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Dokumentenidentifikation DE19701310A1 21.08.1997
Titel Vorrichtung und Verfahren zur Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi eines Meßwertaufnehmers
Anmelder Dr. Johannes Heidenhain GmbH, 83301 Traunreut, DE
Erfinder Strasser, Erich, 83308 Trostberg, DE;
Wastlhuber, Robert, 84518 Garching, DE;
Hofbauer, Hermann, 83308 Trostberg, DE;
Zehentner, Christian, 83317 Teisendorf, DE;
Bielski, Steffen, 84518 Garching, DE;
Huber, Helmut, 84518 Garching, DE
DE-Anmeldedatum 16.01.1997
DE-Aktenzeichen 19701310
Offenlegungstag 21.08.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.08.1997
IPC-Hauptklasse G01D 3/024
IPC-Nebenklasse G01D 5/244   G01B 7/30   G08C 19/00   
Zusammenfassung In einer Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem Meßwertaufnehmer und einer Verarbeitungseinheit, die durch ein oder mehrere Signal-Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind, ist eine Möglichkeit vorgesehen, wahlweise mindestens zwei verschiedene Betriebsmodi des Meßwertaufnehmers zu aktivieren. Hierzu umfaßt die Vorrichtung eine Vergleicher-Einheit, die durch Vergleichen der an mindestens einer Signal-Übertragungsleitung anliegenden Signale mit vorgegebenen Referenzsignalen den jeweils aktivierten Betriebsmodus identifiziert (Figur 1).

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi eines Meßwertaufnehmers. Insbesondere geeignet ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren, wenn ein Positionsmeßsystem als Meßwertaufnehmer eingesetzt wird.

Aus der DE 41 29 577 ist ein Meßsystem zur Drehwinkelerfassung bekannt, bei dem eine Modifikation meßsystem-spezifischer Daten durch den Anwender möglich ist. Hierzu umfaßt das Meßsystem einen Datenspeicher, der mit einer Auswerteeinheit über Signal-Übertragungsleitungen verbunden ist; durch zeitweises Zusammenschalten der Meßsystem-Ausgänge bzw. Speicher-Ausgänge mit den Übertragungsleitungen kann das Meßsystem anwenderspezifisch programmiert werden. Für die Datenübertragung wird ein zeitsequentielles Multiplex-Verfahren vorgeschlagen, was eine technisch relativ aufwendige Lösung darstellt. Zudem ist die Synchronisiation von Meßsystem und Auswerteeinheit nicht gewährleistet. Die vorgeschlagene Schnittstelle ist ferner nicht universell für verschiedene Meßsysteme einsetzbar, beispielsweise für Meßsysteme, die bereits den eigentlichen Meßwert in Form einer Absolutposition liefern und bei denen der interessierende Meßwert nicht erst in der nachgeordneten Auswerteeinheit erzeugt werden muß.

Eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur synchron-seriellen Datenübertragung zwischen einem Meßwertaufnehmer und einer Verarbeitungseinheit ist desweiteren aus der EP 0 171 579 bekannt. Hierbei umfaßt die vorgeschlagene Vorrichtung eine Taktsignal- sowie eine Daten-Leitung, über die der Meßwertaufnehmer und eine nachgeordnete Verarbeitungseinheit miteinander verbunden sind; die beiden Signalübertragungsleitungen werden jeweils nur unidirektional betrieben. Eine anwenderspezifische Programmierung des Meßwertaufnehmers, etwa durch Beschreiben und Auslesen von Speichereinheiten, die dem Meßwertaufnehmer zugeordnet sind, ist bei dieser Vorrichtung nicht vorgesehen bzw. nicht möglich.

