a digital signal. This occurs several thousand times per revolution.
Dieses ist für den Fall, daß man nur eine Periode über 360° vermessen will, nicht einsetzbar.This is in the event that you only have a period over 360 ° wants to measure, not usable.
Das gleiche gilt für die bekannte magnetische Längen- oder Winkelmeßeinrichtung, die in DE 32 14 794 beschrieben ist.The same applies to the known magnetic length or Angle measuring device, which is described in DE 32 14 794.
Aus DE 40 29 828 A1 ist eine Drehwinkelerfassungseinheit be kannt, bei der aus zwei phasenverschobenen Cosinussignalen zur Ermittlung eines Winkels der Winkelbereich von 0° bis 360° in vier Bereiche aufgeteilt wird. Die Aufteilung erfolgt derart, daß zu Beginn des Verfahrens eine Normierung der Co sinussignale durchgeführt wird. Für die normierten Cosi nussignale wird ein Vergleich derer Beträge durchgeführt. An schließend wird für eines der beiden Cosinussignale geprüft, ob der Wert des jeweiligen Cosinussignals größer ist als Null. Abhängig von den zwei Vergleichen wird ein Winkelbe reich ausgewählt, der zur Drehwinkelermittlung verwendet wird.DE 40 29 828 A1 discloses a rotation angle detection unit knows, from two phase-shifted cosine signals to determine an angle the angle range from 0 ° to 360 ° is divided into four areas. The division takes place such that a standardization of the Co sinusoidal signals is performed. For the standardized Cosi a comparison of their amounts is carried out. On finally one of the two cosine signals is checked, whether the value of the respective cosine signal is greater than Zero. Depending on the two comparisons, an Winkelbe rich selected, which is used to determine the angle of rotation becomes.
Ein Nachteil dieses Verfahrens ist vor allem darin zu sehen, daß eine Normierung der Cosinussignale zu Beginn des Verfah rens erforderlich ist.One disadvantage of this method is that that normalization of the cosine signals at the beginning of the process rens is required.
Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Winkelposition einer Drehachse eines Ge genstandes durch einen Rechner anzugeben, welches die im vo rigen genannten Nachteile der bekannten Meßeinrichtungen ver meidet.The invention is therefore based on the problem of a method to determine the angular position of an axis of rotation of a Ge to specify the object by means of a computer which mentioned disadvantages of the known measuring devices ver avoids.
Das Problem wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The problem is solved by the method according to claim 1 solved.
Hierbei werden zwei voneinander phasenverschobene sinusförmi ge Signale von zwei um etwa 90° versetzte, nebeneinander an geordnete Richtungssensoren ausgewertet.Two sinusoidal phases are shifted from each other signals from two offset by approximately 90 °, side by side ordered directional sensors evaluated.
Damit ergibt sich auch für die Phasenverschiebung der zwei von den Richtungssensoren gemessenen sinusförmigen Signale eine Verschiebung von etwa 90°. This also results in the phase shift of the two sinusoidal signals measured by the direction sensors a shift of about 90 °.
Diese zwei sinusförmigen Signalverläufe werden innerhalb ei ner Periode von 0 bis 360° weiter verarbeitet.These two sinusoidal waveforms are within egg ner period from 0 to 360 ° further processed.
Das gesamte Intervall von 0° bis 360° wird nun in mindestens vier Bereiche aufgeteilt, in denen jeweils einer der beiden sinusförmigen Signalverläufe als näherungsweise linear be trachtet wird.The entire interval from 0 ° to 360 ° is now at least divided into four areas, each one of the two sinusoidal waveforms as approximately linear is sought.
Abhängig von den Amplitudenwerten der beiden sinusförmigen Signalverläufe für eine zu bestimmende Winkelposition der Drehachse des Gegenstandes wird nun ein relativer Winkel in einem der mindestens vier Bereiche ermittelt.Depending on the amplitude values of the two sinusoidal ones Waveforms for an angular position to be determined The axis of rotation of the object is now a relative angle in one of the at least four areas.
Dies erfolgt durch Phasenanpassung und Betragsanpassung einer zuvor ermittelten und gespeicherten Umkehrfunktion eines all gemeinen sinusförmigen Signals. Aus dem relativen Winkel wird unter Berücksichtigung des gewählten Bereichs nunmehr in ei nem letzten Schritt die absolute Winkelposition der Drehachse ermittelt.This is done by adjusting the phase and adjusting the amount of a previously determined and stored reversal function of an all common sinusoidal signal. The relative angle becomes considering the selected area now in egg In the last step, the absolute angular position of the axis of rotation determined.
Der erhebliche Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, daß eine einmalige Ermittlung der Werte einer Umkehrfunktion nur eines Teils eines allgemeinen sinusförmigen Signals, nämlich einem näherungsweise linearen Teilbereich des sinusförmigen Signals entsprechend den gewählten Bereichen, ausreicht.The significant advantage of the process can be seen in the fact that a one-time determination of the values of an inverse function only part of a general sinusoidal signal, namely an approximately linear section of the sinusoidal Signals corresponding to the selected ranges, is sufficient.
Es ist vorteilhaft, eine obere Schranke sowie eine untere Schranke aus den Schnittpunkten der beiden phasenverschobenen sinusförmigen Signale zu bestimmen. Der jeweilige Bereich, der als Angabe zur entsprechenden Phasen- und Betragsanpas sung verwendet wird, ergibt sich dann aus der einfachen Ab frage, ob jeweils ein erstes sinusförmiges Signal oder ein zweites sinusförmiges Signal über einer oberen Schranke oder unter der unteren Schranke liegt.It is advantageous to have an upper bound as well as a lower one Barrier from the intersection of the two out of phase to determine sinusoidal signals. The respective area as an indication of the corresponding phase and amount adjustments solution is then derived from the simple Ab ask whether a first sinusoidal signal or a second sinusoidal signal over an upper bound or is below the lower bound.
