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Anordnung zur Zentrierung eines Abgreifers auf die Spurmitte bei rotierenden
Codierwalzen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung eines Signals,
das von der Lage des Abgreifers einer Codiereinrichtung mit rotierender Codierwalze
relativ zur jeweiligen Spurmitte abhängt.
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Zur Vermeidung unzulässiger Fehler bei der Codierung von Meßwerten
mittels Codierscheiben oder -walzen verwendet man entweder einen zyklischen Code
(z. B. Graycode), bei dem sich beim Übergang von einer Einheit zur nächsten stets
nur ein Bit ändert, oder man benutzt bei manchen Codeformen (vorwiegend beim Binärcode)
ein Abgreifersystem, bei dem jede Spur außer der letzten doppelt abgetastet wird,
wobei die einzelnen Abtaster V-förmig gestaffelt sind. Während die Anwendbarkeit
des letztgenannten Verfahrens auf wenige Codeformen beschränkt ist, hat die Anwendung
zyklischer Codeformen den Nachteil, daß für eine Weiterverarbeitung in den meisten
Fällen eine Codeumsetzung vorgenommen werden muß, was mit einem höheren Aufwand
verbunden ist. Bekannt sind ferner mechanische Vorrichtungen (z. B. Sägezahnstangen),
die in Verbindung mit rotierenden Codierwalzen verwendet werden können, um den Abgreifer
auf die Mitte der jeweiligen Spur zu zentrieren. Eine solche mechanische Zentrierung
läßt sich bei jedem beliebigen Code anwenden, sie hat jedoch den Nachteil, daß die
Herstellung der mechanischen Vorrichtung relativ aufwendig ist, vor allem dann,
wenn die Spuren nicht gleiche Breite haben.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine ebenso wirksame elektronisch arbeitende
Anordnung zur Zentrierung des Abgreifers auf die Spurmitte bei rotierenden Codierwalzen
zu schaffen, dessen mechanische Teile einfacher herzustellen und aufzubauen sind.
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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß auf der rotierenden
Codierwalze vor dem eigentlichen Codefeld, auf deren Rand ein Streifenmuster gleicher
Streifenbreite und daneben ein regelmäßiges hierzu geneigtes Streifenmuster, dessen
Streifen von einer Spur bis zur nächsten jeweils um die doppelte Breite des Randstreifens
ansteigen, angebracht sind, und daß für die Abtastung der Streifenmuster zwei Abgreifer,
nämlich der eine als feststehender Abgreifer für die Abtastung des geraden Streifenmusters
am Rand und damit zur Erzeugung einer Impulsfolge und der andere bewegliche, in
Abhängigkeit vom Betrag der zu codierenden Größe einstellbare Abgreifer für die
Abtastung des schrägen Streifenmusters und somit zur Erzeugung einer zweiten Impulsfolge,
angeordnet sind, daß den Abgreifern Differenzierglieder zur Differenzierung der
Impulsfolgen und Dioden zur Gleichrichtung, die in ihrer Durchlaßrichtung entgegengesetzt
geschaltet sind, nachgeschaltet sind, daß weiterhin den Dioden ein mittels der gleichgerichteten
Impulsfolgen getriggerter Multivibrator nachgeordnet ist, und daß zur Ausnutzung
der am Ausgang des Multivibrators entstehenden Impulsfolge, deren Impulsbreite von
der Lage des beweglichen Abgreifers relativ zur Spurmitte abhängt, für die Zentrierung
des beweglichen Abgreifers ein Regelsystem nachgeschaltet ist.
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Zur Glättung bzw. Integration der am Ausgang des Multivibrators entstehenden
Impulsfolge ist ein Integrations- bzw. Glättungsglied angeordnet, dem eine Differenzschaltung
zum Vergleich der geglätteten Spannung mit einer festen Bezugsspannung nachgeschaltet
ist, und für die weitere Verwertung der so entstehenden Regelspannung ist ein Stellglied
für die Verstellung des beweglichen Abgreifers unter bedarfsweiser Zwischenschaltung
eines Verstärkers vorhanden.
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Wenn eine nichtlineare Abhängigkeit zwischen dem Ausschlag des beweglichen
Abgreifers und der Meßgröße vorhanden ist, besteht das zur Spur geneigte Streifenmuster
aus entsprechend gekrümmten Kurvenscharen.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles im folgenden
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Ausschnitt des Zentrierfeldes, F i g. 2
das Blockschaltbild und F i g. 3 die den Abgreiferstellungen zugehörigen Impulsfolgen.
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Auf die Oberfläche der rotierenden Codierwalze wird in Drehrichtung
vor dem eigentlichen Codefeld ein Zentrierfeld mit einem schrägen Streifenmuster
und
einem Vergleichsstreifen am Rand angebracht. In F i g. 1 ist ein Ausschnitt dieses
Feldes vergrößert dargestellt. Man hat sich dieses so auf die Mantelfläche der Walze
aufgelegt zu denken, daß die Abzissenrichtung mit der Richtung der Mantellinie übereinstimmt.