In der EP 0 660 209 wird aus diesem Grund vorgeschlagen, zumindest eine Signal-Übertragungsleitung zwischen dem Meßwertaufnehmer und der Verarbeitungseinheit bidirektional auszuführen und dem Meßwertaufnehmer eine Reihe von Speicherbereichen zuzuordnen. Die Speicherbereiche können vom Anwender über diese Signal-Übertragungsleitung beschrieben bzw. ausgelesen werden, so daß derart dem Anwender eine Anpassung der Verarbeitungseinheit an spezifische Meßwertaufnehmer-Parameter möglich ist. Die vorgesehenen Speicherbereiche können verschiedenste Parameter des Meßwertaufnehmers, Informationen zu dessen Betriebszustand, Parameter der Verarbeitungseinheit etc. beinhalten. Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung ist nunmehr ein wahlweiser Programmier- bzw. Meßbetrieb des Meßwertaufnehmers möglich. Diese vorteilhafte Lösung erfordert jedoch bestimmte Voraussetzungen seitens der Meßwertaufnehmer, insbesondere eine bidirektionale Signal-Übertragungsleitung zur Verarbeitungseinheit und ist deshalb nicht universell einsetzbar, etwa in Verbindung mit Meßwertaufnehmern, die nur unidirektional betreibbare Takt- und Datenleitungen aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit zur Ausgestaltung der Schnittstelle zwischen einem Meßwertaufnehmer und einer nachgeordneten Verarbeitungseinheit ist aus der EP 0 324 067 bekannt. Hierbei sind wiederum dem Meßwertaufnehmer zugeordnete Speicherbausteine vorgesehen, die beschrieben und ausgelesen werden können und in denen Meßwertaufnehmer-Kenndaten abgelegt sind. Auch diese Lösung ist wie die vorab erläuterte Variante nur in Verbindung mit dafür ausgelegten Meßwertaufnehmern und einer entsprechenden Ausgestaltung der Signal-Übertragungsleitungen einsetzbar.

Desweiteren offenbart die US 4,831,380 eine Schnittstelle für Meßwertaufnehmer, bei der durch Detektion eines Referenzsignales die gleichzeitige Übermittlung von Meßwertaufnehmer-Korrekturdaten und Meßdaten zur Verarbeitungseinheit erfolgt. Eine Programmiermöglichkeit für den Meßwertaufnehmer, d. h. etwa die anwenderspezifische Anpassung an bestimmte Anforderungen der Verarbeitungseinheit ist hierbei jedoch ebensowenig vorgesehen wie die definierte Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Meßwertaufnehmers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi eines Meßwertaufnehmers zu schaffen, die in Verbindung mit möglichst vielen verschiedenen Meßwertaufnehmer-Systemen zuverlässig arbeitet. Insbesondere soll neben verschiedenen Meßmodi, in denen eine Meßdatenübertragung an eine nachgeordnete Verarbeitungseinheit in unterschiedlicher Art und Weise erfolgt, eine Programmierung des Meßwertaufnehmers durch den jeweiligen Anwender möglich sein. Ein derartiger Programmiermodus soll z. B. eine Anpassung der Verarbeitungseinheit an bestimmte Parameter des Meßwertaufnehmers mit geringem Aufwand ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den aufgeführten Maßnahmen in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen.

Ein Verfahren zur Lösung der angesprochenen Probleme wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 13 charakterisiert. Mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den aufgeführten Maßnahmen in den von Anspruch 13 abhängigen Ansprüchen.

Durch den erfindungsgemäßen Einsatz einer Vergleicher-Einheit ist nunmehr sichergestellt, daß eine zuverlässige Identifizierung und nachfolgende Umschaltung in den gewünschten Meßwertaufnehmer-Betriebsmodus erfolgt. Hierbei können verschiedenste Betriebsmodi desselben vorgesehen werden, beispielsweise unterschiedliche Meßmodi, in denen Signale unterschiedlicher Form an eine nachgeordnete Verarbeitungseinheit übertragen werden. Daneben kann jedoch auch definiert in einen Programmiermodus umgeschaltet werden, in dem ein Beschreiben und Auslesen von entsprechenden Speicherbereichen des Meßwertaufnehmers erfolgen kann usw.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich dabei zum einen bei herkömmlichen Schnittstellen-Varianten mit unidirektionalen Signalübertragungsleitungen einsetzen, wie sie etwa in der EP 0 171 579 beschrieben werden. Zum anderen können auch Vorrichtungen bzw. Verfahren gemäß der EP 0 660 209 damit optimiert werden. Der universelle Einsatz in Verbindung mit verschiedensten Meßwertaufnehmern ist somit sichergestellt.

Innerhalb eines Programmiermodus ist es möglich, verschiedene bekannte Signalübertragungsverfahren einzusetzen, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren können diesbezüglich äußerst flexibel ausgestaltet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsmäße Verfahren lassen sich ferner in Verbindung mit verschiedensten Ausführungen von Meßwertaufnehmern einsetzen.

Darüberhinaus resultiert als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß separate Verbindungsleitungen zum Aktivieren der eigentlichen Umschaltung nicht benötigt werden. Die eigentlichen Umschaltsignale können auf den bereits vorhandenen Signal-Übertragungsleitungen übertragen werden. Hierzu können selbstverständlich verschiedenste Signal-Übertragungsleitungen herangezogen werden, wie beispielsweise die Daten- oder Takt-Signalübertragungsleitungen.