Die Ermittlung des absoluten Winkels erfolgt nun ausgehend von den nur einmal zuvor ermittelten Werten der Umkehrfunkti on. Es ist nicht nötig, bei jeder Bestimmung der Winkelposi tion aufs neue die Umkehrfunktionen der von den Richtungssen soren gelieferten sinusförmigen Signale jeweils neu zu ermit teln. Dies spart erheblich die benötigte Rechenzeit bei dem durch den Rechner ausgeführten Verfahren sowie erheblichen Speicherplatzbedarf, da ja auch nur ein Teil einer Umkehr funktion eines allgemeinen sinusförmigen Signalverlaufs ge speichert werden muß.The absolute angle is now determined starting from from the values of the reversal function determined only once on. It is not necessary with every determination of the angular position tion again the reverse functions of those of the direction sensors sensors delivered sinusoidal signals each teln. This saves considerably the computing time required for the procedures performed by the computer as well as significant Storage space required, since it is only part of a reversal function of a general sinusoidal waveform ge must be saved.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous further developments of the method according to the invention result from the subclaims.
Hierdurch wird das erfindungsgemäße Verfahren weiter verein facht und damit der Rechenzeitbedarf weiter reduziert.As a result, the method according to the invention is further combined times and thus further reduces the computing time requirement.
Es ist vorteilhaft, feste, einfache Kriterien zur Auswahl des jeweiligen Bereichs abhängig von dem aktuellen Wert des er sten sinusförmigen Signals und des zweiten sinusförmigen Si gnals zu verwenden. Durch diese Vorgehensweise wird der Re chenzeitbedarf zur Durchführung des Verfahrens weiter redu ziert.It is advantageous to have fixed, simple criteria for choosing the respective range depending on the current value of the most sinusoidal signal and the second sinusoidal Si gnals to use. By doing so, the Re further reduction in the time required to carry out the method graces.
Ferner ist es vorteilhaft, die Umkehrfunktion des mindestens einen näherungsweise linearen Teils eines allgemeinen sinus förmigen Signals durch Summenbildung von tangential an den jeweilgen Kurvenpunkt gelegten Geradengleichungen zu bestim men.It is also advantageous to reverse the function of the at least an approximately linear part of a general sine shaped signal by summation of tangential to the to determine the respective straight line equations men.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Umkehrfunktion durch Be rechnung einzelner Werte zu ermitteln und die ermittelten Werte in Tabellenform zu speichern. Durch Bildung dieser "Look-up-Table" wird eine erhebliche Reduktion des Rechen zeitbedarfs erreicht.It is also advantageous to use Be calculation of individual values and the determined Store values in tabular form. By forming this "Look-up table" will significantly reduce the rake time required.
Sind anwendungstypische Abweichungen der von den Richtungs sensoren real gelieferten sinusförmigen Signale bekannt, ist es vorteilhaft, diese schon bei der Ermittlung der Umkehr funktion zu berücksichtigen und zu kompensieren.Are application-typical deviations from the direction sensors actually delivered sinusoidal signals is known it is advantageous to do this when determining the reversal function to be taken into account and compensated for.
Es ist möglich, daß der Rechner, bei einem einmaligen Umlauf der Winkelposition von 0°-360°, sich die Kriterien zur Bil dung der Bereiche und die Parameter der Umkehrfunktion selbst ausmißt, und sich somit selbst kalibriert.It is possible that the computer, with a single circulation the angular position from 0 ° -360 °, the criteria for bil the areas and the parameters of the inverse function itself measures, and thus calibrates itself.
Um negative Werte bei der Ermittlung der Winkelposition zu vermeiden ist es weiterhin vorteilhaft, zu der Umkehrfunktion einen Offsetwert zu addieren, der später bei der Berechnung des absoluten Winkels ρabs wieder berücksichtigt wird.In order to avoid negative values when determining the angular position, it is also advantageous to add an offset value to the inverse function, which will later be taken into account when calculating the absolute angle ρ abs .
Zur Erhöhung der Genauigkeit des Verfahrens ist eine Tempera turkompensation, die für die einzelnen Richtungssensoren durchgeführt wird, vorteilhaft.To increase the accuracy of the procedure is a tempera door compensation for the individual direction sensors is carried out advantageously.
Zur Erhöhung der Genauigkeit der gelieferten Ergebnisse ist es vorteilhaft, das erste sinusförmige Signal und/oder das zweite sinusförmige Signal vor der Durchführung des Verfah rens zu verstärken.To increase the accuracy of the results provided it advantageous to the first sinusoidal signal and / or second sinusoidal signal before performing the procedure reinforce rens.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment is shown in the figures and is explained in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine Skizze, in der das Funktionsprinzip eines Rich tungssensors, der als GMR-Sensor realisiert ist, dargestellt ist; Fig. 1 is a sketch in which the functional principle of a Rich direction sensor, which is implemented as a GMR sensor, is shown;
Fig. 2 eine prinzipielle Anordnung einer Welle mit einem an der Welle montierten Permanentmagneten und einem gekreuzten Richtungssensorpaar, mit der die Winkelposition der Welle be stimmt wird; Figure 2 shows a basic arrangement of a shaft with a permanent magnet mounted on the shaft and a crossed directional sensor pair, with which the angular position of the shaft is determined.
Fig. 3 eine Skizze in der über einen Winkelbereich eines Winkels ϕ von 0° bis 360° die Amplituden AW des ersten sinus förmigen Signals und des zweiten sinusförmigen Signals darge stellt sind; Fig. 3 is a sketch in over an angular range of an angle φ from 0 ° to 360 °, the amplitudes AW of the first sinusoidal signal and said second sinusoidal signal is Darge are;
Fig. 4 eine Skizze, in der die Einteilung des gesamten Win kelbereichs von 360° in in diesem Fall vier Bereiche in denen jeweils ein Teil des ersten sinusförmigen Signals oder des zweiten sinusförmigen Signals als näherungsweise linear ange sehen wird; Fig. 4 is a sketch in which the division of the entire angular range of 360 ° in this case four areas in which a part of the first sinusoidal signal or the second sinusoidal signal is seen as approximately linear;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, in dem einzelne Verfahrensschrit te des Verfahrens dargestellt sind; Fig. 5 is a flowchart in which individual Verfahrensschrit te of the process are shown;
Fig. 6 ein Blockschaltbild, in der die gesamte Meßanordnung, im Rahmen dessen das Verfahren durchgeführt werden kann, dar gestellt ist, bestehend aus einem Analogteil, einem Rechner, und einem Ausgang; Fig. 6 is a block diagram in which the entire measuring arrangement, within the scope of which the method can be carried out, is provided, consisting of an analog part, a computer, and an output;
Fig. 7 eine Skizze, in der das Prinzip, das dem Verfahren zugrundeliegt, also ein gekreuztes Richtungssensorpaar und ein sich drehender Permanentmagnet dargestellt sind; Fig. 7 is a diagram in which the principle that underlies the process, so a crossed direction sensor pair and a rotating permanent magnet are shown;
Fig. 8 zwei Brückenschaltungen, die zur Temperaturkompensa tion der gesamten Anordnung beitragen;Contribute Figure 8, two bridge circuits tion to Temperaturkompensa of the entire arrangement.
