Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßsystem zur Erfassung der Position eines bewegten Teiles, vorzugsweise für sicherheitsre- levante Anwendungen und insbesondere auf ein Meßsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung Verwendungen eines derartigen Meßsystems.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein aus der Praxis bekanntes Meßsystem für Linear- oder Angularbewegungen, mit einem ersten Längen- oder Winkelaufnehmer, der nach einer ersten Meßmethode arbeitet und eine Eingangsgröße in Form einer Linear- oder An¬ gularbewegung in eine elektrisch verarbeitbare erste Ausgangs¬ größe umsetzt.

Dies kann z.B. in Form eines Potentiometer realisiert sein, bei dem zur Umsetzung einer mechanischen Eingangsgröße, z.B. Weg¬ strecke oder Drehwinkel, in eine elektrische Ausgangsgröße, z.B. elektrische Spannung, ein Schleifkontakt auf einer Wider- standsbahn geführt ist, so daß eine Abhängigkeit der Ausgangs¬ größe von der Position des Schleifkontaktes auf der Wider¬ standsbahn und damit von der Eingangsgröße hergestellt wird.

Voraussetzung für das bestimmungsgemäße Eingangs-/Ausgangs- signalverhalten des Potentiometers bildet dabei eine elektrisch einwandfrei leitende Verbindung zwischen dem Schleifkontakt und der Widerstandsbahn, die beispielsweise durch Ausbildung des Schleifkontaktes als Federhebel erreicht wird, so daß der Schleifkontakt permanent mit leichtem Druck auf die Oberfläche der Widerstandsbahn gepreßt wird.

Solche Potentiometer weisen vor allem den Nachteil auf, daß es unter Einwirkung der Anpreßkraft mit zunehmender Betriebszeit durch Reibung bedingt zum Verschleiß der Oberflächen des Schleifkontaktes und der Widerstandsbahn kommt, welcher sich als feiner Abrieb auf den Oberflächen des Schleifkontaktes und der Widerstandsbahn verteilt und eine Erhöhung des Übergangswi¬ derstandes zur Folge hat, wodurch das Eingangs-/Ausgangs- signalverhalten des Potentiometers negativ beeinflußt wird.

Insbesondere im Hinblick auf Verwendung in sicherheitskriti¬ schen Systemen erweist sich als Nachteil, daß zur Überwachung der Potentiometerfunktion der Einsatz mehrerer parallel zuein¬ ander angeordneter Potentiometer erforderlich ist, so daß eine gemeinsame Eingangsgröße mehrfach erfaßt wird und durch Ver- gleichen der jeweiligen Ausgangsgrößen auf Funktionsstörungen zuruckgeschlossen werden kann. Dies ist jedoch mit hohen Kosten verbunden und erfordert zusätzlichen Einbauraum.

Ferner besteht bei der redundanten Ausführung der Nachteil, daß sogenannte "common mode" Fehler nicht ausgeschlossen sind, da zum einen die einzelnen Potentiometer nach dergleichen Techno¬ logie gefertigt sind, zum anderen die Signalaufbereitung der einzelnen Ausgangsgrößen nach dem gleichen Verfahren erfolgt.

DE 90 17 451 Ul offenbart eine Lehr- und Demonstrationsvorrich¬ tung zum Veranschaulichen möglicher Fehler bei der Positions¬ messung, in dieser Vorrichtung sind zwei Längenmeßgeräte vorge¬ sehen, um die lineare Position einer auf einer Spindel angeord¬ neten Spindelmutter inkrementell oder absolut zu bestimmen. Das erste Längenmeßgerät ist in endgültig justierter Anbaulage be¬ festigt und dient als Vergleichsnormal. Das zweite Längenmeßge¬ rät ist hinsichtlich der Anbaulage gezielt variierbar. Es kann parallel zum ersten Längenmeßgerät verschoben oder gekippt wer¬ den. Eine Positionsanzeige-Einrichtung mit einem Anzeigefeld für jedes der Längenmeßgeräte ist vorgesehen. Weiter kann die Spindel mit einem Winkelmeßgerät zur indirekten Wegmessung ge¬ koppelt sein, dessen Meßwerte mit denen des in endgültig ju¬ stierter Anbaulage montierten Längenmeßgerätes verglichen wer¬ den können. Schließlich ist offenbart, mit der Spindel mehrere

Winkelmeßgeräte zu koppeln, die sich in der Art des Meßverfah¬ rens unterscheiden.