Weitere Vorteile sowie Einzelheiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Figuren.

Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsmäßen Vorrichtung.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in einer schematisierten Darstellung in Fig. 1 gezeigt. In Verbindung mit Fig. 1 wird im folgenden auch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert.

Die dargestellte Vorrichtung umfaßt zum einen den Meßwertaufnehmer (1), der im nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel als Positionsmeßsystem, respektive als absolutes Winkelmeßsystem, ausgeführt ist. Über zwei unidirektional betriebene Signal-Übertragungsleitungen (3, 4) ist der Meßwertaufnehmer (1) mit einer nachgeordneten Verarbeitungseinheit (2) verbunden. Im Fall des absoluten Winkelmeßsystems entspricht die Verarbeitungseinheit (2) demzufolge beispielsweise einer konventionellen Werkzeugmaschinen-Steuerung.

Zur Erfassung der interessierenden absoluten Winkelstellung ist der Meßwertaufnehmer (1) in bekannter Art und Weise ausgeführt, das heißt durch die lichtelektrische Abtastung einer Codescheibe oder aber mehrerer durch Untersetzungsgetriebe miteinander verbundener Codescheiben lassen sich analoge Abtastsignale erzeugen. Diese werden in einer Abtasteinheit verstärkt und in Digitalsignale in Form eines binären Datenwortes umgewandelt, welches die absolute Winkelstellung angibt. Die einzelnen Komponenten zur Erzeugung der zu übertragenden Positionsdaten sind in Fig. 1 nicht im einzelnen dargestellt, mit dem Bezugszeichen (5) wird vielmehr die Gesamtheit der einzelnen Elemente der Meßwert-Erzeugungseinheit (5) bezeichnet. An deren Ausgang liegt bereits das binäre Datenwort an, das die absolute Winkelposition angibt. Über die gewählte schematisierte Darstellung soll zudem veranschaulicht werden, daß auch das jeweilige Verfahren zur Meßwert-Erzeugung in keiner Weise einschränkend im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung anzusehen ist. Alternativ könnten auch beliebige andere Signalerzeugungsverfahren in Verbindung mit der erfindungsmäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einsatz kommen.

Die Übertragung der Signale von der Meßwert-Erzeugungseinheit (5) über die zwei Signal-Übertragungsleitungen (3, 4) zur nachgeordneten Verarbeitungseinheit (2) erfolgt in einem Meßmodus in bekannter Art und Weise, wie dies beispielsweise in der EP 0 171 579 beschrieben ist. Hierbei werden die beiden Signal-Übertragungsleitungen (3, 4) unidirektional betrieben, d. h. es ist eine Takt- (3) und eine Datenleitung (4) vorgesehen. Durch die Übermittlung definierter Taktsignale von der Verarbeitungseinheit (2) über die Taktleitung (3) an die Meßwert-Erzeugungseinheit (5) wird die serielle Übertragung von Meßdaten auf der Datenleitung (4) in Richtung Verarbeitungseinheit (2) entsprechend synchronisiert.

Der dargestellte Meßwertaufnehmer (1) umfaßt desweiteren einen Speicherbaustein (6) mit mehreren separaten Speicherbereichen (6.1, 6.2, 6.3). Die einzelnen Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3) sind hierbei für verschiedene Parameter-Kategorien reserviert und können vom jeweiligen Anwender in einem Programmiermodus definiert beschrieben und ausgelesen werden.

Wie in der EP 0 660 209 detailliert ausgeführt, können in den einzelnen Speicherbereichen (6.1, 6.2, 6.3) anwenderspezifische Parameter ebenso abgelegt werden wie spezifische Daten des Meßwertaufnehmer-Herstellers, Korrekturdaten des Meßwertaufnehmers (1), Betriebsart-Parameter usw . . Zur Programmierung bzw. definierten Veränderung dieser Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3) ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nunmehr vorgesehen, daß neben einem Meßmodus, in dem eine Meßdaten-Übertragung zur Verarbeitungseinheit (2) erfolgt desweiteren ein Programmiermodus realisierbar ist bzw. für den Anwender zur Verfügung steht. In einem derartigen Programmiermodus kann beispielsweise die Betriebsart des Meßwertaufnehmers (1), z. B. die Angabe der Drehrichtung eines Winkelmeßsystemes, definiert vorgegeben werden, das Auslesen von Parametern des Meßwertaufnehmer-Herstellers erfolgen etc.

