DE102009060652B4 - Measurement amplifier, including inputs and outputs, and drive system - Google Patents

Measurement amplifier, including inputs and outputs, and drive system Download PDF

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Abstract

Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, wobei den Eingängen ein Referenzsignal und Positionssignale zugeführt werden, wobei ausgangsseitig ein dem Referenzsignal entsprechendes Referenzsignal zur Verfügung gestellt wird, wobei die Differenz zwischen einem jeweiligen Positionssignal und dem Referenzsignal verstärkt und einem jeweiligen Ausgang zugeführt wird, wobei zwischen dem eingangsseitigen Referenzsignal und dem ausgangsseitigen Referenzsignal ein Impedanzwandler angeordnet ist, wobei der Impedanzwandler einen Operationsverstärker (OP2) umfasst, wobei das eingangsseitige Referenzsignal dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OP2) zugeführt wird und der Ausgang des Operationsverstärkers (OP2) als ausgangsseitiges Referenzsignal verwendet ist, wobei das ausgangsseitige Signal des Operationsverstärkers (OP2) dem invertierenden Eingang zugeführt wird, wobei der Operationsverstärker (OP2) die Differenz eines jeweiligen Positionssignals zum ausgangsseitigen Referenzsignal verstärkt, wobei das Referenzsignal dem Mittenwert eines der beiden oder beider Positionssignale entspricht, wobei die eingangsseitig zugeführten Signale aus einer Spannungsquelle mit einem ersten Innenwiderstand stammen und wobei die ausgangsseitigen Signale des Messwertverstärkers mit einem zweiten Innenwiderstand bereit gestellt sind, wobei der erste und zweite Innenwiderstand sich unterscheiden.Measuring amplifier, comprising inputs and outputs, wherein the inputs, a reference signal and position signals are supplied, on the output side, a reference signal corresponding reference signal is provided, wherein the difference between a respective position signal and the reference signal is amplified and fed to a respective output, wherein between the The impedance converter comprises an operational amplifier (OP2), wherein the input-side reference signal is supplied to the non-inverting input of the operational amplifier (OP2) and the output of the operational amplifier (OP2) is used as an output-side reference signal , wherein the output side signal of the operational amplifier (OP2) is supplied to the inverting input, wherein the operational amplifier (OP2) the difference of a respective position signal to amplified output side reference signal, wherein the reference signal corresponds to the center value of one of the two or both position signals, wherein the input side supplied signals from a voltage source with a first internal resistance and wherein the output side signals of the sense amplifier are provided with a second internal resistance, wherein the first and second Internal resistance differ.

Description

Die Erfindung betrifft einen Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, und ein Antriebssystem.The invention relates to a measurement amplifier, comprising inputs and outputs, and a drive system.

Operationsverstärker sind beispielsweise zum Verstärken einer Differenz verwendbar. Sie sind als integrierte Schaltkreise ausgeführt und weisen einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang auf. Somit ist am Ausgang eines Operationsverstärkers die verstärkte Differenz als Ausgangssignal dargestellt.Operational amplifiers may be used, for example, to amplify a difference. They are designed as integrated circuits and have an inverting and a non-inverting input. Thus, the amplified difference is shown as an output signal at the output of an operational amplifier.

Es ist auch bekannt, einen Operationsverstärker als Impedanzwandler zu verwenden. Hierbei wird das Ausgangssignal dem invertierenden Eingang des Operationsverstärker zugeführt, so dass das am nicht-invertierenden Eingang zugeführte Eingangssignal mit verändertem Innenwiderstand ausgangsseitig zur Verfügung steht.It is also known to use an operational amplifier as an impedance converter. In this case, the output signal is supplied to the inverting input of the operational amplifier, so that the output signal supplied at the non-inverting input is available on the output side with a changed internal resistance.

Aus der DE 2429953 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik ein Messwertverstärker mit Eingängen und Ausgängen bekannt. Dem Eingang wird ein Referenzsignal und den Eingängen werden EEG-Signale zugeführt und die Differenz zwischen einem jeweiligen EEG-Signal und dem Referenzsignal wird von den Verstärkern verstärkt und den jeweiligen Ausgängen zugeführt. Weiterhin ist zwischen dem eingangsseitigen Referenzsignal und dem ausgangsseitigen Referenzsignal ein Impedanzwandler angeordnet.From the DE 2429953 A1 is known as the closest prior art, a sense amplifier with inputs and outputs. The input is given a reference signal and the inputs EEG signals are supplied and the difference between a respective EEG signal and the reference signal is amplified by the amplifiers and fed to the respective outputs. Furthermore, an impedance converter is arranged between the input-side reference signal and the output-side reference signal.