Fig. 9 eine Schaltungsanordnung, mit der eine Sensorsignal- Aufbereitung durchgeführt wird; Fig., A circuit arrangement is performed with a sensor signal processing 9;
Anhand der Fig. 1 bis 9 wird die Erfindung weiter erläu tert.Referring to Figs. 1 to 9, the invention is further tert erläu.
In Fig. 1 ist das Funktionsprinzip eines Richtungssensors dargestellt. In Fig. 1 the principle of operation is shown of a direction sensor.
In diesem speziellen Ausführungsbeispiel wird von einem soge nannten Giant-Magneto-Resistiven (GMR) Sensor GMR ausgegan gen.In this particular embodiment, a so-called called Giant Magneto-Resistive (GMR) sensor GMR gene.
Es kann jedoch jeder Richtungssensor, der ein von der jewei ligen Winkelposition der Drehachse eines Gegenstandes G ab hängigen sinusförmigen Verlauf als Sensorsignal ausgibt, ver wendet werden.However, it can be any direction sensor that is one of the respective current angular position of the axis of rotation of an object G. outputs a sinusoidal curve as a sensor signal, ver be applied.
Als Signalgeber ist ein auf dem Gegenstand G, beispielsweise einer drehbaren Welle DW, montierter Permanentmagnet PM vor gesehen (vergleiche Fig. 2).A permanent magnet PM mounted on the object G, for example a rotatable shaft DW, is seen as the signal transmitter (see FIG. 2).
Durch diesen Permanentmagneten PM wird ein Magnetfeld er zeugt, welches kontaktlos an den GMR-Sensor GMR ankoppelt.A magnetic field is generated by this permanent magnet PM testifies which couples contactlessly to the GMR sensor GMR.
Der GMR-Sensor GMR weist mindestens drei Schichten auf, eine weichmagnetische Schicht WS mit einer Magnetisierung M1, eine metallische Zwischenschicht MZ, durch die die weichmagneti sche Schicht WS und eine im weiteren beschriebene hartmagne tische Schicht HS entkoppelt werden, sowie die hartmagneti sche Schicht HS mit einer fixierten Magnetisierung M2.The GMR sensor GMR has at least three layers, one soft magnetic layer WS with a magnetization M1, a metallic intermediate layer MZ, through which the soft magnetic cal layer WS and a hard magnet described below table layer HS are decoupled, as well as the hard magnetic layer HS with a fixed magnetization M2.
Allgemein weist ein GMR-Sensor eine Widerstandsänderung ΔR/R auf, die proportional ist zu dem Cosinus der Winkeldifferenz α zwischen der Feldrichtung der Magnetisierung M1 der weichmagnetischen Schicht WS und der fixierten Magnetisierung M2 der hartmagnetischen Schicht HS.In general, a GMR sensor exhibits a change in resistance ΔR / R that is proportional to the cosine of the angular difference α between the field direction of the magnetization M1 soft magnetic layer WS and the fixed magnetization M2 of the hard magnetic layer HS.
Bei einer Drehung des Gegenstands G, also beipielsweise der drehbaren Welle DW um 360° ergibt sich also für die Wider standsänderung, die mittels eines Meßstroms MS in dem GMR- Sensor GMR gemessen werden kann, ein cosinusförmiger Signal verlauf. With a rotation of the object G, for example the rotatable shaft DW by 360 ° results for the contra change in position, which is measured by means of a measuring current MS in the GMR Sensor GMR can be measured, a cosine signal course.
Somit kann mit einem GMR-Sensor ein 180°-Feldrichtungsencoder hergestellt werden, da man allein aus dem absoluten Wider standswert nicht feststellen kann, ob man sich auf dem fal lenden Ast oder auf dem steigenden Ast der jeweils ermittel ten Cosinuskurve befindet.Thus, a 180 ° field direction encoder can be used with a GMR sensor be made because you can only do it from the absolute contradiction cannot determine whether you are on the fall ling branch or on the rising branch of each ten cosine curve.
Um jedoch eine Winkelposition, die sich im Winkelbereich von 0° bis 360° bewegen kann, zu bestimmen, ist es demnach nötig, zwei GMR-Sensoren GMR1, GMR2 zu verwenden, wobei die zwei GMR-Sensoren GMR1, GMR2 um etwa 90° verdreht angeordnet sind. Damit bilden sie ein gekreuztes Richtungssensorpaar GS (vergleiche Fig. 2).However, in order to determine an angular position that can move in the angular range from 0 ° to 360 °, it is therefore necessary to use two GMR sensors GMR1, GMR2, the two GMR sensors GMR1, GMR2 rotating by approximately 90 ° are arranged. They thus form a crossed pair of direction sensors GS (see FIG. 2).
Dieser prinzipielle Aufbau eines Permanentmagneten PM, dessen Magnetfeld auf das gekreuzte Sensorpaar GS wirkt, ist noch einmal, losgelöst von der drehbaren Welle DW, in Fig. 7 dar gestellt.This basic structure of a permanent magnet PM, whose magnetic field acts on the crossed sensor pair GS, is once again, detached from the rotatable shaft DW, shown in FIG. 7.
Bei Änderung der relativen Position des Permanentmagneten PM bezüglich des gekreuzten Sensorpaares GS liefern beide GMR- Sensoren GMR1, GMR2 Signalverläufe, die jeweils einen cosi nusförmigen bzw. einen sinusförmigen Verlauf aufweisen.When changing the relative position of the permanent magnet PM with respect to the crossed sensor pair GS, both GMR- Sensors GMR1, GMR2 waveforms, each one cosi have a nusoidal or sinusoidal course.