Um bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform mit jeweils unidirektionalen Signal-Übertragungsleitungen (3, 4) einen derartigen Programmiermodus zu ermöglichen, ist eine Vergleicher-Einheit (7) innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen. Die Aufgabe der Vergleicher-Einheit (7) besteht darin, laufend die Signale zu erfassen, die über mindestens eine der beiden Signal-Übertragungsleitungen (3, 4) übertragen werden bzw. dort anliegen. Die erfaßten Signale werden von der Vergleicher-Einheit (7) laufend mit vorgegebenen Referenzsignalen verglichen, so daß derart eine Identifikation des jeweils aktivierten bzw. gewünschten Betriebsmodus möglich ist. Je nach Art des übertragenen Signales erkennt die Vergleicher-Einheit (7) anhand der zur Verfügung stehenden Referenz-Signale demzufolge den vom Anwender gewünschten Betriebsmodus und aktiviert die entsprechenden Umschaltmittel (8.1, 8.2), um zwischen den mindestens zwei Betriebsmodi umzuschalten. In Abhängigkeit von der Anzahl vorgesehener Betriebsmodi können hierbei auch unterschiedlich viele Referenzsignale bzw. -Signalarten erforderlich sein. Bei lediglich zwei gewünschten Betriebsmodi hingegen reicht in einer möglichen Ausführungsform ein einziges Referenzsignal zur Erkennung des gewünschten Umschaltzeitpunktes aus; sobald die Vergleichereinheit dieses Signal erkennt, wird jeweils in den anderen der beiden Betriebsmodi umgeschaltet.

Ferner sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, daß selbstverständlich auch andere Signal-Übertragungsleitungen herangezogen werden können, um die Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi in der beschriebenen Art und Weise sicherzustellen.

Die Wahl des gerade gewünschten Betriebsmodus erfolgt durch den Anwender über die Verarbeitungseinheit (2), die hierfür eine geeignete Schnittstelle, z. B. in Form einer Tastatur, umfaßt. Daneben weist die Verarbeitungseinheit (2) vorzugsweise auch eine Anzeigeeinheit auf, welche in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellt ist. In der Regel wird der Anwender vor dem Ersteinsatz auf den möglichen Programmier-Modus zurückgreifen, um derart die Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3) zu verändern, auszulesen etc. Ebenso kann der Programmiermodus zur Fehlerdiagnose vorteilhaft eingesetzt werden.

In einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es beispielsweise möglich, den Meßwertaufnehmer (1) derart zu betreiben, daß er sich nach dem Einschalten automatisch im Programmiermodus befindet und der jeweilige Anwender dann die gewünschte Programmierung des Meßwertaufnehmers (1) vornimmt. Nach der durchgeführten Programmierung erfolgt die Umschaltung in den Meßmodus, wozu wiederum die vorgesehene Vergleicher-Einheit (7) anhand eines Referenz-Signales den anschließend gewünschten Betriebsmodus identifiziert und die erforderlichen Umschaltmittel aktiviert. Es ergeben sich demzufolge eine Reihe möglicher Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der dargestellten Ausführungsform der Fig. 1 ist die Vergleicher-Einheit (7) so ausgebildet, daß damit ein Erfassen der übertragenen Signalfrequenz auf mindestens einer Signal-Übertragungsleitung (3) möglich ist. Als Referenz-Signal steht demzufolge eine Referenzfrequenz-Signalfolge zur Verfügung, mit der das aktuell erfaßte Signal verglichen wird. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform überwacht die Vergleichereinheit (7) die an der Taktsignal-Leitung (3) anliegenden Signale und vergleicht diese mit einem Referenz-Signal. Erkennt die Vergleicher-Einheit (7) über die gerade registrierte Signalfrequenz, daß nunmehr keine Synchronisierungs-Daten auf der Takt-Leitung (3) mehr übertragen werden, da eine von der Referenz-Frequenz abweichende Signalform vorliegt so aktiviert die Vergleicher-Einheit (7) geeignet ausgeführte Umschaltmittel (8.1, 8.2), über die eine Umschaltung in den Programmier-Modus erfolgt.

