Wie ist eine Auswertung der Signale "A" und "B" von Drehgebern möglich ?

Hallo liebe Forenmitglieder,

im Gegensatz zu anderen Steuerungen hat die LOGO! leider keinen Funktionsblock um die Signale von Standard-Drehgebern mit den um 90° phasenversetzen Ausgangssignalen "A" und "B" auszuwerten.

Da ich bislang im Forum nicht fündig geworden bin, folgende Frage:

1. Lassen sich aus derartigen Signalen A und B mit (möglichst wenigen) LOGO!-Funktionsblöcken die im Allgemeinen benötigten Signale "Impulse" und "(Dreh-)Richtung" gewinnen?
   
2. Hat jemand dafür einen Vorschlag?

Die Schaltung sollte eine Anpassung an verschiedene Sensoren (Impulsfrequenz, Impulslänge) ermöglichen.

Mögliche Anwendungen wären die Überwachung von Bewegungseinrichtungen oder die Eingabe/Änderung von Digital-Werten durch den Anwender...

Hallo!

Zunächst mal: Was für Signale bekommst du? Ich nehme mal an, dass du ein Analoges Sinussignal bekommst oder? Wenn ja, dann geh damit auf die beiden Analogeingänge der logo. Dort nimmst du einen analogen Schwellwertschalter für jedes Signal und stellst den Einschaltwert kurz unterhalb des Maximalwertes des Eingangssignales ein. Dann bekommst du bei jeder Spitze einen kurzen Impuls. Damit kannst du dann deine Frequenz zählen.
Um die Drehrichtung herauszufinden, gehe mit einem Signal auf den Zähleingang eines Zählers und mit dem anderen auf den Reset Eingang. Stelle die Ein und die Ausschaltgrenze auf 1. In einer Drehrichtung bekommst du nun ein Signal, dass zwischen 1 und 0 wechselt. In der anderen Drehrichtung bekommst du konstant 0. Wenn du nun an den Ausgang des Zählers eine Ausschaltverzögerung schließt, dann bekommst du statt des alternierenden Signals einen konstanten High Pegel.

Wenn du noch Fragen hast einfach posten

Mfg Mephisto

Hallo Mephisto,

Danke für deine schnelle Antwort! Insbesondere Dein Hinweis zur "unkonventionellen" Anwendung eines "Vor-/Rückwärtszählers" zeigt mal wieder, dass man nicht nur die primäre Funktion der einzelnen Blöcke der LOGO! betrachten darf.

Inzwischen habe ich die Sensoren auf "Inkrementale Drehgeber mit rechteckförmigen Signalverläufen A und B" eingeschränkt. Die Signale A und B stellen dann einen sog. 2-Bit-Gray-Code dar, bei dem sich stets nur ein Bit ändert.

Auf Basis Deiner Vorschläge habe ich nun noch einmal versucht mit möglichst wenigen Blöcken eine Auswertung zu realisieren und siehe da, die Lösung ist im Grunde naheliegend:

Version A:
Die Signale A und B mit der (veränderlichen, zeitabhängigen Frequenz fAB) werden mit Hilfe von 2 Vor-/Rückwärtszählern in getrennte Impulssignale der Frequenz fAB für die Beiden möglichen Drehrichtungen CW (im Uhrzeigersinn) und CCW (gegen den Uhrzeigersinn) transformiert.
Dazu wird das Signal A an den Eingang "TRG" und das Signal B an den Eingang "CLR" des 1. Vor-/Rückwärtszählers gelegt und das Signal B an den Eingang "TRG" und das Signal A an den Eingang "CLR" des 2. Vor-/Rückwärtszählers. Die Parameter "Einschaltgrenze" und "Ausschaltgrenze" der beiden Vor-/Rückwärtszähler werden gleich 1 gesetzt. Der Ausgang des 1. Vor-/Rückwärtszählers liefert dann die Impulse in der Richtung CW mit der Frequenz fAB und Ausgang des 2. Vor-/Rückwärtszählers liefert dann die Impulse in der Richtung CCW mit der Frequenz fAB.