Bei einer Winkeländerung des Permanentmagneten PM von 0° bis 360°, also einer vollen Umdrehung der drehbaren Welle DW ent sprechend, liefert ein erster Richtungssensor GMR1 ein erstes sinusförmiges Signal Sig1 und ein zweiter Richtungssensor GMR2 ein zu dem ersten sinusförmigen Signal Sig1 um etwa 90° phasenverschobenes zweites sinusförmiges Signal Sig2.When the angle of the permanent magnet PM changes from 0 ° to 360 °, i.e. one full revolution of the rotatable shaft DW speaking, a first direction sensor GMR1 delivers a first sinusoidal signal Sig1 and a second direction sensor GMR2 to the first sinusoidal signal Sig1 by about 90 ° phase-shifted second sinusoidal signal Sig2.
Ein Beispiel der phasenverschobenen zwei sinusförmigen Si gnalverläufe Sig1, Sig2 ist in Fig. 3 dargestellt, wobei je weils die Amplitude der sinusförmigen Signale Sig1, Sig2 über einem Winkelbereich von 0° bis 360° aufgetragen ist, wobei die Amplitudenwerte A derart angenommen wurden, daß die Werte der sinusförmigen Signale zwischen 0 und 2 liegen. An example of the phase-shifted two sinusoidal signal waveforms Sig1, Sig2 is shown in FIG. 3, the respective amplitude of the sinusoidal signals Sig1, Sig2 being plotted over an angular range of 0 ° to 360 °, the amplitude values A being assumed such that the values of the sinusoidal signals are between 0 and 2.
Dieser beispielhaft dargestellte Verlauf schränkt die Allge meingültigkeit möglicher sinusförmiger Signale in keiner Wei se ein.This course, illustrated as an example, limits the general validity of possible sinusoidal signals in no white se one.
In diesem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ergibt sich also
das erste sinusförmige Signal Sig1 zu:
Sig1 = cos(ϕ + 45°) + 1
und das zweite sinusförmige Signal Sig2 ergibt sich zu:
Sig2 = cos(ϕ - 45°) + 1.In this example shown in FIG. 3, the first sinusoidal signal Sig1 results in:
Sig1 = cos (ϕ + 45 °) + 1
and the second sinusoidal signal Sig2 results in:
Sig2 = cos (ϕ - 45 °) + 1.
Hierbei bezeichnet ein Positionswinkel ϕ den jeweiligen Win kel zwischen der aktuellen Position des Permanentmagneten zu einer vorgebbaren Ruhelage des Permanentmagneten PM.A position angle bezeichnet denotes the respective win between the current position of the permanent magnet a predetermined rest position of the permanent magnet PM.
In Fig. 4 ist nun eine Unterteilung der in Fig. 3 darge stellten Sinus-Verläufe in vier Bereiche I, II, III, IV dar gestellt, in denen entweder das erste sinusförmige Signal Sig1 oder das zweite sinusförmige Signal Sig2 als näherungs weise linear angesehen wird.In Fig. 4 is now a subdivision of the sine curves shown in Fig. 3 Darge into four areas I, II, III, IV is shown, in which either the first sinusoidal signal Sig1 or the second sinusoidal signal Sig2 is regarded as approximately linear becomes.
Zur Verbesserung der Genauigkeit kann es in einer Weiterbil dung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft sein, das gesamte Intervall von 0° bis 360° in mehr als vier Bereiche zu unterteilen. Dadurch wird die Genauigkeit der linearen Nä herung verbessert.In order to improve the accuracy, it can be done in a further be advantageous of the method according to the invention, the Entire interval from 0 ° to 360 ° in more than four areas to divide. This improves the accuracy of the linear sewing production improved.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Bereiche so einzu teilen, daß jeweils die Grenzen der Bereiche durch die Schnittpunkte des ersten sinusförmigen Signals Sig1 mit dem zweiten sinusförmigen Signal Sig2 bestimmt sind.It has proven to be advantageous to include the areas in this way share that the boundaries of the areas by the Intersection points of the first sinusoidal signal Sig1 with the second sinusoidal signal Sig2 are determined.
Dies stellt jedoch keine notwendige Annahme dar. Notwendig ist ausschließlich, daß in den Bereichen ein Ast eines der beiden sinusförmigen Signale Sig1, Sig2 näherungsweise als linear angesehen werden kann.However, this is not a necessary assumption is only that in the areas a branch is one of the two sinusoidal signals Sig1, Sig2 approximately as can be viewed linearly.
Für einen der Bereiche wird nun eine Umkehrfunktion eines allgemeinen sinusförmigen Signals ermittelt. Die Ermittlung kann in beliebig genauer Weise entsprechend den Möglichkei ten, zum Beispiel der Auflösung des Rechners, erfolgen. Eine Möglichkeit zur Ermittlung der Umkehrfunktion für den jewei ligen Bereich liegt darin, einzelne tangentiale Geradenglei chungen für einzelne Punkte auf dem sinusförmigen Verlauf zu sammenzusetzen.For one of the areas, an inverse function becomes one general sinusoidal signal determined. The investigation can be as precise as possible according to the possibilities ten, for example the resolution of the computer. A Possibility to determine the inverse function for each area lies in single tangential straight lines for individual points on the sinusoidal curve put together.
Eine alternative Vorgehensweise besteht in der Berechnung einzelner Werte der Umkehrfunktion in dem jeweiligen Bereich und einer Abspeicherung der Werte in einer Tabelle, einer so genannten "Look-up"-Tabelle.An alternative procedure is the calculation individual values of the inverse function in the respective area and storing the values in a table, such called "look-up" table.
Die logischen Entscheidungen wie Einteilung der Quadranten, können auch mit analogen Komparatoren und logischen Gattern durchgeführt werden.The logical decisions like dividing the quadrants, can also be used with analog comparators and logic gates be performed.
Außerdem können die Umkehrfunktionen der Geradengleichungen analog gebildet werden.In addition, the inverse functions of the line equations be formed analogously.