Aus der DE 4136314 A1 ist eine Schaltung zur Isolierung der Erde bei elektronischen Schaltungen bekannt.From the DE 4136314 A1 is a circuit for insulating the earth in electronic circuits known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, und Antriebssystem weiterzubilden, wobei das Übertragungsverhalten stabilisiert sein soll.The invention is therefore the object of developing a measured value amplifier, comprising inputs and outputs, and drive system, the transmission behavior to be stabilized.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, nach den in Anspruch 1 und bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object in the measured value amplifier, comprising inputs and outputs, according to the features defined in claim 1 and in the drive system according to the features specified in claim 9.

Wichtige Merkmale bei dem Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, sind, dass den Eingängen ein Referenzsignal und Positionssignale zugeführt werden,
insbesondere wobei ausgangsseitig ein dem Referenzsignal entsprechendes Referenzsignal zur Verfügung gestellt wird,
wobei die Differenz zwischen einem jeweiligen Positionssignal und dem Referenzsignal verstärkt und einem jeweiligen Ausgang zugeführt wird,
wobei zwischen dem eingangsseitigen Referenzsignal und dem ausgangsseitigen Referenzsignal ein Impedanzwandler angeordnet ist.Important features of the sense amplifier, including inputs and outputs, are that a reference signal and position signals are applied to the inputs,
in particular wherein a reference signal corresponding to the reference signal is provided on the output side,
wherein the difference between a respective position signal and the reference signal is amplified and supplied to a respective output,
wherein an impedance converter is arranged between the input-side reference signal and the output-side reference signal.

Von Vorteil ist dabei, dass Schwingungsneigung verringerbar ist und somit ein stabileres Betriebsverhalten erreichbar ist. Denn für die von Operationsverstärkern zu verstärkenden Differenzen zwischen Referenzsignal und jeweiligem Positionssignal ist nun das Referenzsignal mit einem niederohmigen Innenwiderstand zur Verfügung stellbar, wodurch eine Rückkoppelung verminderbar ist und somit die Schwingneigung reduzierbar ist. Hierfür stellt der Impedanzwandler einerseits am Ausgang Strom zur Verfügung und andererseits ist er in der Lage, Strom aufzunehmen, um die Ausgangsspannung auf den Sollwert zu regeln.The advantage here is that vibration tendency can be reduced and thus a more stable operating performance can be achieved. Because for the operational amplifiers to be amplified differences between the reference signal and the respective position signal is now the reference signal with a low-impedance internal resistance available, whereby a feedback can be reduced and thus the tendency to oscillate can be reduced. For this purpose, the impedance converter on the one hand provides current at the output and on the other hand, it is able to absorb current to regulate the output voltage to the desired value.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die eingangsseitigen Positionssignale nicht-invertierenden Eingängen von Operationsverstärkern zugeführt, insbesondere über vor den Eingängen angeordnete Widerstände. Von Vorteil ist dabei, dass die von den Positionssignalen dargestellte Bewegungsrichtung, insbesondere Drehrichtung, nicht invertiert ist.In an advantageous embodiment, the input-side position signals are supplied to non-inverting inputs of operational amplifiers, in particular via arranged in front of the inputs resistors. The advantage here is that the direction of movement represented by the position signals, in particular the direction of rotation, is not inverted.