Der Vergleichsstreifen am Rand besteht aus horizontalen Streifen gleicher Breite,
die beim Überstreichen des Abgreifers abwechselnd einen Impuls und keinen Impuls
auslösen. Die Neigung des schrägen Streifenmusters muß so gewählt werden, daß die
Streifen von einer Spur bis zur nächsten jeweils um die doppelte Breite des Randstreifens
ansteigen. Neben dem eigentlichen beweglichen Abgreifer 1 a ist noch ein zweiter
Abgreifer 1 b vorhanden, der am Rande starr angebracht ist (im vorliegenden Falle
in Verlängerung der Geraden, längs der sich der verschiebbare Abgreifer bewegt)
und lediglich den Vergleichsstreifen überstreicht. Die Abgreifer können sowohl mechanische
Schleifer als auch berührungslose (z. B. fotoelektrische) Abtastvorrichtungen sein.
Bei der Abtastung entstehen am Ausgang der Abgreifer 1 a bzw. 1 b regelmäßige Impulsfolgen.
Die Impulsflanken können nötigenfalls mit elektronischen Kippstufen 2 a und
2 b verbessert werden. Die beiden Ausgangssignale der elektronischen Kippstufen
2 a und 2 b werden Differenzie:-gliedern
3 a und 3 b zugeführt. Durch je eine Diode, die in ihrer Durchlaßrichtung entgegengesetzt
geschaltet ist, werden in einem Falle die negativen, im anderen die positiven Impulsspitzen
entfernt. Die verbleibenden positiven bzw. negativen Impulsspitzen werden zur Triggerung
eines bistabilen Multivibrators 4 benutzt.
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An dessen Ausgang entsteht eine weitere Impulsfolge c. Das Verhältnis
Impulszeit zu Impulspause ist jedoch hier nicht mehr konstant, sondern eine Funktion
der Stellung des beweglichen Abgreifers 1 a relativ zur Spurmitte.
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Der Sachverhalt wird im einzelnen aus der F i g. 3 ersichtlich, in
der die Impulsfolgen beispielsweise für die drei in der F i g. 1 mit A, B
und C gekennzeichneten Abgreiferstellungen dargestellt sind.
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Im Falle A befindet sich der Abgreifer 1 a am linken Spurrand, im
Falle B in der Spurmitte und im Falle C am rechten Spurrand. Die drei Impulsfolgen
a, b und c stellen jeweils den Spannungsverlauf am Ausgang der beiden Kippstufen
2 a bzw. 2 b und des Multivibrators 4 dar. Bei der Impulsfolge c ist
im Falle A die Impulsdauer kurz, die Impulspause relativ lang; im Falle B haben
Impuls und Impulspause gleiche Länge; im letzten Falle C ist die Impulsdauer größer
als die der Impulspause.
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Bei richtiger Zentrierung auf die Spurmitte haben also Impuls und
Impulspause des Multivibrators 4 gleiche Breite. Ist das nicht der Fall, so kann
die Impulsfolge c zur Auslösung eines Regelvorganges benutzt werden. So ist es z.
B. möglich, die Impulsfolge c in einem Glättungsglied 5 elektrisch zu glätten und
auf diese Weise eine schwach pulsierende Gleichspannung zu erzielen. Dem Glättungsglied
5 ist ein Differenzschaltglied 6 nachgeschaltet. Dieses ermöglicht den Vergleich
der pulsierenden Gleichspannung mit einer konstanten Bezugsspannung, die ihrem Betrag
nach der Spannung entspricht, welche am Ausgang des Multivibrators 4 und nach der
Glättung bei exakter Zentrierung des Abgreifers entstehen würde. Durch Differenzbildung
erzielt man also eine Regelspannung, die sowohl positiv als auch negativ sein kann.
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Sie wird einem Servosystem, bestehend aus einem Nullverstärker 7 und
einem Stellmotor 8, zugeführt, das auf die Einstellung des beweglichen Abgreifers
1 a einwirkt. Dieser Abgreifer wird so lange verstellt, bis die Zentrierung auf
die Spurmitte erfolgt und die Regelspannung Null geworden ist. Es handelt sich bei
dem beschriebenen Zentriersystem um einen geschlossenen Regelkreis.
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Ferner ist zu bemerken, daß sich die Regelspannung beim Überschreiten
der Spurgrenze jeweils unstetig ändert. Hierdurch wird in jedem Falle ein rasches
und eindeutiges Ansprechen der Zentriereinrichtung gewährleistet.
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Die beschriebene Anordnung ist auch dann anwendbar, wenn die Stellung
des beweglichen Abgreifers nicht proportional der zu messenden Größe ist, d. h.,
wenn der Ausschlag keine lineare Funktion der Meßgröße ist. In diesem Falle besteht
allerdings das in F i g. 1 dargestellte Diagonalstreifenmuster nicht mehr aus geraden
parallelen, sondern aus gekrümmten Streifen.