Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung der Position eines bewegbaren Teils und ein System zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist allgemein bekannt, dass für ein Verfahren zur Erfassung der Position eines bewegbaren Teils ein Sensor verwendbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die von einem Sensor zur Winkelerfassung erzeugten Sensorsignale zu korrigieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass das Verfahren zur Erfassung der Position eines bewegbaren Teils vorgesehen ist, insbesondere zur Erfassung der Winkelposition eines drehbar gelagerten Teils oder zur Erfassung der Linearposition eines linear bewegbar angeordneten Teils, mittels eines Sensors, welcher als die Position codierende Sensorsignale ein erstes Signal, insbesondere Sinussignal, und ein zweites Signal, insbesondere Cosinussignal, aufweist, insbesondere wobei die vom Sensor erfasste Position mittels des ersten und zweiten Signals codiert wird, wobei zeitlich wiederkehrend aus den Sensorsignalen eine Istgröße bestimmt wird, wobei die Bestimmung eines Stellwerts, insbesondere eines jeweils aktualisierten Stellwerts, durch ein Triggersignal, insbesondere jeweiliges Triggersignal, insbesondere durch einen Triggerpuls, ausgelöst wird, wobei die Bestimmung des Stellwerts derart ausgeführt wird, dass die Istgröße auf eine Sollgröße hingeregelt wird, insbesondere wobei der Stellwert erst mit der durch ein jeweiliges weiteres Triggersignal ausgelösten, jeweils nächsten Bestimmung ändert, insbesondere wobei der durch die durch das Triggersignal ausgelöste Bestimmung bestimmte Stellwert unverändert bleibt bis zum zeitlich nachfolgenden und/oder jeweils weiteren Triggersignal.

Von Vorteil ist dabei, dass die vom Sensor erzeugten Signale, welche die erfasste Position, insbesondere den Winkel, also die Winkellage des Teils, oder die Linearposition des Teils, codieren, auf einen Sollwert hin regelbar sind, ohne dass sicherheitsgerichtete Überwachungen außer Kraft gesetzt werden.

Denn während die erfasste und mittels der Signale codierte Winkellage einen elektrischen Winkel durchläuft wird keine Korrektur ausgeführt, solange eine Mindestzeit t nicht überschritten ist. Somit ist eine sicherheitsgerichtete Überwachung der Sensorsignale in der Lage, einen Fehlerfall zu erkennen. Beispielsweise tritt ein Defekt auf, so dass eines der Signale oder beide Signale an Amplitude verlieren. Dies ist erkennbar, da keine Berichtigung der Signale ausgeführt wird. Erst wenn die elektrische Periode durchlaufen wurde oder die Zeitspanne t abgelaufen ist, wird ein Stellwert bestimmt, der eine Korrektur bewirkt. Dabei ist der Stellwert derart bestimmt, dass der Spitzenwert, insbesondere also Amplitude, der Signale gleich groß ist. Beispielsweise sind die Signale als Sinussignal und Cosinussignal ausgeführt und die Regelung bewirkt, dass der aus Sinussignal und Cosinussignal codierte Zeiger einen Kreis durchläuft, also möglichst geringe Exzentrizität als Abweichung von dem gewünschten Kreis mit gegebenem Radius abweicht.

Somit ist während des Durchlaufens einer elektrischen Periode eine sicherheitsgerichtete Überwachung ausführbar und beim Beginn der nächsten elektrischen Periode ein neuer Stellwert bestimmbar, um beispielsweise Leuchtstärke einer optischen Quelle des Sensors nachzuregeln oder einen empfangsseitigen Verstärkungsfaktor des Sensors nachzuregeln.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert oder ist der Stellwert eine Erregerspannung oder einen Erregerstrom des Sensors und/oder einen Verstärkungsfaktor des Sensors. Von Vorteil ist dabei, dass eine Nachregelung der Signale in einfacher Weise ermöglicht ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist ein Triggersignal dann ausgelöst, wenn die mittels des ersten und zweiten Signals codierte Position sich um eine um eine der elektrischen Periode entsprechende Strecke, insbesondere Winkellänge oder lineare Länge, und/oder um eine maximale, mittels des ersten und zweiten Signals eineindeutig codierbare Strecke, insbesondere Winkellänge oder lineare Länge, verändert hat seit dem jeweils zuvor ausgelösten Triggersignal. Von Vorteil ist dabei, dass zwischen zwei Triggersignalen der Stellwert nicht geändert wird und somit eine sicherheitsgerichtete Überwachung der Signale ungestört ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird ein Triggersignal dann ausgelöst wird, wenn eine Zeitspanne t seit dem jeweils zuvor ausgelösten Triggersignal abgelaufen ist, insbesondere wobei die Zeitspanne t größer als die Periodendauer des ersten Signals ist, wenn die Drehzahl des Teils derart groß oder maximal ist, dass die Position gerade noch eindeutig erfassbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei Stillstand des Teils zumindest nach Anlauf der Zeitspanne t eine aktualisierte Bestimmung des Stellwerts ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Istgröße als Wurzel aus einer Summe gebildet, welche als Summe des Quadrats des Wertes des jeweils aktuellen ersten Signals und des Quadrats des Wertes des jeweils aktuellen zweiten Signals gebildet wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Radialabstand in einfacher Weise bestimmbar ist, dessen Abszissenwert dem ersten Signal und dessen Ordinatenwert dem zweiten Signal gleicht.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Istgröße als Zweiertupel der jeweils aktuell bestimmten Amplitude des ersten Signals und der jeweils aktuell bestimmten Amplitude des zweiten Signals gebildet, wobei die Sollgröße ebenfalls ein Zweiertupel ist und statt des Stellwertes ein Zweiertupel von Stellwerten bestimmt wird. Von Vorteil ist dabei, dass sogar jede der beiden Amplituden der Signale des Sensors separat nachregelbar, also korrigierbar sind.