Version B (entsprechend meiner ursprünglichen Frage):
Die Signale A und B mit der (veränderlichen, zeitabhängigen Frequenz fAB) werden in Impulse der Frequenz fAB und ein Signal für die Drehrichtung (CW, CCW) transformiert.
Für LOGO!-Blöcke mit getrenten Eingängen Impuls/Trigger und Richtung/Direction können die Signale A und B sogar direkt verwendet werden: A = Trigger (positive Flanke) und B = Richtung (wobei B=0: Richtung=CW, B=1: Richtung=CCW gilt). Dabei ändert sich zwar das Signal für die Richtung entsprechend dem Verlauf von B, aber VOR und ZUM Zeitpunkt der positiven Flanke im Signal A ist das Signal B eindeutig 0 ODER 1, je nach Bewegungsrichtung des Sensors.

Noch ein Hinweis: Die maximale Frequenz der Eingangssignale A und B hängt neben der Art der Eingänge der LOGO! von der mit dem aktuellen LOGO!-Programm erreichten kleinsten Zyklusfrequenz ab! Wegen der eindeutigen Zuordnung der "Richtung" jedes Impulses muss die Frequenz fAB stets kleiner sein als die Zyklusfrequenz, denn das alleinige "schnelle" Zählen von Impulsen ist nicht ausreichend. (Vergleiche dazu auch meine diesbezüglichen Ausführungen unter der Frage "Anzeige der Geschwindigkeit im Display" von "Saigon".)

MfG Betel

Danke für Deine ausführlichen Ausführungen.

Hier noch der Link zu dem von Dir angesprochenen Thema von Saigon: Anzeige der Geschwindigkeit im Display

Gruß vom CS Moderator

Liebe Forenmitglieder,

bereits angedeutet wurden in vorhergehenden Beiträgen Möglichkeiten der "einfachen" Auswertung der Signale von inkrementalen Drehgebern mit rechteckförmigen Ausgangssignalen A und B. Der Schaltplan im Dateianhang enthält die Beschreibung und schaltungstechnische Umsetzung solcher einfachen Signalauswertung in 2 Versionen, d. h. ausgewertete Signalfrequenz = Frequenz der Signale A bzw. B. Die korrekte Funktion dieser Versionen ist nur dann gewährleistet, wenn die Impulsfrequenz f der Signale A und B folgende Bedingungen erfüllt:

f <= minimale Zyklusfrequenz / 2 (bei "schnellen" LOGO-Eingängen) ODER
f < 4 Hz bis 5 Hz (bei LOGO-Standard-Eingängen)

Außerden enthält dieser Schaltplan nun, wie angekündigt, meinen Schaltungsvorschlag zur vollständigen Auswertung der Signale von inkrementalen Drehgebern mit rechteckförmigen Ausgangssignalen A und B. Die Schaltung basiert auf einer im Internet unter

http://www.elektrik-trick.de/sminterf.htm

allgemein zugänglichen Beschreibung der Gestaltung einer diskret aufgebauten Schaltung zur Auswertung aller 4 Flanken der Signale A und B inkrementaler Drehgeber!

Die Schaltungsfunktionen sind:

--> digitale Auswertung der Signale A und B; Bestimmung der (Dreh-)Richtung und der Impulse.
Dabei werden alle 4 Signal-Flanken detektiert und so die maximal mögliche Auflösung der Rechtecksignale erreicht(, d. h. ausgewertete Signalfrequenz = 4 * Frequenz der Signale A bzw. B.).

--> Simulieren der Ausgänge eines Inkrementalgebers mit rechteckförmigen Signalen A und B (2-Bit-Gray-Code-Generator)[Signalfrequenz A und B auf der Basis der LOGO!-Zyklusfrequenz]
Schaltungsteil zur Erzeugung/SW-Simulation der Signale A und Büberarbeitet(Signalfrequenz ist unabhängig von diskreten Zeitparametern - Frequenz nun auf der Basis der LOGO!-Zyklusfrequenz!! Die korrekte Funktion der auswertenden Schaltung ist nur dann gewährleistet, wenn die Impulsfrequenz f der Signale A und B folgende Bedingungen erfüllt:

f <= minimale Zyklusfrequenz / 8 (bei "schnellen" LOGO-Eingängen) ODER
f < 4 Hz bis 5 Hz (bei LOGO-Standard-Eingängen),

denn es müssen je Impulsserie A-B 4 Flanken detektiert und in einem Vor-/Rückwärtszähler aufgefangen werden und dazu sind mindestens 4 Impulse * 2 Zyklen = 8 Zyklen erforderlich.