Zum Identifizieren des Betriebsmodus kann beispielsweise eine Referenzfrequenz vorgegeben werden; weicht die detektierte Frequenz um einen bestimmten Betrag von dieser Referenzfrequenz ab, so erfolgt die Umschaltung in den jeweils anderen Betriebsmodus. Prinzipiell könnten derart selbstverständlich auch mehr als zwei unterschiedliche Betriebsmodi vorgesehen werden. Ebenso ist es möglich, auch die Identifikation des jeweiligen Betriebsmodus alternativ zum beschriebenen Frequenzvergleich der anliegenden Signale auszuführen. So kann beispielsweise auch ein Umschaltsignal auf einer Datenleitung erzeugt werden, in dem auf Seiten der Verarbeitungseinheit ein Widerstand bzw. eine Last auf diese Datenleitung aufgeschaltet wird. Eine entsprechende Veränderung des Gleichstrom- oder des Gleichspannungspegels auf dieser Datenleitung wird über die Vergleichereinheit erkannt und ein dem veränderten Pegel zugeordneter Betriebsmodus des Meßwertaufnehmers identifiziert bzw. aktiviert. Entsprechend kann ein Zurückschalten in den ursprünglichen Betriebsmodus erfolgen, indem ein derartiger Widerstand wieder von dieser Datenleitung abgeschaltet wird. Selbstverständlich lassen sich auf diese Art und Weise ebenfalls mehrere verschiedene Betriebszustände definiert identifizieren und aktivieren.

Nachdem derart eine gewünschte Änderung des Betriebsmodus erfaßt wurde, wird anschließend die Takt-Leitung (3) und die Datenleitung (4) jeweils so umgeschaltet, daß ein Beschreiben und/oder Auslesen der Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3) des Speicherbausteins (6) möglich ist. Die von der Vergleicher-Einheit (7) hierzu aktivierbaren Umschaltmittel (8.1, 8.2) sind in Fig. 1 in schematisierter Form als Schalter dargestellt. Selbstverständlich können sowohl diese Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch die ferner erläuterten Komponenten in vielfältigsten Ausführungsformen soft- und/oder hardwaremäßig realisiert werden. Über die gewählte Darstellung soll lediglich die prinzipielle Signalverarbeitung innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren veranschaulicht werden.

Das für die Vergleicher-Einheit (7) erforderliche Referenzsignal wird in der dargestellten Ausführungsform von einer Oszillatorstufe (9) erzeugt die dem Meßwertaufnehmer (1) zugeordnet ist. Alternativ hierzu ist in Fig. 1 über die Verbindung zur Verarbeitungseinheit (2) die Möglichkeit angedeutet, ein derartiges Referenzsignal extern von der Verarbeitungseinheit (2) erzeugen zu lassen und der Vergleicher-Einheit zuzuführen.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der dargestellten Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine definierte Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Meßwertaufnehmers (1) durch den Anwender über die Verarbeitungseinheit (2). Hierbei identifiziert die vorgesehene Vergleichereinheit (7) jeweils durch Vergleichen mit einem Referenzsignal den gewünschten Betriebsmodus und aktiviert die Umschaltmittel (8.1, 8.2), die dann die erforderlichen Änderungen veranlassen.

Die für einen Programmiermodus erforderliche Datenübertragung auf der Taktsignal-Leitung (3) zwischen der Verarbeitungseinheit (2) und dem Meßwertaufnehmer (1) bzw. dem Speicherbaustein (6) erfolgt in bekannter Art und Weise durch geeignetes Verschlüsseln oder Codieren der übertragenen Signale. Hierfür kommen bekannte Modulationsverfahren wie Pulscode-, Pulsphasen- oder Frequenzmodulationsverfahren etc. in Betracht. So kann beispielsweise im Fall der Frequenzmodulation der übertragenen Signale im Programmier-Modus die Signalübertragung in Richtung des Meßwertaufnehmers im Frequenzbereich zwischen 1,5 MHz und 3 MHz erfolgen.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sei nunmehr anhand der Fig. 2 erläutert. Dargestellt ist hierbei erneut ein Meßwertaufnehmer (21) sowie eine nachgeordnete Verarbeitungseinheit (22), welche durch Signal-Übertragungsleitungen (23, 24) miteinander verbunden sind. Der Meßwertaufnehmer (21) ist wiederum als absolutes Positionsmeßsystem ausgeführt und entspricht im grundsätzlichen Aufbau dem des vorab erläuterten Ausführungsbeispieles. Hierbei umfaßt der Meßwertaufnehmer (21) unter anderem eine schematisiert dargestellte Meßwerterzeugungseinheit (25) sowie einen Speicherbaustein (26) mit verschiedenen Speicherbereichen (26.1, 26.2, 26.3). Ebenso wie im vorab beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ferner eine Vergleicher-Einheit (27) innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, die ein definiertes Umschalten zwischen den verschiedenen Betriebsmodi sicherstellt, indem durch Vergleichen der an mindestens einer Signal-Übertragungsleitung (23) anliegenden Signale mit Referenzsignalen der jeweils aktivierte Betriebsmodus identifiziert wird.