Wichtige Merkmale bei dem System zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass das erste und zweite Signal sowohl einer Auswerteeinheit als auch einem Zeitglied und auch einem Messglied zugeführt werden, wobei die Auswerteeinheit geeignet ausgeführt ist, um eine Istgröße zu bestimmen, insbesondere um einen gleitenden Mittelwert einer Istgröße zu bestimmen, wobei das Zeitglied geeignet ausgeführt ist, um nach Ablauf einer Zeitspanne t nach dem zuletzt erzeugten Triggersignal ein Triggersignal zu erzeugen, wobei das Messglied geeignet ausgeführt ist, um nach Durchlaufen einer elektrischen Periode nach dem zuletzt erzeugten Triggersignal ein Triggersignal zu erzeugen, wobei ein Reglerglied geeignet ausgeführt ist, um eine jeweils durch ein Triggersignal ausgelöste Bestimmung eines aktualisierten Stellwertes auszuführen.

Von Vorteil ist dabei, dass immer nach Durchlaufen einer elektrischen Periode oder Ablauf einer Zeitspanne t ein Triggersignal erzeugt wird, das die Bestimmung eines aktualisierten Stellwertes auslöst. Auf diese Weise wird der Stellwert immer nur nach dem Eintreffen eines neuen Triggersignals bestimmt und somit die sicherheitsgerichtete Überwachung der Signale des Sensors nicht gestört.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mittels des vom Reglerglied erzeugten, den Stellwert beinhaltenden Ausgangssignals der durch ein Leuchtmittel, insbesondere LED, des Sensors fließende Strom und/oder der Verstärkungsfaktor einer das Signal eines lichtempfindlichen Sensorelements auswertenden Einheit des Sensors gesteuert oder die Amplitude einer elektrischen Wechselgröße, wie Strom oder Spannung, einer als Primärwicklung fungierenden, stationär angeordneten Wicklung gesteuert, wobei eine Sekundärwicklung mit dem Teil fest verbunden ist.

Von Vorteil ist dabei, dass nach jedem Triggersignal die Leuchtstärke, also Lichtintensität, des Leuchtmittels des Sensors und/oder des empfangsseitig angeordneten, also mit dem Teil fest verbundenen Sensorteils geändert wird, um den Sollwert zu erreichen.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung die Signale des Sensors einer Einheit zur sicherheitsgerichteten Überwachung zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass zwischen den Triggersignalen eine solche Überwachung ausführbar ist und nicht verfälscht wird durch aktualisierte Stellwerte. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.

Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Sensorsignalkorrektur schematisch skizziert.

Wie in der Figur 1 gezeigt, erzeugt ein Sensor ein Sinussignal S1 und ein Cosinussignal. Hierzu ist der Sensor 1 ein lineares Wegmesssystem oder Winkelmesssystem zur Erfassung der Position, insbesondere Linearposition oder Winkelposition, eines bewegbaren Teils, insbesondere linear oder rotatorisch bewegbaren Teils.

Beispielsweise wird vom Sensor 1 die Drehwinkelstellung eines drehbar gelagerten Teils erfasst, welches am Umfang in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete, voneinander regelmäßig beabstandete Dauermagnete aufweist, die in Umfangsrichtung abwechselnd entgegengesetzt magnetisiert sind. Ein magnetempfindliches, stationär angeordnetes Sensorelement erzeugt somit bei Drehung des Teils ein Sinussignal S1, das eine sogenannte elektrische Periodenlänge L aufweist, welche 720° / N beträgt, wobei N die Anzahl der Dauermagnete am Umfang ist. Ein weiteres Sensorelement, welches im Abstand L/4 in Umfangsrichtung ebenfalls stationär angeordnet ist, erzeugt ein Cosinussignal S2.