Eine Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung zum Erzeugen eines gemeinsamen Meßwertes ist hier nicht beschrieben. Es ist im Ge¬ genteil Aufgabe dieser bekannten Vorrichtung, Meßfehler, die durch unterschiedliche Meßverfahren oder -anordnungen entste¬ hen, zu simulieren und zu veranschaulichen. Das Erzeugen eines gemeinsamen Meßwertes würde solche Fehler verwischen oder be- seitigen, so daß der Lehr- und Demonstrationszweck der Vorrich¬ tung nicht mehr erfüllt wäre.

DE 69 15 696 Ul zeigt einen Meßkopf mit einer Welle, die beid- seitig aus einem Gehäuse des Meßkopfes herausragende Wellenen- den mit je einem Flansch aufweist, so daß es möglich ist, wahl¬ weise das eine oder das andre Wellenende an eine zu überwachen¬ de Maschinenwelle anzuschließen. Der Meßkopf kann damit sowohl an rechtsdrehenden als auch an linksdrehenden Maschinen zum Einsatz kommen. Innerhalb des Meßkopfes sind mit der Welle ein Rotor eines Meßpotentiometers sowie Kodierscheiben drehfest verbunden. Die Kodierscheiben können als Loch- oder Schlitz¬ scheiben ausgestaltet sein oder Steuerfahnen aus ferromagneti- schem oder elektrisch leitfähigem Material tragen, durch das beim Passieren von Näherungsinitiatoren elektrische Impulse er- zeugt werden.

Als Anwendungsbeispiel für den Meßkopf wird das Abbremsen einer kurbelgetriebenen Presse genannt. Um den Auslösezeitpunkt einer Bremse zu bestimmen, wird zunächst die Winkelgeschwindigkeit der Welle gemessen, indem die Zeit zwischen den durch die Ko¬ dierscheiben erzeugten Signale bestimmt wird. Wenn der Brems¬ vorgang beendet ist, die Welle also stillsteht, kann am Meßpo¬ tentiometer ein der jeweiligen Winkelstellung der Welle propor¬ tionales Analogsignal abgenommen werden. Die unterschiedlichen Meßsensoren des Meßkopfs dienen also der Messung unterschiedli¬ cher physikalischer Größen (Winkelgeschwindigkeit und Winkelpo¬ sition bei Stillstand) .

US 4,693,111 offenbart einen Meßsensor für Linearbewegungen, der mehrere elektrische Meßbahnen aufweist, die jeweils als Wi¬ derstandsbahnen ausgebildet sind. Die Widerstandsbahnen haben entweder eine unterschiedliche Länge (und eine unterschiedliche Auflösung) , oder sie sind gleich lang und gestaffelt angeord¬ net. Über einen Schalter ist wahlweise die Ausgangsgröße einer der Widerstandsbahnen der weiteren Verarbeitung zuführbar.

Bei einem derartigen Meßsensor sind keine zwei mit unterschied- liehen Meßmethoden arbeitenden Meßsensoren vorgesehen. Die An¬ ordnung dient dazu, über den Meßbereich des Sensors entweder unterschiedliche, von der Meßposition abhängige Auflösungen oder eine besonders hohe Auflösung bereitzustellen. Dazu wird in jeder Meßposition jeweils nur eine Ausgangsgröße eines der Sensoren herangezogen. Eine besonders zuverlässige und gegen Funktionsstörungen sichere Messung kann mit einem Sensor nach Dokument 3 nicht erreicht werden.

DE 30 46 363 AI offenbart ein Positionsregelsystem mit einer digitalen inkrementellen Meßeinrichtung, das durch die Verwen¬ dung eines Diskriminators und eines Rechners die Erfassung von langen Wegen bei hoher Auflösung ermöglicht. Die Verwendung un¬ terschiedlicher Meßmethoden ist nicht offenbart.