Im Gegensatz zur erläuterten Ausführungsform der Fig. 1 ist nunmehr eine der beiden Signal-Übertragungsleitungen (24) als birektional betreibbare Signal-Übertragungsleitung (24) ausgeführt, was in schematisierter Form in Fig. 2 angedeutet ist. Sobald die Vergleicher-Einheit (27) erkennt, daß die an einer der beiden Signal-Übertragungsleitungen (23) anliegenden Signale von einem vorgegebenen Referenz-Signal abweichen, wird ein Umschaltmittel (28) aktiviert. Hierbei wird vom Umschaltmittel (28) die Verbindung zwischen der Verarbeitungseinheit (22) und dem beschreib- und auslesbaren Speicherbaustein (26) innerhalb des Meßwertaufnehmers (21) hergestellt. Über die bidirektional arbeitende Signal-Übertragungsleitung (24) erfolgt dann die anwenderspezifische Programmierung des Speicherbausteins (26) bzw. das Beschreiben und Auslesen der unterschiedlichen Speicherbereiche (26.1, 26.2, 26.3).

Wie im vorab erläuterten Ausführungsbeispiel kann wiederum vorgesehen werden, das Referenzsignal für die Vergleicher-Einheit (27) über eine Oszillatorstufe (29) zu erzeugen, die dem eigentlichen Meßwertaufnehmer (21) zugeordnet ist. Daneben besteht aber auch die Möglichkeit, ein externes Referenzsignal über die Verarbeitungseinheit (22) zuzuführen, was in Fig. 2 ebenfalls angedeutet ist.

Im weiteren Aufbau entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem der Fig. 1. Insbesondere sei auch bei dieser Ausführungsform darauf hingewiesen, daß es eine Reihe von Möglichkeiten gibt, sowohl die schematisch dargestellte Vergleicher-Einheit (27) als auch die Umschaltmittel (28) hard- und/oder softwaremäßig auszuführen. Anhand der gewählten Darstellung sollte lediglich das erfindungsgemäße, funktionelle Zusammenwirken erläutert werden, das die verschiedenen Betriebsmodi des Meßwertaufnehmers ermöglicht; eine Beschränkung auf bestimmte Ausführungsformen der einzelnen Komponenten ist darin nicht zu sehen.

Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sei nachfolgend anhand der schematisierten Darstellung in Fig. 3 erläutert. Während in den beiden vorab beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils eine Umschaltung zwischen einem Meßmodus und einem Programmiermodus eines Meßwertaufnehmers erfolgte, ist im dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen, zwischen verschiedenen Meßmodi des Meßwertaufnehmers (31) definiert umzuschalten. Die beiden Meßmodi unterscheiden sich dabei in der Form der an die nachgeordnete Auswerteeinheit (32) übertragenen Signale. So werden in einem ersten Meßmodus analoge Signale übertragen, während im zweiten Meßmodus eine Übertragung von digitalen Signalen erfolgt. Eine derartige Umschaltmöglichkeit zwischen verschiedenen Ausgangssignalen eines als Positionsmeßeinrichtung ausgebildeten Meßwertaufnehmers (31) erweist sich beispielsweise zur Fehlerdiagnose als vorteilhaft, wenn von den üblicherweise rechteckförmigen Ausgangssignalen zu diesem Zweck auf die analogen Abtastsignale umgeschaltet werden kann. Diese können dann nachfolgend in einer Verarbeitungseinheit (32) analysiert werden, um eventuell vorliegende Fehlfunktionen des Meßwertaufnehmers (31) zu diagnostizieren. Selbstverständlich lassen sich die erwähnten Maßnahmen auch je nach Anforderung kombinieren, d. h. es ist erfindungsgemäß auch möglich, sowohl eine Umschaltung zwischen verschiedenen Meßmodi als auch zwischen Meßmodi- und Programmiermodus vorzusehen usw.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist seitens des Meßwertaufnehmers (31), der beispielsweise wiederum als Positionsmeßeinrichtung ausgebildet ist, eine Meßwert-Erzeugungseinheit (35) vorgesehen. Über diese können mittels der lichtelektrischen Abtastung einer oder mehrerer Codescheiben analoge Abtastsignale erzeugt werden, die zur absoluten Positionsbestimmung zweier zueinander beweglicher Objekte dienen. Grundsätzlich kann die Meßwert-Erzeugungseinheit (35) auch anders ausgebildet sein, beispielsweise zur inkrementalen Positionsbestimmung durch die lichtelektrische oder magnetische Abtastung einer periodischen Maßstabteilung etc. Über die Meßwert-Erzeugungseinheit (35) werden demzufolge Analogsignale erzeugt welche innerhalb des Meßwertaufnehmers (31) auf eine Signalverarbeitungsstufe (36) gelangen. Die vorgesehene Signalverarbeitungsstufe (36) dient zur Umwandlung der Analogsignale in Digitalsignale, d. h. beispielsweise in entsprechende Ausgangssignale in Rechteckform. Über eine Signal-Übertragungsleitung (34) werden die digitalen Ausgangssignale an die nachgeordnete Verarbeitungseinheit (32) übergeben. Neben der Signal-Übertragungsleitung (34) zur Übertragung der Daten an die nachfolgende Verarbeitungseinheit ist eine weitere Signal-Übertragungsleitung (33) vorgesehen, über die analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine Übermittlung von Taktsignalen an die Meßwert-Erzeugungseinheit (35) erfolgt um den Datentransfer geeignet zu synchronisieren.