Bei einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung werden die eingangsseitigen Positionssignale invertierenden Eingängen von Operationsverstärkern zugeführt, insbesondere über vor den Eingängen angeordnete Widerstände, insbesondere wobei die ausgangsseitigen Positionssignale eine invertierte Bewegungsrichtung darstellen, insbesondere eine umgekehrte Drehrichtung. Von Vorteil ist dabei, dass zwar die Drehrichtung invertiert dargestellt wird mittels der ausgangsseitigen Positionssignale, jedoch sind die gegengekoppelten, geregelten, hochohmigen invertierenden Eingänge der Operationsverstärker verwendbar und somit die Schwingneigung reduzierbar.In an alternative advantageous embodiment, the input-side position signals are supplied to inverting inputs of operational amplifiers, in particular via resistors arranged in front of the inputs, in particular wherein the output-side position signals represent an inverted movement direction, in particular a reverse direction of rotation. The advantage here is that although the direction of rotation is shown inverted by means of the output-side position signals, but the negative-feedback, controlled, high-impedance inverting inputs of the operational amplifier can be used and thus the tendency to oscillate reduced.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Impedanzwandler einen Operationsverstärker, insbesondere wobei das eingangsseitige Referenzsignal dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt wird und der Ausgang des Operationsverstärkers als Ausgangsseitiges Referenzsignal verwendet ist, insbesondere wobei das ausgangsseitige Signal des Operationsverstärker dem invertierenden Eingang zugeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass der Impedanzwandler in einfacher und kostengünstiger Weise herstellbar ist.In an advantageous embodiment, the impedance converter comprises an operational amplifier, in particular wherein the input-side reference signal is supplied to the non-inverting input of the operational amplifier and the output of the operational amplifier is used as an output-side reference signal, in particular wherein the output-side signal of the operational amplifier is supplied to the inverting input. The advantage here is that the impedance converter can be produced in a simple and cost-effective manner.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung verstärkt jeder Operationsverstärker die Differenz eines jeweiligen Positionssignals zum ausgangsseitigen Referenzsignal, insbesondere wobei das ausgangsseitige Referenzsignal demjenigen anderen Eingang des zu einem jeweiligen Positionssignal zugehörigen jeweiligen Operationsverstärkers zugeführt wird, dem nicht ein Positionssignal zugeführt wird. Von Vorteil ist dabei, dass eine differentielle Übertragung ermöglicht ist und somit auch lange Leitungen zwischen Sensor und Messverstärker zulässig sind. Denn auch bei in die Leitung eingekoppelten Störungen sind die gewünschten Signalamplituden der beiden Positionssignale durch Differenzierung wieder herstellbar.In an advantageous embodiment, each operational amplifier amplifies the difference of a respective position signal to the output-side reference signal, in particular wherein the output-side reference signal to that other input of belonging to a respective position signal respective operational amplifier is supplied to which a position signal is not supplied. The advantage here is that a differential transmission is possible and thus long lines between the sensor and amplifier are allowed. Because even when coupled into the line noise the desired signal amplitudes of the two position signals can be restored by differentiation.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfassen die Positionssignale zumindest ein Kosinussignal und ein Sinussignal. Von Vorteil ist dabei, dass auch bei unterschiedlicher Signalschwächung die Information über den detektierten Wert zur Verfügung steht, da diese im Amplitudenverhältnis kodiert ist, also im Verhältnis der Momentanamplituden, wenn die Positionssignalverläufe die gleiche Spitzenamplituden aufweisen.In an advantageous embodiment, the position signals comprise at least a cosine signal and a sinusoidal signal. The advantage here is that even with different signal attenuation, the information about the detected value is available, since it is coded in the amplitude ratio, ie in proportion to the instantaneous amplitudes, when the position signal waveforms have the same peak amplitudes.