Aus DE 39 30 571 AI ist es bekannt, zur Überwachung einer Brem¬ seinrichtung auf Überlast die Temperatur eines ausgewählten Bauteils (z.B. einer Bremstrommel) zu messen, indem ein Über¬ schreiten der zulässigen druckabhängigen Verformungskennlinie des Bauteils ermittelt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Meßsystem der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, daß die vor¬ genannten Nachteile vermieden werden und eine erhöhte Funkti¬ onssicherheit des Meßsystems erreicht wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß ein eingangs genanntes gattungsgemäßes Meßsystem durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 weitergebil¬ det ist.

Da it können zwei Signale unterschiedlicher Herkunft, die als erste und zweite Ausgangsgröße für die gleiche mechanische Ein¬ gangsgröße charakteristisch sind, verarbeitet und zur Auswer- tung herangezogen werden.

Wegen der (physikalisch bzw. prinzipiell) unterschiedlichen Meßmethoden können Fehler oder Defekte, die bei dem einen Län¬ gen- oder Winkelaufnehmer auftreten, durch die Ausgangsgröße des anderen Längen- oder Winkelaufnehmers erkannt und berich¬ tigt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, bei Erken¬ nen eines Fehlers der einen Ausgangsgröße nur noch die andere Ausgangsgröße zur Auswertung und Weiterverarbeitung heranzuzie¬ hen.

Vorzugsweise arbeitet der erste Längen- oder Winkelaufnehmer nach einer analogen Meßmethode und der zweite Längen- oder Win¬ kelaufnehmer nach einer digitalen Meßmethode. Dies hat den Vor¬ teil, daß eine sehr gute Entkopplung der jeweiligen möglichen Störeinflüsse auf die beiden Längen- oder Winkelaufnehmer mög¬ lich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind erste und zweite Um¬ setzer für die Umsetzung der ersten und der zweiten Ausgangs- große in jeweilige erste und zweite miteinander vergleichbare Meßwerte vorgesehen, und/oder die Meßwerte bzw. die Ausgangs¬ größen werden in einer Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung verarbeitet und anschließend ausgegeben.

Diese Umsetzer und/oder die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrich¬ tung können sehr dicht bei den beiden Längen- oder Winkelauf¬ nehmern angeordnet sein (ggf. auch auf dem gleichen Substrat) , um für die weitere Signalverarbeitung ein möglichst weitgehend aufbereitetes Signal zur Verfügung stellen zu können.

Vorzugsweise ist die erste Meßmethode für den ersten Längen¬ oder Winkelaufnehmer eine Erfassung sich in Abhängigkeit eines Weges oder eines Winkels kontinuierlich ändernder elektrischer Widerstands-, Kapazitäts-, Induktivitäts-, Lichtdurchlässig-

keits-, oder Feldstärkewerte, und die zweite Meßmethode für den zweiten Längen- oder Winkelaufnehmer eine Erfassung sich in Ab¬ hängigkeit eines Weges oder eines Winkels i pulsförmig ändern¬ der elektrischer Widerstands-, Kapazitäts-, Induktivitäts-, Lichtdurchlässigkeits-, oder Feldstärkewerte. Das heißt, daß grundsätzlich für beide Längen- oder Winkelaufnehmer die selben Meßprinzipien verwendet werden können. Da bei einer konkreten Ausgestaltung des Meßsystems jeweils zwei unterschiedliche Me߬ methoden verwendet werden, und bei der Realisierung als sich kontinuierlich ändernder Werte einerseits und impulsförmig (di¬ gital) ändernder Werte andererseits jeweils auch unterschiedli¬ che Erfassungs- bzw. Auswertevorrichtungen zum Einsatz kommen, können spezifische Störanfälligkeiten der einen Art von Längen¬ oder Winkelaufnehmer durch die Resistenz des anderen Längen- oder Winkelaufnehmer in dieser Hinsicht ausgeglichen werden, und umgekehrt.

Um bei Ausfall der Versorgungsspannung nach deren Wiederher¬ stellen eine absolute Position der Eingangsgröße ermitteln zu können, ohne das Meßsystem zuerst wieder auf eine definierte

Anfangsposition (smin, smax) bringen zu müssen, ist es vorteil¬ haft, wenn der erste und/oder der zweite Längen- oder Win¬ kelaufnehmer ein codierter Aufnehmer ist, der eine von dem Weg oder Winkel abhängige absolute Ausgangsgröße ausgibt.