Vielleicht findet ja jemand eine Lösung, bei der die maximale Eingangsfrequenz der Signale A und B (gegenüber der Zyklusfrequenz) höher sein kann ? Noch besser wäre es, wenn Siemens der Logo einen entsprechenden Funktionsblock spendieren würde, der eine von der Zykluszeit unabhängige Auswertung bereitstellt, so dass die Eingangssignalfrequenz bis zur maximalen Eingangsfrequenz der schnellen Eingänge (I5 + I6) erhöht werden kann!

MfG

Liebe Forenmitglieder,

in den vorhergehenden Artikeln dieses Beitrags habe ich bereits verschiedene Möglichkeiten der (schaltungstechnischen) Auswertung der Signale von inkrementalen (Dreh-)gebern mit rechteckförmigen Ausgangssignalen A und B vorgestellt. Der Schaltplan im Dateianhang enthält eine neue Version mit maximierter Verarbeitungsgeschwindigkeit!

Die Schaltungsfunktionen sind:

--> digitale Auswertung der Signale A und B; Bestimmung der (Dreh-)Richtung und der Impulse.
Dabei werden alle 4 Signal-Flanken detektiert und so die maximal mögliche Auflösung der Rechtecksignale erreicht (, d. h. ausgewertete Gesamt-Signalfrequenz = 4 * Frequenz der Signale Abzw. B.).

Die korrekte Funktion der auswertenden Schaltung (ab Seite 2 des Schaltplans) ist nur dann gewährleistet, wenn die Impulsfrequenz f der Signale A und B folgende Bedingungen erfüllt:

f <= minimale Zyklusfrequenz / 4 (bei "schnellen" LOGO-Eingängen) ODER
f < 4 Hz bis 5 Hz (bei LOGO-Standard-Eingängen, was in diesem Fall
aber nicht wirklich sinnvoll ist!),

denn es müssen je Impulsserie A-B 4 Flanken detektiert und mit Hilfe von 2 Vor-/Rückwärtszählern aufgefangen werden und dazu sind
mindestens 4 Impulse * 1 Zyklus = 4 Zyklen (gegenüber 4 Flanken * 2 Zyklen = 8 Zyklen in Vers. 3) erforderlich.

Diese Variante "Test_Inkrementalgeber_V04b.lsc" der Auswertung ermöglicht gegenüber der Variante V03 (mit einem Impulszähler) eine um den Faktor 2 höhere Eingangsfrequenz der Signale A und B. Es wird also je LOGO-Zyklus eine Signalflanke detektiert, was der maximalen Verarbeitungsgeschwindigkeit in einem LOGO-Programm entspricht!

Nachteilig ist der damit verbundene höhere erforderliche Schaltungsaufwand zur Auswertung der Gesamtimpulse aus den beiden Zählerwerten (der Flankenzählung der Signale A bzw. B) sowie der einschränkende Wertebereich (0 ... 32676) der dazu verwendeten analogen Blöcke!!!

ALLE bisher hier veröffentlichten Auswertekontepte hatten das Ziel der Bestimmung der (Gesamt-)anzahl der Impulse, insbesondere mit maximal möglicher Auflösung, und der zugehörigen Drehrichtung. Für eine Anfrage im englischsprachigen Forenteil habe ich ergänzend dazu auch einen Schaltungsvorschlag veröffentlicht, der der Ermittelung von Geschwindigkeiten, d. h. der wiederholten Messung von Impulsen pro Zeiteinheit, dient (--> "motor control").
[/tf/WW/en/Posts/13959]

Dieser Schaltungsvorschlag basiert auf meinem bereits mehrfach hier vorgestellten Schaltungsentwurf zur "wiederholten Messung von Impulsen pro Zeiteinheit", die den LOGO!-Block "Schwellwertschalter" der LOGO!-0BA5 ersetzt und funktionell erweitert (--> "Drehzahlmessung").
[/tf/WW/de/Posts/13648]