Des weiteren könnte die Look-Up table der Umkehrgeraden auch in einem EPROM gespeichert werden, das seine Adreß-Daten aus einem A/D-Umsetzer erhält. Die Daten, die das EPROM bei Ein gabe-A/D-Werten ausgibt, können beliebig programmiert werden.Furthermore, the look-up table of the reverse straight line could also can be stored in an EPROM that uses its address data an A / D converter. The data that the EPROM has on output A / D values can be programmed as required.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die ermittelte Umkehrfunk tion für den ausgewählten Bereich in einem Speicher eines zur Durchführung des Verfahrens benötigten Rechners, gespeichert.In this embodiment, the reverse radio is determined tion for the selected area in a memory for Execution of the procedure required computer, saved.
In Fig. 4 ist weiterhin eine intuitive, sehr einfache Wahl einer oberen Schranke OG und einer unteren Schranke UG, die im weiteren detaillisert beschrieben wird, dargestellt. FIG. 4 also shows an intuitive, very simple choice of an upper barrier OG and a lower barrier UG, which will be described in more detail below.
In diesem Ausführungsbeispiel ergeben sich die obere Schranke OG und die untere Schranke UG ebenfalls aus den Schnittpunk ten der beiden phasenverschobenen sinusförmigen Signale Sig1 und Sig2.In this embodiment, the upper bound results OG and the lower barrier UG also from the intersection th of the two phase-shifted sinusoidal signals Sig1 and Sig2.
Es ist jedoch ohne Einschränkung möglich, die obere Schranke OG und die untere Schranke UG anders zu wählen.However, the upper bound is possible without restriction OG and the lower barrier UG to choose differently.
Ein prinzipielles Blockschaltbild, in dem die gesamte Netz anordnung mit einem Analogteil AT, dem Rechner R sowie einem Ausgang A, beschrieben ist, ist in Fig. 6 dargestellt.A basic block diagram, in which the entire network arrangement with an analog part AT, the computer R and an output A, is described in FIG. 6.
Hierbei sind in dem Analogteil AT ein erster Kanal K1 und ein zweiter Kanal K2 zur Aufnahme von jeweils dem ersten sinus förmigen Signal Sig1 und dem zweiten sinusförmigen Signal Sig2 vorgesehen.Here, a first channel K1 and a are in the analog part AT second channel K2 for recording the first sine shaped signal Sig1 and the second sinusoidal signal Sig2 provided.
In dem Analogteil AT sind einzelne Mittel vorgesehen, mit de nen Verbesserungen der durch das Verfahren erzielten Ergeb nisse erreicht werden, beispielsweise durch eine Temperatur kompensation oder auch durch Verstärkung der einzelnen sinus förmigen Signale Sig1, Sig2.In the analog part AT individual means are provided, with de improvements in the results achieved by the process nisse can be achieved, for example by a temperature compensation or by amplifying the individual sine waves shaped signals Sig1, Sig2.
Diese Weiterbildungen werden im weiteren detailliert be schrieben.These training courses will be described in detail below wrote.
In dem Rechner R ist ein Analog/Digital-Wandler AD vorgese hen. In dem Analog/Digital-Wandler AD wird das von dem Ana logteil AT aufbereitete erste sinusförmige Signal Sig1 und das zweite sinusförmige Signal Sig2 in digitale sinusförmige Signale umgesetzt.An analog / digital converter AD is provided in the computer R. hen. In the analog / digital converter AD this is done by the Ana log part AT prepared first sinusoidal signal Sig1 and the second sinusoidal signal Sig2 in digital sinusoidal Signals implemented.
Weiterhin ist ein Mittel zur Signalauswertung SA vorgesehen, in dem die hauptsächlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt werden. A means for signal evaluation SA is also provided, in which the main steps of the invention Procedure.
Ferner ist ein Mittel zur Signalausgabe PWM einer Ausgangs spannung in Form einer Pulsweiten-Modulations-Spannung darge stellt. Die pulsweiten-modulierte Spannung wird einem Ausgang A zugeführt, in dem, falls dies erwünscht ist, eine Glättung der pulsweiten-modulierte Spannung durchgeführt wird.Furthermore, a means for signal output PWM is an output voltage in the form of a pulse width modulation voltage Darge poses. The pulse width modulated voltage becomes an output A, in which, if desired, smoothing the pulse width modulated voltage is carried out.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm mit einzelnen Verfahrens schritten des Verfahrens. Zur besseren Übersichtlichkeit wird das Verfahren in diesem Ablaufdiagramm jedoch schon für die einzelnen Spezialfälle des Ausführungsbeispiels dargestellt. Fig. 5 shows a flow chart with individual method steps of the method. For better clarity, however, the process is already shown in this flowchart for the individual special cases of the exemplary embodiment.
Für eine zu bestimmende Winkelposition der drehbaren Welle DW
wird für die jeweilige Position der Amplitudenwert des ersten
sinusförmigen Signals Sig1 und der Amplitudenwert des zweiten
sinusförmigen Signals Sig2 von dem ersten Richtungssensor
GMR1 und dem zweiten Richtungssensor GMR2 gemessen. In einem
ersten Schritt 501 wird nun geprüft, ob der Wert des zweiten
sinusförmigen Signals Sig2 größer ist als die obere Schranke
OG. Ist dies der Fall, befindet sich der Winkel somit im er
sten Bereich I (vergleiche Fig. 4) und zur weiteren Ermitt
lung der Winkelposition wird der Amplitudenwert des ersten
sinusförmigen Signals Sig1 verwendet 502. In einem weiteren
Schritt SO3 wird ein relativer Winkel ϕrel mit Hilfe der ge
speicherten Umkehrfunktion ermittelt. Die Ermittlung erfolgt
auf folgende Weise aus dem Amplitudenwert Ampl(Sig1) des er
sten sinusförmigen Signals Sig1:
ϕrel = arcsin(Ampl(Sig1) - 1) + 45° + offset
For an angular position of the rotatable shaft DW to be determined, the amplitude value of the first sinusoidal signal Sig1 and the amplitude value of the second sinusoidal signal Sig2 are measured by the first direction sensor GMR1 and the second direction sensor GMR2 for the respective position. In a first step 501 it is checked whether the value of the second sinusoidal signal Sig2 is greater than the upper bound OG. If this is the case, the angle is thus in the first area I (see FIG. 4) and the amplitude value of the first sinusoidal signal Sig1 is used 502 for further determination of the angular position. In a further step SO 3 , a relative angle ϕ rel determined using the stored inverse function. The determination is carried out in the following manner from the amplitude value Ampl (Sig1) of the first sinusoidal signal Sig1:
ϕ rel = arcsin (Ampl (Sig1) - 1) + 45 ° + offset
In einem letzten Schritt (Schritt 504) wird nun ein absoluter
Winkel ϕabs aus dem relativen Winkel ϕrel bestimmt. Hierzu
wird folgende Formel verwendet:
ϕabs = 90° - ϕrel + offsetIn a last step (step 504), an absolute angle ϕ abs is now determined from the relative angle ϕ rel . The following formula is used for this:
ϕ abs = 90 ° - ϕ rel + offset
Die Addition eines Offsets kann vorteilhaft sein zur Vermei dung des Auftretens negativer Werte während der Ermittlung der Winkelposition, also des absoluten Winkels ϕabs ist je doch nicht notwendig für das Verfahren.The addition of an offset can be advantageous in order to avoid the occurrence of negative values during the determination of the angular position, that is to say the absolute angle ϕ abs , but is not necessary for the method.