Für einige Anwendungen kann es jedoch ausreichend oder gar von Vorteil sein, daß der erste und/oder der zweite Längen- oder Winkelaufnehmer ein inkrementaler Aufnehmer ist, der eine von einem vorbestimmten Wegabschnitt oder Winkelabschnitt abhängige relative Ausgangsgröße ausgibt. Dies ermöglicht nämlich eine sehr einfache Auswertung (durch Zählen der abgegebenen Impul¬ se) .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der erste Längen- oder Winkelaufnehmer als Potentiometer ausgebildet und der zweite Längen- oder Winkelaufnehmer ist als mechanisch abtast¬ bares Raster ausgebildet. Dabei ist das Raster vorzugsweise als äquidistantes Streifenmuster ausgebildet und einzelne Streifen des Rasters sind elektrisch miteinander verbunden. Insbesondere

bei inkre entalen oder codierten Aufnehmern besteht auch die Möglichkeit einer optischen Abtastung.

Außerdem sind der erste und der zweite Längen- oder Winkelauf- nehmer parallel bzw. koaxial zueinander angeordnet und neben ihnen ist wenigstens eine elektrisch leitende Leitungsspur als Betriebsspannungszufuhr oder zur Meßgrößenableitung angeordnet.

Wenn einer der Längen- oder Winkelaufnehmer eine Ausgangsgröße bereitstellt, die eine Information über die Absolutposition enthält, z.B. ein Potentiometer, ein Drehkondensator oder dergl., kann diese Ausgangsgröße auch als Eingangsgröße für den anderen Längen- oder Winkelaufnehmer dienen, wenn dieser ledig¬ lich eine Relativbewegung erfassen kann. Auf diese Weise wird der (lediglich eine relative Größe wiedergebende) Ausgangsgröße des anderen Längen- oder Winkelaufnehmerε eine Information über die Absolutposition aufgeprägt. Damit sind die beiden Längen¬ oder Winkelaufnehmer zwar in ihrer Wirkungsweise nicht mehr vollständig entkoppelt, aber für einige Anwendungen kann diese Ausführungsform ausreichend oder gar von Vorteil sein.

Bei höheren Anforderungen an die Sicherheit kann es jedoch er¬ forderlich sein, die Ausgangsgröße des einen Längen- oder Win¬ kelaufnehmers von der Ausgangsgröße des anderen Längen- oder Winkelaufnehmers unabhängig zu halten. Zwar sind die beiden

Ausgangsgrößen über die Eingangsgröße verknüpft. Aber ein Ein¬ fluß auf die eine Meßmethode aufgrund von Störungen oder Defek¬ ten hat keinen Einfluß auf andere Ausgangsgröße, wenn die eine Meßgröße nicht zur Gewinnung der anderen Ausgangsgröße herange- zogen wird, d.h. nicht in sie eingeht.

Um eine möglichst hohe Sicherheit bei dem für die nachfolgenden Signalverarbeitung bereitgestellten Meßwert zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung da- zu eingerichtet ist, einen zu erwartenden Wert der Ausgangsgrö¬ ße des einen Längen- oder Winkelaufnehmers aus der Ausgangsgrö¬ ße des anderen Längen- oder Winkelaufnehmers zu ermitteln, den Erwartungswert mit der tatsächlichen Ausgangsgröße zu verglei¬ chen, und im Fall einer Abweichung um einen vorbestimmten Wert

ein Fehlersignal zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch eine direkte Korrektur des abgegebenen Meßwertes di¬ rekt durch die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung erfolgen.

Die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung kann auch aus dem zeitlichen Verlauf der ersten und/oder der zweiten Ausgangsgrö¬ ße unter Zugrundelegung deren zeitlichem Verlauf ermitteln, ob die jeweilige Ausgangsgröße einen möglichen korrekten Wert auf¬ weist und im Falle einer Abweichung um einen vorbestimmten Wert vom Erwartungswert ein Fehlersignal erzeugt und/oder den Fehler korrigiert.