Diese Schaltung "Demo_Threshold_trigger_for_incremental_2_cannal_sensor_V3.lsc" arbeitet wie folgt:
Die Parameter des Blocks B110 definieren die Messzeit (G_T). B003 und B007 speichern (gemeinsam) den Messwert (= Anzahl der Impulse pro Messzeit) nach Ablauf dieses (sich periodisch wiederholenden) Messintervalls, während der Messung des jeweils folgenden Wertes. Die Verstärker B005 und B008 berechnen den (skalierten) physikalischen Wert (= MesswertSkalierung). B001 multipliziert diesen Wert mit -1 (zur Kennzeichnung der anderen Drehrichtung). Das aus der Richtungserkennung (B034, B035, B011, B009, B010, B004) resultierende Logiksignal (am Ausgang von B004) steuert dann B012 zur Auswahl des korrekten zugehörigen skalierten Messwertergebnisses.

Die eingehenden Sensor-Impulse (hier nur steigende Signlflanken) des Sensor-Kanals A werden im Zähler während der Messzeit aufaddiert. Dies ermöglicht eine maximale Zählrate von 2 kHz des originalen Signals, also hier OHNE Impulsvervierfachung! Mit der Hilfe der analogen Verstärker wird der Zählerwert dann in eine physikalische Einheit umgewandelt.

Die Definition der Richtung kann allerdings per Schaltung nur bei einer Impulsfrequenz von maximal fz/2 (durch Analyse von A und B) ermittelt werden. Ich wählte 50 Hz als eine untere Grenze für die LOGO!_Zyklusfrequenz, was mit B011 überwacht wird. Bei höheren Signalfrequenzen wird die bei geringeren Signalfrequenzen ermittelte bzw. erkannte Richtung gespeichert (B004) bis die Signalfrequenz wieder unter den Grenzwert absinkt! Dieses Verfahren sollte im Fall von Motorsteuerungen fehlerlos funktionieren weil eine Richtungsumkehr immer von einer vorangehenden Verminderung der Umdrehungszahl des Motors (meistens bis hin zum vollständigen STOP und dem anschließenden Wiederanfahren in der anderen Drehrichtung) begleitet wird bzw. werden sollte).

Diese Vorgehensweise ermöglicht einerseits eine Richtungserkennung (Signalfrequenz abhängig von der LOGO!-Zyklusfrequenz) und andererseits das Erfassen von Sensorimpulsen (unabhängig von der LOGO!-Zyklusfrequenz bis zur hardwareseitigen Grenze von 2 kHz) im Zähler B113! Bei entsprechend geringen Signaleingangsfrequenzen können zur Erhöhung der Signalauflösung (Signalfrequenzvervierfachung durch Flankenerkennung) natürlich auch beide Schaltungen "Demo_Threshold_trigger_for_incremental_2_cannal_sensor_V3.lsc" UND "Test_Inkrementalgeber_V03.lsc" bzw. mit etwas Geschick auch "Test_Inkrementalgeber_V04b.lsc" miteinander kombiniert werden...

Ergänzend sei angemerkt, dass die Signale A und B inkrementaler Drehgeber auch mit Hilfe von IC´s (vgl. z. B. Datenblatt LS7083_LS7084.pdf in Dateiangang) ausgewertet werden können. Man erhält dann als aufbereitete Eingangssignale für die LOGO! (Dreh-)richtung und Zählimpulse (wahlweise 1:1 oder 1:4). Dieser zusätzliche Hardwareaufwand vereinfacht dann teilweise die erforderliche LOGO-Schaltung, allerdings sind die selben Beschränkungen der jeweils maximalen Frequenten der Sensorsignale zu beachten.

Hallo,

schönes Programm und kleiner als meins.

Kleine Ergänzung

Ein Und mit den Eingängen B26 und B27. Wenn 1 ist die Impulsfolge vom Geber falsch. Z.B. wechsel von 00->11

Hallo HHammer,

HHammer

Ein Und mit den Eingängen B26 und B27. Wenn 1 ist die Impulsfolge vom Geber falsch. Z.B. wechsel von 00->11

Wenn das der Fall ist, stimmt entweder die Abtastung, die Geschwindigkeit nicht, oder der Geber ist defekt. Und außerdem ändert das nichts an der Tatsache, daß die Logo für einen Drehgeber einfach zu langsam ist. Außer man hat eine sehr langsame Rotationsgeschwindigkeit und folglich eine langame Impulsgeschwindigkeit, die in die Spezifikationen der Logo passt.

Gruß Ella_68