Ist jedoch der Wert des zweiten Signals Sig2 nicht größer als die obere Schranke OG, wird nun geprüft, ob der Wert des er sten sinusförmigen Signals Sig1 kleiner ist als die untere Schranke UG (Schritt 511).However, the value of the second signal Sig2 is not greater than the upper bound OG, it is now checked whether the value of the he most sinusoidal signal Sig1 is smaller than the lower one Barrier UG (step 511).
Ist dies der Fall, befindet sich in diesem speziellen Ausfüh
rungsbeispiel also der Winkel im zweiten Bereich II
(vergleiche Fig. 4). Also wird zur weiteren Berechnung der
Wert des zweiten sinusförmigen Signals Sig2 verwendet
(Schritt 512). Entsprechend der im vorigen beschriebenen Vor
gehensweise wird wiederum aus dem Amplitudenwert Ampl(Sig2)
des zweiten sinusförmigen Signals Sig2 mit Hilfe der Umkehr
funktion der relative Winkel ϕrel nach folgender Vorschrift
ermittelt (Schritt 513):
ϕrel = arcsin(Ampl(Sig2) - 1) + 45° + offsetIf this is the case, then in this special embodiment, the angle is in the second area II (see FIG. 4). The value of the second sinusoidal signal Sig2 is therefore used for further calculation (step 512). In accordance with the procedure described above, the relative angle ϕ rel is again determined from the amplitude value Ampl (Sig2) of the second sinusoidal signal Sig2 using the inverse function (step 513):
ϕ rel = arcsin (Ampl (Sig2) - 1) + 45 ° + offset
Aus dem relativen Winkel ϕrel wird nunmehr nach folgender
Vorschrift der absolute Winkel ϕabs für diesen Fall be
stimmt (Schritt 514).
ϕabs = 180° - ϕrel + offset
Ist jedoch der Amplitudenwert Ampl(Sig1) des ersten sinusför
migen Signals Sig1 nicht kleiner als die untere Schranke UG,
so wird geprüft, ob der Amplitudenwert Ampl(Sig2) des zweiten
sinusförmigen Signals Sig2 kleiner ist als die untere Schran
ke UG (Schritt 521).From the relative angle ϕ rel , the absolute angle ϕ abs is now determined for this case according to the following rule (step 514).
ϕ abs = 180 ° - ϕ rel + offset However, if the amplitude value Ampl (Sig1) of the first sinusoidal signal Sig1 is not less than the lower bound UG, it is checked whether the amplitude value Ampl (Sig2) of the second sinusoidal signal Sig2 is smaller as the lower barrier UG (step 521).
Ist dies der Fall, befindet sich der Winkel im dritten Be reich III (vergleiche Fig. 4) und zur weiteren Ermittlung der Winkelposition wird der Amplitudenwert Ampl(Sig1) des er sten sinusförmigen Signals Sig1 verwendet (Schritt 522).If this is the case, the angle is in the third region III (see FIG. 4) and the amplitude value Ampl (Sig1) of the first sinusoidal signal Sig1 is used to further determine the angular position (step 522).
Wiederum wird mit Hilfe der gespeicherten Umkehrfunktion der
relative Winkel ϕrel bestimmt, diesmal nach der folgenden
Vorschrift (Schritt 523):
ϕrel = arcsin(Ampl(Sig1) - 1) + 45° + offsetAgain, the relative angle ϕ rel is determined using the stored inverse function, this time according to the following rule (step 523):
ϕ rel = arcsin (Ampl (Sig1) - 1) + 45 ° + offset
Aus dem relativen Winkel ϕrel wird wiederum der absolute Win
kel ermittelt (Schritt 524):
ϕabs = 180° + ϕrel + offsetThe absolute angle is again determined from the relative angle ϕ rel (step 524):
ϕ abs = 180 ° + ϕ rel + offset
Ist jedoch der Wert des zweiten sinusförmigen Signals Sig2 nicht kleiner als die untere Schranke UG, so wird ferner ge prüft, ob der Wert Ampl(Sig1) des ersten sinusförmigen Si gnals Sig1 größer ist als die obere Schranke OG (Schritt 531). Ist dies der Fall, befindet sich der Winkel also im vierten Bereich IV (vergleiche Fig. 4) und zur weiteren Er mittlung der Winkelpositionposition wird der Wert des zweiten sinusförmigen Signals Sig2 verwendet (Schritt 532).However, if the value of the second sinusoidal signal Sig2 is not less than the lower bound UG, then it is further checked whether the value Ampl (Sig1) of the first sinusoidal signal Sig1 is greater than the upper bound OG (step 531). If this is the case, the angle is therefore in the fourth area IV (cf. FIG. 4) and the value of the second sinusoidal signal Sig2 is used for further determination of the angular position (step 532).