Eine Variante der Ermittlung eines Erwartungswertes besteht darin, daß die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung einen Zeitgeber aufweist, der ein Zeitεignal liefert, das für eine

Überprüfung einer oder beiden Ausgangsgrößen unter Zugrundele¬ gung vorherbestimmter Weg/Winkel-Zeit-Beziehungen verwendet wird. Z. B. kann bei einem Inkrementalgeber als Längen- oder Winkelaufnehmer durch den Zeitgeber eine minimale und/oder eine maximale Pulsdauer vorgegeben werden, die die Ausgangsgröße bzw. das Ausgangssignal des Längen- oder Winkelaufnehmers haben kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, aus einer Wider¬ stands-, Kapazitäts- oder dergl. Änderungsgeschwindigkeit auf die zu erwartende Pulsdauer eines Inkrementalgebers zu schlie- ßen.

Falls für die weitere Signalverarbeitung weitere Informationen über die Eingangsgröße erforderlich sind, kann in vorteilhafter Weise die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung aus der ersten und/oder der zweiten Ausgangsgröße und dem Zeitsignal unter Zu¬ grundelegung vorherbestimmter Weg/ Winkel-Zeit-Beziehungen ab¬ geleitete Größen, nämlich Geschwindigkeit und/oder Beschleuni¬ gung der Eingangsgröße ermitteln.

Die Ermittlung der abgeleiteten Größen kann auch in der Weise erfolgen, daß die Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung aus der ersten und/oder der zweiten Ausgangsgröße unter Zugrundelegung deren zeitlichem Verlauf die abgeleiteten Größen ermittelt.

Im übrigen gibt es eine Reihe von Anwendungssituationen, in de¬ nen eine Relativbewegung um eine bestimmte Strecke oder Rela¬ tivdrehung um einen bestimmten Winkel zu mesen ist. In diesen Fällen ist es nicht unbedingt erforderlich, eine Absolutpositi¬ on zu erfassen, sondern es ist ausreichend, die Relativbewegung zu erfassen. Auch hierfür ist der Erfindungsgegenstand, wie er vorstehend beschrieben ist, einsetzbar.

Gemäß einer bevorzugten Verwendung des vorstehend beschriebenen Meßsystems, wird dieses in einer elektronischen Bremsanlage mit einem elektronisch einstellbaren Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeuge eingesetzt, wobei eine Betätigung eines mit dem Bremskraftverstärker gekoppelten Bremspedals eine Linear- oder Angularbewgung (s, alpha) hervorruft, die durch das an geeigne¬ ter Stelle in der Anlage angeordnete Meßsystem erfaßt wird, wo¬ bei der Meßwert und ein ggf. erzeugtes Fehlersignal aus der Verarbeitungs- und Ausgabeeinrichtung in der elektronischen Bremsanlage zur Erzeugung eines Ansteuersignais für den Brems- kraftverstärker herangezogen wird.

Weitere ausgestaltende Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform des erfindungs¬ gemäßen Potentiometersystems, welche vorzugsweise der Erfassung einer geradlinigen Bewegung dient,

Fig. 2 einen möglichen, hier linearen Verlauf der analogen Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der

Eingangsgröße,

Fig. 3 einen möglichen, hier linearen Verlauf der impulsförmigen Ausgangsgröße in Abhängigkeit von der Eingangsgröße,

Fig. 4 Blockschaltbild einer möglichen Auswerteeinheit,

Fig. 5 schematisch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen PotentiometerSystems,

Fig. 6 den Verlauf der i pulsförmigen Ausgangsgröße in Abhängigkeit der Eingangsgröße, der sich gemäß der Ausführung nach Fig. 5 ergibt,

Fig. 7 schematisch eine Ausführungsform, welche vorzugsweise der Erfassung einer Drehbewegung dient, und

Fig. 8 ein Blockschaltbild des Meßsystems.