Erfindungsgemäß ist nunmehr neben einem ersten Meßmodus, in dem digitale Ausgangssignale an die Verarbeitungseinheit (32) übergeben werden, mindestens ein zweiter Meßmodus des Meßwertaufnehmers (31) vorgesehen, der eine Übergabe der analogen Abtastsignale an die Verarbeitungseinheit (32) ermöglicht. Hierzu werden die entsprechenden Analogsignale zwischen der Meßwert-Erzeugungseinheit (35) und der Signalverarbeitungsstufe (36) abgegriffen. Zwischen der Signal-Übertragungsleitung (34) und den beiden Signal-Leitungen auf Seiten des Meßwertaufnehmers (31), an denen die Analog- bzw. Digitalsignale anliegen, ist ein geeignetes Umschaltmittel (38) angeordnet, so daß zwischen ausgangsseitig anliegenden Analog- oder Digitalsignalen gewählt werden kann, die an die Verarbeitungseinheit (32) übergeben werden.

Die entsprechende Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Meßmodi erfolgt analog zu den beiden vorab erläuterten Ausführungsbeispielen. Es ist wiederum eine Vergleicher-Einheit (37) vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß damit ein Erfassen der auf der zweiten Signal-Übertragungsleitung (33) anliegenden Signalfrequenz möglich ist. Die anliegende Signalfrequenz wird dabei wie vorab erläutert stets mit einem Referenzsignal verglichen, das von einer Oszillatorstufe (39) erzeugt wird, welche dem Meßwertaufnehmer (31) zugeordnet ist. Jedem der beiden Meßmodi ist wiederum eine definierte Referenzfrequenz zugeordnet, so daß beim Erkennen einer derartigen Referenzfrequenz über die Umschaltmittel (38) auf den entsprechenden Meßmodus umgeschaltet werden kann.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist demzufolge sichergestellt, daß keine separaten Verbindungsleitungen zwischen der Verarbeitungseinheit (32) und dem Meßwertaufnehmer (31) erforderlich sind, um die gewünschte Umschaltung zwischen verschiedenen Betriebsmodi zu ermöglichen. Selbstverständlich zeigt das dargestellte Ausführungsbeispiel in Fig. 3 nur eine mögliche Variante von Meßwertaufnehmern, in dem eine derartige Umschaltung möglich ist. Darüberhinaus können die erfindungsgemäßen Maßnahmen aber auch in anderen Meßwertaufnehmern geeignet abgewandelt eingesetzt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Datenübertragung zwischen einem Meßwertaufnehmer und einer Verarbeitungseinheit, die durch ein oder mehrere Signal-Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vergleicher-Einheit (7; 27) umfaßt, die durch Vergleichen der an mindestens einer Signal-Übertragungsleitung (3, 4; 23, 24) anliegenden Signale mit vorgegebenen Referenzsignalen den jeweils aktivierten Betriebsmodus identifiziert.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer wahlweise in mindestens zwei verschiedenen Betriebsmodi betreibbar ist, worunter mindestens ein Meßmodus sowie mindestens ein Programmiermodus ist, der ein Beschreiben und Auslesen von Speicherbereichen des Meßwertaufnehmers ermöglicht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Signal-Übertragungsleitung (4) zur Datenübertragung sowie eine zweite Signal-Übertragungsleitung (3) zur Übermittlung eines Taktsignals vorgesehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Vergleichereinheit (7; 27) verbundene (8.1, 8.2; 28) Umschaltmittel vorgesehen sind, die je nach identifiziertem Betriebsmodus aktivierbar sind, um entweder dem Meßwertaufnehmer (1; 21) zugeordnete Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3; 26.1, 26.2, 26.3) eines Speicherbausteines (6; 26) zu beschreiben und/oder auszulesen oder Meßdaten zur Verarbeitungseinheit (2; 22) zu übertragen.