Auch hier wird der relative Winkel ϕrel mittels der Umkehr
funktion bestimmt (Schritt 533). Dies geschieht für diesen
Fall auf folgende Weise (Schritt 534):
jrel = arcsin(Ampl(Sig2) - 1) + 45° + offsetHere, too, the relative angle ϕ rel is determined using the inverse function (step 533). In this case, this is done in the following way (step 534):
j rel = arcsin (Ampl (Sig2) - 1) + 45 ° + offset
Aus dem relativen Winkel ϕrel wird der absolute Winkel ϕabs
ermittelt 534. Dies erfolgt nach der Vorschrift:
ϕabs = 270° + ϕrel + offsetThe absolute angle ϕ abs is determined 534 from the relative angle 53 rel. This is done according to the regulation:
ϕ abs = 270 ° + ϕ rel + offset
Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, daß jeweils zur Be rechnung des relativen Winkels ϕrel abhängig von den Werten des ersten sinusförmigen Signals Sig1 und des zweiten sinus förmigen Signals Sig2 eine Betragsanpassung und eine Phasen anpassung für die einmal ermittelte Umkehrfunktion, die ja sogar nur für einen Teilbereich eines allgemeinen sinusförmi gen Signals bestimmt werden mußte, erfolgt.From this representation it can be seen that in each case to calculate the relative angle ϕ rel depending on the values of the first sinusoidal signal Sig1 and the second sinusoidal signal Sig2, an amount adjustment and a phase adjustment for the reversed function once determined, which is even only for one Part of a general sinus-shaped signal had to be determined, takes place.
Auch die Ermittlung des absoluten Winkels ϕabs erfolgt ledig lich unter Berücksichtigung des jeweiligen Bereichs, in dem sich der Winkel, wie sich durch die Werte des ersten sinus förmigen Signals Sig1 und des zweiten sinusförmigen Signals Sig2 ergibt, befindet.The absolute angle ϕ abs is also only determined by taking into account the respective range in which the angle, as determined by the values of the first sinusoidal signal Sig1 and the second sinusoidal signal Sig2, is located.
Die Ergebnisse des Verfahrens können durch eine der im fol genden beschriebenen Weiterbildungen noch verbesssert werden.The results of the procedure can be obtained from one of the following The further training described described can be improved.
In Fig. 8 sind hierfür zwei um etwa 90°verdrehte Brücken schaltungen dargestellt in der die zwei Richtungssensoren GMR1, GMR2 in Form einer Voll-Brücke verschaltet sind. Da durch wird eine Temperaturkompensation des Grundwiderstandes der Richtungssensoren GMR1, GMR2 erreicht. Aufgrund von Tole ranzen des Grundwiderstandes der einzelnen Richtungssensoren GMR1, GMR2 kann das Ausgangssignal von einer Offsetspannung überlagert werden, deren Temperaturgang jedoch vernachlässig bar ist. In Fig. 8 this two circuits by about 90 ° twisted bridges are shown in the two direction sensors GMR1, are connected in the form of a full-bridge GMR2. Since a temperature compensation of the basic resistance of the direction sensors GMR1, GMR2 is achieved. Due to tolerances of the basic resistance of the individual direction sensors GMR1, GMR2, the output signal can be superimposed by an offset voltage, the temperature response of which, however, is negligible.
Durch die Verschaltung der beiden Richtungssensoren GMR1 und GMR2 in Form einer Voll-Brücke wird also eine Temperaturkom pensation des Grundwiderstandes der Richtungssensoren GMR1, GMR2 erzielt.By connecting the two direction sensors GMR1 and GMR2 in the form of a full bridge is therefore a temperature comm compensation of the basic resistance of the direction sensors GMR1, GMR2 achieved.
In Fig. 9 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, mit der eine Aufbereitung der gelieferten Sensorsignale erzielt wird. Ein an den Voll-Brücken abgreifbares Spannungssignal UA liegt bei dem vorgestellten Ausführungsbeispiel im Bereich von ei nigen +/- 10 Milli-Volt und kann, um die Genauigkeit des sich in dem Rechner R befindenden A/D-Umsetzers AD möglichst gut auszunützen, auf eine Signalamplitude von 5 Volt angehoben werden.In Fig. 9 is a circuit arrangement with which a processing of the sensor signals supplied is achieved. A voltage signal U A that can be tapped off from the full bridges is in the range of some +/- 10 milli-volt in the exemplary embodiment presented and, in order to utilize the accuracy of the A / D converter AD located in the computer R as well as possible, be raised to a signal amplitude of 5 volts.
Hierzu werden eine erste Verstärkerstufe V1 und eine zweite Verstärkerstufe V2 eingesetzt.For this purpose, a first amplifier stage V1 and a second Amplifier stage V2 used.
Um das an den Voll-Brücken abgreifbare Signal UA nicht mit einem Meßstrom zu belasten, wird als erste Verstärkerstufe V1 ein Isolationsverstärker gewählt, der eine erste Vorverstär kung des Signals beispielsweise um einen Faktor 10 gewährlei stet.In order not to burden the tapped signal U A with a measuring current, an isolation amplifier is selected as the first amplifier stage V1, which ensures a first pre-amplification of the signal, for example, by a factor of 10.
In der zweiten Verstärkerstufe V2 wird ein von der ersten Verstärkerstufe V1 verstärktes Signal UVA mit einer invertie renden Operationsverstärkerschaltung auf eine Signalamplitude von 5 Volt verstärkt und ein möglicherweise vorgesehener Offset so eingestellt, daß das Signalminimum bei 0 Volt liegt.In the second amplifier stage V2 is a signal amplified by the first amplifier stage V1 signal UV A with a invertie in power operational amplifier circuit is amplified to a signal amplitude of 5 volts and a possibly provided offset adjusted so that the signal minimum is at 0 volts.
Ein somit erlangtes Ausgangssignal UAA wird nunmehr dem Ana log/Digital-Umsetzer AD des Rechners R zugeführt. In dem Rechner R wird das im vorigen beschriebene Verfahren zur Win kelauswertung durchgeführt, und das Ergebnis, also der Wert des Winkels beispielsweise mit Hilfe eines Timers als puls weiten-modulierte Spannung PWM ausgegeben. An output signal U AA thus obtained is now fed to the analog / digital converter AD of the computer R. In the computer R, the method for evaluating the angle described above is carried out, and the result, that is to say the value of the angle, is output, for example with the aid of a timer, as a pulse-width-modulated voltage PWM.