Fig. 1 zeigt auf einem elektrisch isolierenden Substrat 9 drei langgestreckte, parallel zueinander angeordnete Schleifbahnen in Form einer kammförmigen (elektrisch leitenden) Schleifbahn 1, einer Widerstandbahn 3 sowie einer homogenen (elektrisch leitenden) Schleifbahn 4, auf denen die Schleifkontakte 5a, 5c und 5d in s-Richtung im Bereich von smin bis smax gleiten. Über ein quer zu den Schleifbahnen 1, 3, 4 angeordnetes und mit den Schleifkontakten starr verbundenes Verbindungsteil 6 besteht zwischen den Schleifkontakten 5a, 5c und 5d eine starre und vor allem elektrisch einwandfrei leitende Verbindung. Die zu erfas¬ sende Eingangsgröße s wird in geeigneter Form über das Verbin- dungsteil 6 eingeleitet, was hier nicht näher auszuführen ist.

Die kammförmige Schleifbahn 1 ist aus einem durchgehenden Ab¬ schnitt la gebildet, an dem in einem in s-Richtung äquidistan- ten Raster seitlich Vorsprünge lb angeformt sind, über die die Schleifkontakte 5a gleiten.

Die positive- und negative Betriebsspannung, UB+ bzw. ÜB-, wird jeweils an Endpunkten 3a und 3b der Widerstandsbahn 3 einge¬ speist. Die von der Eingangsgröße s abhängige Potentiometer- Spannung UPOT wird über den Schleifkontakt 5c an der Wider¬ standsbahn 3 abgegriffen, über den Schleifkontakt 5d auf die homogene Schleifbahn 4 übertragen und kann an Punkt 4a zur wei¬ teren Signalverarbeitung abgenommen werden.

In Fig. 2 ist der Verlauf der Potentiometerspannung UPOT für den Fall dargestellt, daß das Verbindungsteil 6 und damit die Schleifkontakte 5a, 5c und 5d in s-Richtung im Bereich von smin nach smax gleichförmig bewegt werden. Demgemäß wird jeder Posi¬ tion s ein eindeutiger Spannungswert UPOT zugeordnet.

Bei Verschiebung des Verbindungsteils 6 längs der s-Richtung wird über den Schleifkontakt 5a, der ebenfalls die Potentio- meterspannung UPOT führt, die Unterbrecherseite lb der kammför- migen Schleifbahn 1 abgetastet, so daß an dem Punkt lc ein im- pulsförmiger Spannungsverlauf UPULS abgenommen werden kann.

Auf diese Weise wird neben der eigentlichen Ausgangsgröße des Potentiometers UPOT, die als analoges Signal die absolute Posi¬ tion des Schleifkontaktes 5c auf der Widerstandsbahn 3 wieder¬ gibt, eine weitere Ausgangsgröße UPULS bereitgestellt, die als Impulsfolge relative Positionsänderungen des Schleifkontaktes 5c auf der Widerstandsbahn 3 anzeigt.

Bei gleichförmiger Bewegung des Verbindungsteils 6 in s- Richtung ergibt sich der in Fig. 3 gezeigte impulsförmige Span- nungsverlauf UPULS. Dabei stellt sich in den Bereichen, wo eine Kontaktierung zwischen Unterbrecherseite lb und Schleifkontakt 5a auftritt, für UPULS stets dergleiche Verlauf wie bei UPOT ein, ansonsten fällt UPULS auf einen Wert in der Größenordnung Null ab.

Befindet sich das Verbindungsteil 6 in einer Ruheposition, die stets nicht vorherbestimmt ist, so nimmt UPULS entweder den ak¬ tuellen Wert von UPOT oder den Wert nahe Null an.

Damit ergibt sich der Vorteil, daß einer nachgeschalteten Aus¬ werteeinheit 20 voneinander unabhängige Ausgangsgrößen UPULS, UPOT zugeführt werden können, wodurch die bei sicherheitskriti- schen Systemen geforderte Überwachung sowohl der Potentiometer¬ funktion als auch der Anschlußleitungen zur Auswerteeinheit möglich ist.

Im Hinblick auf den bevorzugten Einsatz von Mikroprozessoren oder Microcontrollern als Auswerteeinheit erweist sich als Vor¬ teil, daß auch der Mikroprozessoren oder Microcontroller über- wacht wird, da die Ausgangsgrößen UPOT, UPULS in voneinander unabhängigen analogen sowie digitalen Signalwegen innerhalb der Auswerteeinheit 20 verarbeitet werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die von der kammförmi- gen Schleifbahn 1 abgegriffene Impulsfolge UPLULS mit zunehmen¬ der Betriebszeit keiner negativen Beeinflussung durch erhöhte Übergangswiderstände bedingt unterliegt, und damit gegebenen¬ falls zur Korrektur des an der Widerstandsbahn 3 abgegriffenen analogen Signales UPOT herangezogen werden kann.