Wichtige Merkmale bei dem Antriebssystem, umfassend eine von einem Elektromotor in Drehbewegung versetzbare Welle, an der ein Winkelsensor angeordnet ist, sind, dass die Signale des Winkelsensors über elektrische Leitungen einem Messwertverstärker einer Signalelektronik zugeführt werden, insbesondere wobei die Signalelektronik vom Winkelsensor beabstandet angeordnet ist oder Sensor und Messverstärker auf derselben Leiterplatte angeordnet ist, die von der Signalelektronik beabstandet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Beabstandung auch für große Werte, also Entfernungen, zulässig ist. Denn wenn dabei die Signale in ihrer Amplitude abgeschwächt werden, bleibt die Information, welche im Amplitudenverhältnis der Positionssignale kodiert ist, erhalten.Important features in the drive system, comprising a rotatable by an electric motor shaft in which an angle sensor is arranged, are that the signals of the angle sensor are supplied via electrical lines to a sense amplifier of a signal electronics, in particular wherein the signal electronics from the angle sensor is arranged spaced or Sensor and measuring amplifier is arranged on the same circuit board, which is spaced from the signal electronics. The advantage here is that the spacing is also allowed for large values, ie distances. For if the signals are attenuated in their amplitude, the information which is encoded in the amplitude ratio of the position signals is retained.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elektromotor außerhalb eines Schaltschrankes angeordnet und die Signalelektronik samt Messwertverstärker in einem Schaltschrank, insbesondere in einem in dem Schaltschrank angeordneten Umrichter. Alternativ ist der Sensor samt Messwertverstärker außerhalb des Schaltschrankes, beispielsweise in der Nähe zum Elektromotor angeordnet, und andererseits die Signalelektronik im Schaltschrank. Von Vorteil ist im ersten Fall, dass die vom Sensor detektierte Information von der äußeren Umgebung in die innere Umgebung durchleitbar ist. Insbesondere wegen der Verwendung eines Referenzsignals ist nur der Unterschied des Positionssignals zum Referenzsignal notwendig, um die Information wiederherstellbar zu machen. Ein auf beiden Signalen gleichmäßig überlagertes Signal ist somit im Wesentlichen nicht störend. Denn dieses Signal verschwindet bei der durch die Operationsverstärker auszuführenden Differenzbildung. Die nachfolgende oder vom selben Operationsverstärker auszuführende Verstärkung ist dann nur auf dieselbe Spitzenamplitude vorzunehmen wie auch die Verstärkung der Differenz des anderen Positionssignal zum Referenzsignal. Im zweiten Fall wird nahe beim Sensor mittels des Messverstärkers ein verstärktes Signal zur Verfügung gestellt und somit über lange Leitungen bis in einen Schaltschrank hineinleitbar.In an advantageous embodiment, the electric motor is arranged outside of a control cabinet and the signal electronics including measurement amplifier in a cabinet, especially in a arranged in the cabinet inverter. Alternatively, the sensor and the measured value amplifier are arranged outside the control cabinet, for example in the vicinity of the electric motor, and on the other hand, the signal electronics in the control cabinet. It is advantageous in the first case that the information detected by the sensor can be transmitted from the external environment into the internal environment. In particular, because of the use of a reference signal, only the difference of the position signal to the reference signal is necessary to make the information recoverable. A signal uniformly superimposed on both signals is thus essentially not disturbing. Because this signal disappears at the subtraction to be performed by the operational amplifier. The subsequent amplification to be executed by the same operational amplifier is then only to be made to the same peak amplitude as the amplification of the difference of the other position signal from the reference signal. In the second case, an amplified signal is made available close to the sensor by means of the measuring amplifier, and thus can be led into a control cabinet via long cables.

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.Further advantages emerge from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the skilled person, further meaningful combination options of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or figures, in particular from the task and / or the task posing by comparison with the prior art arise.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:The invention will now be explained in more detail with reference to figures:

In 1 ist der prinzipielle Aufbau des Messverstärkers gezeigt.In 1 shows the basic structure of the measuring amplifier.

In 2 ist eine erste erfindungsgemäße vorteilhafte Ausführung gezeigt.In 2 a first advantageous embodiment of the invention is shown.

In 3 ist eine alternative erfindungsgemäße vorteilhafte Ausführung gezeigt.In 3 an alternative embodiment according to the invention is shown.

In der 1 ist eine bekannte Anordnung gezeigt, bei der ein Sensor, insbesondere Winkelsensor, die Information über erfasste Winkelwerte eines drehbar gelagerten Teils, wie beispielsweise einer Rotorwelle eines Elektromotors, als Sinussignal und Kosinussignal an seinen Ausgängen abgibt.In the 1 a known arrangement is shown, in which a sensor, in particular angle sensor, the information about detected angle values of a rotatably mounted part, such as a rotor shaft of an electric motor, outputs as sine signal and cosine signal at its outputs.

Zusätzlich wird ein Referenzsignal abgegeben. Diese drei Sensorsignale, also das Sinussignal, das Kosinussignal und das Referenzsignal, werden einem Messverstärker zugeführt, der vorzugsweise integriert auf einer Leiterplatte mit dem Messverstärker angeordnet ist.In addition, a reference signal is emitted. These three sensor signals, ie the sine signal, the cosine signal and the reference signal, are fed to a measuring amplifier, which is preferably arranged integrated on a printed circuit board with the measuring amplifier.