Die beiden Signale S1 und S2 werden einer Auswerteeinheit 4 zugeführt, welche daraus eine Istgröße, wie beispielsweise einen Istbetrag RJst des aus dem Sinussignal S1 und dem Cosinussignal S2 gebildeten Radiusvektors.

Diese Istgröße RJst wird stets wiederkehrend, insbesondere quasi-kontinuierlich, ermittelt und vorzugsweise geglättet, insbesondere als gleitender Mittelwert oder dergleichen.

Erfindungsgemäß bestimmt das Messglied 3 den zurückgelegten Weg des bewegbar angeordneten Teils und erzeugt ein Triggersignal, wenn die elektrische Periodenlänge L zurückgelegt wurde.

Dieses Triggersignal gibt die Bestimmung eines neuen Stellwertes frei, welcher durch ein Reglerglied 6 bestimmt wird, indem die Istgröße RJst mit einer vorgegebenen Sollgröße R_soll verglichen wird und ein derartiger Stellwert bestimmt wird, so dass die Istgröße RJst auf die Sollgröße R_soll hin geregelt wird.

Der nächste Stellwert wird somit erst beim nächsten Triggersignal bestimmt und wirksam. Auf diese Weise werden phasenabhängige Fehler nicht während des Durchlaufens der elektrischen Periodenlänge L wegkorrigiert, sondern bleiben erkennbar. Der im Beispiel als Wurzel aus der Summe des Quadrats des Sinussignals und des Quadrats des Cosinussignals gebildete und als gleitender Mittelwert bestimmte Radialabstand wird also auf einen Sollwert hin geregelt, wobei der Stellwert aber nur einmal pro elektrische Periode geändert wird.

Zusätzlich zum Messglied 3 ist ein Zeitglied 2 vorgesehen, das ebenfalls ein Triggersignal erzeugen kann. Wenn nämlich die Bewegung des bewegbaren Teils sehr langsam ist, erzeugt das Zeitglied 2 nach einer Zeitspanne t ein Triggersignal, um die Bestimmung des nächsten Stellwertes durch das Reglerglied 6 auszulösen.

Auf diese Weise wird also erfindungsgemäß nur einmal pro elektrische Periode ein Stellwert bestimmt, solange die Geschwindigkeit oder Drehzahl über einem Schwellwert liegt, und ansonsten nach einer Maximalzeit, nämlich der Zeitspanne t.

Der Stellwert steuert eine Erregeramplitude im Sensor 1 oder einen Verstärkungsfaktor im Sensor 1.

Beispielsweise weist der Sensor 1 eine an eine Primärwicklung induktiv gekoppelte Sekundärwicklung auf. Die Primärwicklung wird von einer Primärwechselspannung gespeist, deren Amplitude, also Erregeramplitude, vom Stellwert gesteuert wird. Statt oder zusätzlich ist vom Stellwert ein Verstärkungsfaktor bei der Erzeugung des Sinussignals und/oder des Cosinussignals steuerbar. Auch auf diese Weise ist die Istgröße auf eine Sollgröße, insbesondere auf einen Sollwert, hin regelbar.

Alternativ ist der Sensor als optischer Sensor ausgeführt, wobei eine Lichtquelle stationär angeordnet ist, deren Intensität vom Stellwert gesteuert wird. Statt oder zusätzlich ist vom Stellwert ein Verstärkungsfaktor bei der Erzeugung des Sinussignals und/oder des Cosinussignals steuerbar. Auch auf diese Weise ist die Istgröße auf eine Sollgröße, insbesondere auf einen Sollwert, hin regelbar. Bei Ausführung der Lichtquelle als LED ist die Intensität mittels des durch die LED fließenden Stroms steuerbar.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist als Die Istgröße RJst ein zweier Tupel verwendet, insbesondere das aus der Amplitude des Sinussignals s1 und der Amplitude des Cosinussignals S2 zusammengesetzte Tupel. Die Sollgröße besteht dann auch aus zwei Werten, die aber auch gleich groß sein dürfen. Auch die Stellgröße besteht in diesem Fall aus einem Zweiertupel. Somit werden dann die Amplituden der Sensorsignale (S1, S2) vom Stellwert auf einen jeweiligen, insbesondere gleichen, Sollwert hingesteuert.

Bezugszeichenliste

1 Sensor 2 Zeitglied

3 Messglied

4 Auswerteeinheit

5 Stellglied

6 Reglerglied

51 Sinussignal

52 Cosinussignal RJst Istvektor R-Soll Sollvektor