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicher-Einheit (7; 27) so ausgebildet ist, daß eine Detektion der an mindestens einer Signal-Übertragungsleitung (3; 23) anliegenden Signalfrequenz möglich ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgegebene Referenzsignal die Form einer definierten Referenzfrequenz-Signalfolge aufweist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal über eine Oszillatorstufe (9; 29) im Meßwertaufnehmer (1; 21) erzeugbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzsignal extern erzeugbar ist und der Vergleichereinheit (7; 27) über eine weitere Signalübertragungsleitung zugeführt wird.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übermittlung von Signalen im Programmier-Modus über die unidirektionale betriebene Taktsignal-Leitung (3) erfolgt.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übermittlung von Signalen im Programmier-Modus über eine bidirektional betreibbare Datenleitung (24) erfolgt.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer eine Signalverarbeitungsstufe (36) umfaßt, die Analogsignale in digitale Ausgangssignale umwandelt und Umschaltmittel (38) aufweist, die eine Umschaltung zwischen unterschiedlichen Meßmodi ermöglicht, von denen einer eine Übertragung der Analogsignale zur nachgeordneten Verarbeitungseinheit (32) vorsieht, während der andere eine Übertragung der von der Signalverarbeitungsstufe (36) erzeugten digitalen Ausgangssignale zur nachgeordneten Verarbeitungseinheit vorsieht.
  12. 12. Vorrichtung nach mindestens einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (1; 21) als Positionsmeßsystem ausgeführt ist.
  13. 13. Verfahren zur Datenübertragung zwischen einem Meßwertaufnehmer und einer Verarbeitungseinheit die durch ein oder mehrere Signal-Übertragungsleitungen miteinander verbunden sind und ferner eine Möglichkeit gegeben ist, wahlweise mindestens zwei verschiedene Betriebsmodi des Meßwertaufnehmers zu aktivieren, dadurch gekennzeichnet, daß die an mindestens einer Signal-Übertragungsleitung (3; 23) anliegenden Signale mit vorgegebenen Referenz-Signalen verglichen werden und anhand dieses Vergleichs der jeweils aktivierte Betriebsmodus identifizierbar ist.
  14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unter den beiden Betriebsmodi mindestens ein Meßmodus sowie mindestens ein Programmiermodus ist, der ein Beschreiben und Auslesen von Speicherbereichen des Meßwertaufnehmers ermöglicht.
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich laufend die Signalfrequenz erfaßt wird.
  16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die anliegende Frequenz der Signale auf einer Signal-Übertragungsleitung (3; 23) mit einer Referenz-Frequenz verglichen wird.
  17. 17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß je nach identifiziertem Betriebsmodus Umschaltmittel (8.1, 8.2; 28) aktiviert werden, um entweder dem Meßwertaufnehmer (1; 21) zugeordnete Speicherbereiche (6.1, 6.2, 6.3; 26.1, 26.2, 26.3) eines Speicherbausteins (6; 26) zu beschreiben und/oder auszulesen oder Meßdaten zur Verarbeitungseinheit (2; 22) zu übertragen.
  18. 18. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Signale im Programmiermodus über ein Frequenzverschlüsselungs-Verfahren erfolgt.
  19. 19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltung zwischen mindestens zwei verschiedenen Meßmodi des Meßwertaufnehmers möglich ist, wobei in einem ersten Meßmodus eine Übertragung analoger Signale zur nachgeordneten Verarbeitungseinheit (32) erfolgt und in einem zweiten Meßmodus eine Übertragung digitaler Signale zur nachgeordneten Verarbeitungseinheit (32) erfolgt.






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