Alternativ ist der Messverstärker vom Sensor beabstandet auf einer Leiterplatte angeordnet ist, die auch eine elektronische Schaltung umfasst, welcher die Ausgangssignale des Messverstärkers zugeführt werden.Alternatively, the measuring amplifier is arranged at a distance from the sensor on a printed circuit board, which also comprises an electronic circuit, to which the output signals of the measuring amplifier are supplied.

In beiden Fällen ist die elektronische Schaltung vorzugsweise als Umrichterelektronik ausgeführt, wobei diese den Elektromotor speist.In both cases, the electronic circuit is preferably designed as a converter electronics, which feeds the electric motor.

In 1 ist der prinzipielle Aufbau des Messverstärkers gezeigt.In 1 shows the basic structure of the measuring amplifier.

Hierbei sind zwei Operationsverstärker vorgesehen, wobei ein erster Operationsverstärker OP2 zur Verstärkung des Sinussignals und ein zweiter Operationsverstärker OP3 zur Verstärkung des Kosinussignals verwendet wird. Dem jeweils nicht-invertierenden Eingang der Operationsverstärker wird das jeweilige Positionssignal zugeführt, wobei Widerstände (R5, R9) zwischen dem Eingang des Messverstärkers und dem Eingang des Operationsverstärkers angeordnet sind. Zum Vergleich mit einem Referenzwert ist das Referenzsignal auf die invertierenden Eingänge des Operationsverstärkers geführt, wobei zwischen dem Eingang des Messverstärkers und dem Eingang des Operationsverstärkers wiederum Widerstände (R6, R10) angeordnet sind. Der nicht-invertierende Eingang ist über den Widerstand R4 beziehungsweise R8 mit dem Referenzsignal verbunden und die nicht-invertierenden Eingänge sind über die Widerstände R7 beziehungsweise R11 mit dem Ausgang der Operationsverstärker (OP2, OP3) verbunden, wodurch die Messverstärkung festlegbar ist.Here, two operational amplifiers are provided, wherein a first operational amplifier OP2 for amplifying the sine signal and a second operational amplifier OP3 for amplifying the cosine signal is used. Each non- Inverting input of the operational amplifier, the respective position signal is supplied, wherein resistors (R5, R9) between the input of the measuring amplifier and the input of the operational amplifier are arranged. For comparison with a reference value, the reference signal is routed to the inverting inputs of the operational amplifier, resistances (R6, R10) being arranged in turn between the input of the measuring amplifier and the input of the operational amplifier. The non-inverting input is connected to the reference signal via the resistor R4 or R8, respectively, and the non-inverting inputs are connected to the output of the operational amplifiers (OP2, OP3) via the resistors R7 and R11, respectively, whereby the measurement gain can be determined.

Dabei wird die Einkoppelung der Positionssignale, also des Sinussignals und des Kosinussignals, minimiert über einen Widerstandsteiler mit hohen Impedanzwerten (R5 und R4 bzw. R9 und R8 in 1). Alternativ bietet sich die Erzeugung der invertierten Positionssignale über einen jeweiligen Invertierverstärker. Dabei wird eine differentielle Signalübertragung angewendet.The coupling of the position signals, ie the sine signal and the cosine signal, is minimized via a resistance divider with high impedance values (R5 and R4 or R9 and R8 in FIG 1 ). Alternatively, the generation of the inverted position signals via a respective Invertierverstärker. In this case, a differential signal transmission is used.

Nachteil ist dabei, dass die Positionssignale, also Sinus- und Kosinus-Signal, sich addieren durch die direkte Kopplung mit dem Referenzsignal, also mit dem Referenzausgang des Sensors. Hierdurch ist es sogar ermöglicht, dass das Referenzsignal in Schwingungen versetzt wird.Disadvantage is that the position signals, ie sine and cosine signal, add up by the direct coupling with the reference signal, ie with the reference output of the sensor. This even makes it possible for the reference signal to oscillate.

Das Sinussignal addiert sich über den Widerstandsteiler, bestehend aus den Widerständen R4 und R5, auf das Referenzsignal auf, wodurch sich eine Rückkopplung über R6 auf das Sinussignal und über R8 und R10 auf das Kosinussignal ergibt.The sinusoidal signal is added to the reference signal via the resistor divider, consisting of the resistors R4 and R5, resulting in feedback via R6 to the sine signal and via R8 and R10 to the cosine signal.