Um mit dem pulsweiten-modulierten Ausgangssignal PWM mit ei nem Ausgangssignal eines konventionellen Potentiometers ver gleichbar zu machen, kann es vorteilhaft sein, in dem Ausgang A das Puls-Weiten-modulierte Signal PWM noch zu glätten, bei spielsweise mit Hilfe eines R/C-Glieds.To use the pulse width modulated output signal PWM with egg ver output signal from a conventional potentiometer To make it comparable, it can be advantageous in the output A still smooth the pulse width modulated signal PWM for example with the help of an R / C link.
Es ist weiterhin möglich, daß der Rechner, bei einem einmali gen Umlauf der Winkelposition von 0°- 360°, sich die Kriteri en zur Bildung der Bereiche und die Parameter der Umkehrfunk tion selbst ausmißt, und sich somit selbst kalibriert.It is also possible that the computer, at a one-time around the angular position from 0 ° - 360 °, the criteria en to form the areas and parameters of reverse radio tion measures itself, and thus calibrates itself.
Hierbei ist beispielsweise folgende Vorgehensweise möglich:
Wird die obere Schranke durch den oberen Schnittpunkt der
beiden Signale Sig1 und Sig2 bestimmt, wird der Wert der obe
ren Schranke durch den Rechner selbst bestimmt.The following procedure is possible, for example:
If the upper bound is determined by the upper intersection of the two signals Sig1 and Sig2, the value of the upper bound is determined by the computer itself.
Der Wert der oberen Schranke wird dadurch bestimmt, daß das angelegte Magnetfeld solange gedreht wird, bis das erste Si gnal Sig1 und das zweite Signal Sig2 den gleichen Wert auf weisen. Dieser Wert wird als Wert für die obere Schranke ab gespeichert.The value of the upper bound is determined by the fact that applied magnetic field is rotated until the first Si Signal Sig1 and the second signal Sig2 have the same value point. This value will decrease as the value for the upper bound saved.
Ebenso wird zur automatischen Bestimmung der unteren Schranke verfahren.Likewise, the lower bound is automatically determined method.
Befindet sich der absolute Winkel ρabs in dem ersten Bereich
oder in dem vierten Bereich, so sollten für den Fall, daß für
den Wertebereich des relativen Winkels Winkelbereiche größer
als 90° zugelassen sind, folgende Schritte vorgesehen werden:
Erhält man absolte Winkelwerte ρabs in dem ersten Bereich,
die kleiner als 0° sind, so muß berücksichtigt werden, daß
der Winkelbereich dann vom ersten Bereich in den vierten Be
reich "springt". Dazu muß der Betrag des in diesem Fall nega
tiven absoluten Winkels ρabs ermittelt werden und von um den
realen absoluten Winkel ρabs zu erhalten, muß dann von 360°
der Betrag des negativen absoluten Winkels ρabs abgezogen
werden. Somit erhält man auch für diesen Sonderfall den kor
rekten absoluten Winkel ρabs.If the absolute angle ρabs is in the first range or in the fourth range, the following steps should be provided in the event that angle ranges greater than 90 ° are permitted for the value range of the relative angle:
If one obtains absolute angle values ρ abs in the first area which are smaller than 0 °, it must be taken into account that the angle area then "jumps" from the first area to the fourth area. For this purpose, the amount of the negative absolute angle ρabs in this case must be determined and in order to obtain the real absolute angle ρabs, the amount of the negative absolute angle ρabs must then be subtracted from 360 °. This also gives the correct absolute angle ρabs for this special case.
Entsprechend wird verfahren für den Fall, daß der absolute Winkel ρabs größer ist als 359°.The same procedure is followed in the event that the absolute angle ρ abs is greater than 359 °.
Claims (6)
- 1. bei dem ein Wertebereich von 0° bis 360° durch eine obere und eine untere Schranke mindestens in vier Bereiche aufge teilt wird, wobei die obere Schranke ein erster Schnittpunkt des ersten sinusförmigen Signals mit dem zweiten sinusförmi gen Signal ist und die untere Schranke ein zweiter Schnitt punkt des ersten sinusförmigen Signals mit dem zweiten sinus förmigen Signal ist, und
- 2. bei dem der Bereich nach folgenden Kriterien ausgewählt
wird:
- 1. liegt der Wert des zweiten sinusförmigen Signals über der oberen Schranke, wird ein erster Bereich gewählt,
- 2. liegt der Wert des ersten sinusförmigen Signals unter der unteren Schranke, wird ein zweiter Bereich gewählt,
- 3. liegt der Wert des zweiten sinusförmigen Signals unter der unteren Schranke, wird ein dritter Bereich gewählt,
- 4. liegt der Wert des ersten sinusförmigen Signals über der oberen Schranke, wird ein vierter Bereich gewählt,
- 3. bei dem aus dem gespeicherten Verlauf der Umkehrfunktion des sinusförmigen Signals unter Berücksichtigung der Phasen anpassung und der Betragsanpassung für den ausgewählten Be reich ein relativer Winkel innerhalb des gewählten Bereichs bestimmt wird, und
- 4. bei dem abhängig von dem gewählten Bereich die absolute Winkelposition durch Addition eines bereichsabhängigen Win kels bestimmt wird.
- 1. in which a range of values from 0 ° to 360 ° is divided by an upper and a lower barrier into at least four areas, the upper barrier being a first intersection of the first sinusoidal signal with the second sinusformi signal and the lower barrier second intersection of the first sinusoidal signal with the second sinusoidal signal, and
- 2. in which the area is selected according to the following criteria:
- 1. If the value of the second sinusoidal signal is above the upper limit, a first range is selected,
- 2. if the value of the first sinusoidal signal is below the lower limit, a second range is selected,
- 3. if the value of the second sinusoidal signal is below the lower limit, a third range is selected,
- 4. if the value of the first sinusoidal signal is above the upper limit, a fourth range is selected,
- 3. a relative angle within the selected range is determined from the stored curve of the inverse function of the sinusoidal signal, taking into account the phase adjustment and the amount adjustment, and
- 4. in which, depending on the selected area, the absolute angular position is determined by adding an area-dependent angle.
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