Eine mögliche Form der Weiterverarbeitung der Potentiometer¬ spannung UPOT und des impulsförmigen Spannungsverlaufs UPULS wird anhand von Fig. 4 erläutert.

Hierbei wird UPOT einem Analog-/Digital-Umsetzer 12 zugeführt, dem als Schutzmaßnahme üblicherweise ein Spannungsbegrenzer und Impulsformer- oder Filterbaustein 10 vorgeschaltet ist. Der di¬ gitalisierte Wert ADPOT wird dann über einen Kanal 13 einer Re¬ chen- und Vergleichereinheit 14 zugeführt, so daß dort unter Zugrundelegung des Eingangs-/Ausgangssignalverhaltens des ver¬ wendeten Potentiometersystems die absolute Position s bestimmt werden kann. Die Steuerung des Analog-/Digital-Umsetzers 12 er¬ folgt durch die Rechen- und Vergleichereinheit 14 über einen Kanal 15.

UPULS wird über Baustein 11 in geeigneter Weise verstärkt und gefiltert, um als rechteckförmige Impulsfolge dem Impulszähler 16 zugeführt zu werden. Der Zählerstand NPULS wird als Digital¬ wert über Kanal 17 an die Rechen- und Vergleichereinheit 14 übermittelt, so daß beim Verfahren des Verbindungsteils 6 in s- Richtung mit Kenntnis der Abmessung d2 der Vorsprünge lb in s- Richtung und des Abstandes dl zweier aufeinanderfolgender Vor¬ sprünge lb in s-Richtung an der Schleifbahn 1 relative Positi¬ onsänderungen delta-s bestimmt werden können. Die notwendigen

Steuerungsaufgaben, wie zum Beispiel das Zurücksetzen des Zäh¬ lerstandes NPULS, werden auch hier von der Rechen- und Verglei¬ chereinheit 14 über einen Kanal 18 übernommen.

Überwachungs- und/oder Korrekturaufgaben könnten innerhalb der Rechen- und Vergleichereinheit 14 beispielsweise über einen Al¬ gorithmus ausgeführt werden, derart, daß stets die letzte abso¬ lute Postion s(n-l) zwischengespeichert wird, nach Verfahren in eine neue absolute Position s(n) die Differenz s(n)-s(n-l) ge- bildet wird, die dann mit der unabhängig bestimmten relativen Positionsänderung delta-s verglichen wird.

Durch den Zeitgeber 19 ist es der Rechen- und Vergleicherein¬ heit 14 möglich die Signale ADPOT und NPULS in Abhängigkeit der Zeit zu erfassen und damit unter Anwendung bekannter Längen- Zeit-Beziehungen auch Größen wie bespielsweise Geschwindigkeit oder Beschleunigung zu bestimmen.

Da die Funktionsblöcke Analog-/Digital-Umsetzer 12, Rechen- und Vergleichereinheit 14, Impulszähler 16 sowie Zeitgeber 19 auf handelsüblichen Mikrorechnern bereits serienmäßig bereitge¬ stellt werden, kann die Auswerteeinheit 20 unter Verwendung ei¬ nes solchen Mikrorechners besonders einfach und kostengünstig ausgeführt werden.

Fig. 5 zeigt eine Weiterbildung der Ausführung nach Fig. 1, bei der eine weitere homogene Schleifbahn 2 angeordnet ist, auf der ein weiterer Schleifkontakt 5b in s-Richtung im Bereich von smin bis smax gleitet. An Punkt 2a der homogenen Schleifbahn 2 wird die positive Betriebsspannung UB+ eingespeist. Eine starre Verbindung zwischen den Schleifkontakten 5a-d wird hier eben¬ falls durch ein Verbindungsteil 7 hergestellt, allerdings be¬ steht eine elektrisch einwandfrei leitende Verbindung nur zwi¬ schen den Schleifkontakten 5a und 5b, sowie zwischen den Schleifkontakten 5c und 5d.