Das Kosinussignal addiert sich über den Widerstandsteiler R9, R8 auf das Referenzsignal auf, wodurch sich eine Rückkopplung auf das Kosinussignal und über R4 und R6 auf das Sinussignal ergibt.The cosine signal is added to the reference signal via the resistor divider R9, R8, resulting in a feedback on the cosine signal and on R4 and R6 on the sine wave signal.

Die Positionssignale werden also über einen Widerstandsteiler mit hohen Impedanzwerten eingekoppelt.The position signals are thus coupled via a resistor divider with high impedance values.

Im Unterschied zur 1 ist in 2 das am Eingang des Messverstärkers anliegende Referenzsignal nicht direkt an die Eingänge der Operationsverstärker (OP2, OP3) geführt sondern es ist ein Operationsverstärker OP1 als Impedanzwandler zwischengeordnet, insbesondere wobei der Ausgangswiderstand des OP1 niederohmig wirkt. Diesem wird das Referenzsignal an den nicht-invertierenden Eingang zugeführt und sein Ausgangssignal wird direkt dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 zugeführt. Außerdem wird das Ausgangssignal den invertierenden Eingängen der anderen Operationsverstärker (OP2, OP3) über Widerstände (R6 beziehungsweise R10) zugeführt Auch die nicht-invertierenden Eingänge erhalten über den Widerstand R4 beziehungsweise R8 dieses Signal.In contrast to 1 is in 2 the reference signal present at the input of the measuring amplifier is not fed directly to the inputs of the operational amplifiers (OP2, OP3), but an operational amplifier OP1 is arranged as an impedance converter, in particular wherein the output resistance of the OP1 has a low impedance. This is the reference signal supplied to the non-inverting input and its output signal is fed directly to the inverting input of the operational amplifier OP1. In addition, the output signal is fed to the inverting inputs of the other operational amplifiers (OP2, OP3) via resistors (R6 and R10, respectively). Also, the non-inverting inputs receive this signal via the resistor R4 or R8.

Auf dieses Weise ist eine Entkopplung des an den Eingang des Messverstärkers zugeführten Referenzsignals von den an die Eingänge des Messverstärkers zugeführten Positionssignalen erreicht. Dadurch wird die Schwingneigung verhindert und eine Stabilisierung des Verstärkerverhaltens erreicht.In this way, a decoupling of the supplied to the input of the measuring amplifier reference signal is achieved by the supplied to the inputs of the measuring amplifier position signals. As a result, the tendency to oscillate is prevented and a stabilization of the amplifier behavior is achieved.

Als Alternative zur Lösung nach 2 ist bei der Ausführung nach 3 wiederum ein Operationsverstärker OP1 gezeigt, dem das Referenzsignal zugeführt wird und der als Impedanzwandler wirkt. Im Unterschied zur 2 werden aber die Positionssignale den gegengekoppelten, geregelten, invertierenden Eingängen der Operationsverstärker und das impedanzgewandelte Signal nur den nicht-invertierenden Eingängen der Operationsverstärker (OP2, OP3) zugeführt.As an alternative to the solution 2 is in the execution after 3 in turn, an operational amplifier OP1 is shown, to which the reference signal is supplied and which acts as an impedance converter. In contrast to 2 However, the position signals are supplied to the negative feedback, controlled, inverting inputs of the operational amplifier and the impedance-converted signal only to the non-inverting inputs of the operational amplifier (OP2, OP3).

Der Ausgang der Messwertverstärker, umfassend Referenzsignal und Positionssignale, wird möglichst direkt einer Signalelektronik zugeführt, die dann eine entsprechende Auswerteschaltung zur Bestimmung des Winkels der mit dem Winkelsensor verbundene Welle aufweist. Vorzugsweise werden in der Auswerteschaltung Analog-Digital-Wandler vorgesehen, so dass eine digitale Weiterverarbeitung ermöglicht ist.The output of the measured value amplifier, comprising reference signal and position signals, is preferably fed directly to a signal electronics, which then has a corresponding evaluation circuit for determining the angle of the shaft connected to the angle sensor. Preferably, analog-to-digital converters are provided in the evaluation circuit, so that digital further processing is possible.

Die Operationsverstärker (OP1, OP2, OP3) sind entweder als separate oder als in einen Baustein integrierte Komponenten ausführbar.The operational amplifiers (OP1, OP2, OP3) can be implemented either as separate components or as components integrated into one component.

Statt der genannten Operationsverstärker sind auch ähnlich wirkende Verstärkeranordnungen einsetzbar, welche eine invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang aufweisen.Instead of the mentioned operational amplifiers, similarly acting amplifier arrangements can also be used which have an inverting and a non-inverting input.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

  • R1R1
    Widerstandresistance
    R2R2
    Widerstandresistance
    R3R3
    Widerstandresistance
    R4R4
    Widerstandresistance
    R5R5
    Widerstandresistance
    R6R6
    Widerstandresistance
    R7R7
    Widerstandresistance
    R8R8
    Widerstandresistance
    R9R9
    Widerstandresistance
    R10R10
    Widerstandresistance
    R11R11
    Widerstandresistance
    OP1OP1
    Operationsverstärkeroperational amplifiers
    OP2OP2
    Operationsverstärkeroperational amplifiers
    OP3OP3
    Operationsverstärkeroperational amplifiers

Claims (10)

Messwertverstärker, umfassend Eingänge und Ausgänge, wobei den Eingängen ein Referenzsignal und Positionssignale zugeführt werden, wobei ausgangsseitig ein dem Referenzsignal entsprechendes Referenzsignal zur Verfügung gestellt wird, wobei die Differenz zwischen einem jeweiligen Positionssignal und dem Referenzsignal verstärkt und einem jeweiligen Ausgang zugeführt wird, wobei zwischen dem eingangsseitigen Referenzsignal und dem ausgangsseitigen Referenzsignal ein Impedanzwandler angeordnet ist, wobei der Impedanzwandler einen Operationsverstärker (OP2) umfasst, wobei das eingangsseitige Referenzsignal dem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OP2) zugeführt wird und der Ausgang des Operationsverstärkers (OP2) als ausgangsseitiges Referenzsignal verwendet ist, wobei das ausgangsseitige Signal des Operationsverstärkers (OP2) dem invertierenden Eingang zugeführt wird, wobei der Operationsverstärker (OP2) die Differenz eines jeweiligen Positionssignals zum ausgangsseitigen Referenzsignal verstärkt, wobei das Referenzsignal dem Mittenwert eines der beiden oder beider Positionssignale entspricht, wobei die eingangsseitig zugeführten Signale aus einer Spannungsquelle mit einem ersten Innenwiderstand stammen und wobei die ausgangsseitigen Signale des Messwertverstärkers mit einem zweiten Innenwiderstand bereit gestellt sind, wobei der erste und zweite Innenwiderstand sich unterscheiden.Measurement amplifier, comprising inputs and outputs, wherein the inputs are supplied with a reference signal and position signals, wherein a reference signal corresponding to the reference signal is provided on the output side, wherein the difference between a respective position signal and the reference signal is amplified and supplied to a respective output, wherein an impedance converter is arranged between the input-side reference signal and the output-side reference signal, wherein the impedance converter comprises an operational amplifier (OP2), wherein the input-side reference signal is supplied to the non-inverting input of the operational amplifier (OP2) and the output of the operational amplifier (OP2) is used as an output-side reference signal, wherein the output side signal of the operational amplifier (OP2) inverting input is supplied, wherein the operational amplifier (OP2) amplifies the difference of a respective position signal to the output side reference signal, wherein the reference signal corresponds to the center value of one of the two or both position signals, wherein the signals supplied on the input side originate from a voltage source having a first internal resistance and wherein the output-side signals of the measured value amplifier are provided with a second internal resistance, wherein the first and second internal resistance differ. Messwertverstärker nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingangsseitiges Positionssignal einem nicht-invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OP2) zugeführt wird, insbesondere über einen vor dem Eingang angeordneten Widerstand (R5, R6).Measurement amplifier according to the preceding claim, characterized in that an input-side position signal is supplied to a non-inverting input of the operational amplifier (OP2), in particular via a resistor (R5, R6) arranged in front of the input. Messwertverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eingangsseitige Positionssignal einem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (OP2) zugeführt wird, insbesondere über einen vor dem Eingang angeordneten Widerstand (R5, R6), insbesondere wobei das ausgangsseitige Positionssignal eine invertierte Bewegungsrichtung darstellt, insbesondere eine umgekehrte Drehrichtung.Measuring amplifier according to claim 1, characterized in that the input-side position signal is supplied to an inverting input of the operational amplifier (OP2), in particular via a resistor arranged in front of the input (R5, R6), in particular wherein the output-side position signal represents an inverted movement direction, in particular a reverse rotation. Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgangsseitige Referenzsignal demjenigen anderen Eingang des zu einem jeweiligen Positionssignal zugehörigen jeweiligen Operationsverstärkers (OP2) zugeführt wird, dem nicht ein Positionssignal zugeführt wird.Measurement amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the output-side reference signal to that other input of the respective position signal associated with a respective operational amplifier (OP2) is supplied to which a position signal is not supplied. Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssignale zumindest ein Kosinussignal und ein Sinussignal umfassen.Measurement amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the position signals comprise at least a cosine signal and a sinusoidal signal. Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor die Positionssignale erzeugt und einen Kreuzhallsensor oder einen magnetoresistiven Sensor umfasst, der mit einem Dauermagnet zusammenwirkt, der auf einem drehbar gelagerten Teil angeordnet ist, oder dass ein Sensor die Positionssignale erzeugt und einen optischen Sensor umfasst, der mit einem auf einem drehbar gelagerten Teil angeordneten Geberbereich zusammenwirkt.Measurement amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that a sensor generates the position signals and comprises a cross-Hall sensor or a magnetoresistive sensor, which cooperates with a permanent magnet, which is arranged on a rotatably mounted part, or that a sensor generates the position signals and an optical Sensor which cooperates with a arranged on a rotatably mounted part donor area. Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Innenwiderstand zwischen 1 KiloOhm und 100 KiloOhm und/oder dass der zweite Innenwiderstand zwischen 10 Ohm und 1 KiloOhm beträgt.Measurement amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the first internal resistance between 1 kiloOhm and 100 kilohms and / or that the second internal resistance between 10 ohms and 1 kilohms. Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Operationsverstärker (OP2) außen beschalteten, die Verstärkung bestimmenden Widerstände im Wesentlichen dem ersten Innenwiderstand gleichen, insbesondere auch im Bereich zwischen 1 KiloOhm und 100 KiloOhm liegen.Measurement amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that the on the operational amplifier (OP2) externally connected, the gain determining resistors are substantially equal to the first internal resistance, in particular in the range between 1 kiloOhm and 100 kilohms. Antriebssystem, umfassend eine von einem Elektromotor in Drehbewegung versetzbare Welle, an der ein Winkelsensor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Winkelsensors über elektrische Leitungen einem Messwertverstärker nach einem der vorangegangenen Ansprüche einer Signalelektronik zugeführt werden, insbesondere wobei die Signalelektronik vom Winkelsensor beabstandet angeordnet ist, insbesondere wobei der Sensor von dem Messwertverstärker beabstandet ist.Drive system, comprising a displaceable by an electric motor rotatable shaft, to which an angle sensor is arranged, characterized in that the signals of the angle sensor are supplied via electrical lines to a measuring amplifier according to one of the preceding claims of a signal electronics, in particular wherein the signal electronics spaced from the angle sensor in particular, wherein the sensor is spaced from the sense amplifier. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor außerhalb eines Schaltschrankes angeordnet ist und die Signalelektronik samt Messwertverstärker in einem Schaltschrank, insbesondere in einem in dem Schaltschrank angeordneten Umrichter oder dass der Elektromotor samt Sensor und Messwertverstärker außerhalb des Schaltschrankes angeordnet ist und die Signalelektronik im Schaltschrank, insbesondere in einem in dem Schaltschrank angeordneten Umrichter.Drive system according to claim 9, characterized in that the electric motor is arranged outside of a control cabinet and the signal electronics including measuring amplifier in a control cabinet, in particular in a converter arranged in the control cabinet or in that the electric motor together with the sensor and measuring amplifier is arranged outside the control cabinet and the signal electronics in the control cabinet, in particular in a converter arranged in the control cabinet.
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DE4136314A1 (en) * 1991-01-31 1992-08-06 Pioneer Electronic Corp CIRCUIT TO INSULATE THE EARTH

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