Erfolgt hier bei Verschiebung des Verbindungsteils 7 in s- Richtung durch Schleifkontakt 5a eine Abtastung der Unterbre- cherseite lb , so kann am Punkt lc ein impulsförmiger Span-

nungsverlauf UPULS abgenommen werden, der eine konstante Ampli¬ tude aufweist.

Der Spannungsverlauf für UPULS, der sich für diese Ausführung bei gleichförmiger Bewegung des Verbindungsteils 7 in s- Richtung ergibt, ist in Fig. 6 dargestellt.

Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung erweist sich zum einen, daß Baustein 11 zur Signalaufbereitung von UPULS einfacher und damit kostengünstiger ausgeführt werden kann, zum anderen, daß die Ausgangsgrößen Potentiometerspannung UPOT und impulsföririi- ger Spannungsverlauf UPULS vollständig voneinander entkoppelt sind.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wie sie vorzugsweise bei Erfassung einer Drehbewegung zum Ein¬ satz kommt. Hierbei sind die homogene Schleifbahn 4, die Wider standsbahn 3 sowie die kammförmige Schleifbahn 1 koaxial zum Mittelpunkt M des Systems angeordnet.

Die Schleifkontakte 5d, 5c und 5a sind starr und elektrisch einwandfrei leitend über das Verbindungsteil 8, welches eine drehbare Aufnahme im Mittelpunkt M besitzt, miteinander verbun den, so daß bei Einleitung der Eingangsgröße alpha die Schleif kontakte 5d, 5c und 5a radial zum Mittelpunkt M im Bereich von alphamin bis alphamax auf den zugehörigen Schleifbahnen (4, 3 und 1) geführt werden.

Die Einspeisung der Betriebsspannungen UB+ und ÜB- erfolgt an den Endpunkten 3a und 3b der Widerstandsbahn 3, die Abnahme vo UPOT erfolgt an Punkt 4a der homogenen Schleifbahn 4, UPULS wird am Punkt lc der kammförmigen Schleifbahn 1 abgenommen.

Erfolgt eine gleichförmige Drehbewegung des Verbindungsteils 8 um den Mittelpunkt' M im Bereich von alphamin bis alphamax, so stellt sich für den Fall einer linearen Widerstandsbahn 3 für UPULS der gleiche wie in Fig. 3 gezeigte Verlauf ein.

In Fig. 8 ist ein Blockschaltbild des Meßsystems veranschau¬ licht, das die prinzipielle Funktionsweise verdeutlicht. Die Eingangsgröße s oder alpha wird parallel dem ersten und dem zweiten Längen- oder Winkelaufnehmer 3,1 zugeführt. Die strichlierte Verbindung von dem ersten Längen- oder Winkel¬ aufnehmer 3 zu dem zweiten Längen- oder Winkelaufnehmer 1 ver¬ anschaulicht die in den Fig. 1 und 7 gezeigte Variante, daß die eine Ausgangsgröße (hier UPOT) durch die andere Ausgangsgröße (hier UPULS) moduliert wird, um in beiden Ausgangsgrößen eine Information über die Absolutposition s, alpha zu haben.

Die beiden Ausgangsgrößen UPOT, UPULS werden dann der Auswer- tungs- und Verarbeitungseinheit 20 zugeführt, die dann beiden Ausgangsgrößen verarbeitet und einen Meßwert sowie ggf. ein Fehlersignal ausgibt.

Als entscheidender Vorteil bleibt jedoch hervorzuheben, daß bei Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Meßsystem als Potentiome¬ teranordnung mit einem parallel angeordneten Inkrementalgeber neben allen bereits angeführten Vorteilen eine einfache und ko¬ stengünstige Herstellung möglich und vor allem sehr wenig Ein¬ bauraum benötigt wird.

Die bisher betrachtete Ausführung, bei der zur Generierung der Impulsfolge zusätzlich zur Widerstandsbahn eines Potentiometers eine kammförmige Schleifbahn aufgebracht wird, stellt eine fer¬ tigungstechnisch günstige Form dar, aber auch der Einsatz opto- elektrischer, induktiver oder kapazitiver Verfahren ist für die Erzeugung der Ausgangsgröße in Betracht zu ziehen.