DE1224970B

DE1224970B - Anordnung zur Abtastung eines kodierten Rastermassstabes

Info

Publication number: DE1224970B
Application number: DEL48558A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing W Pabst
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-08-17
Filing date: 1964-08-17
Publication date: 1966-09-15
Also published as: GB1113206A; NL6510512A; CH422361A

Description

Anordnung zur Abtastung eines kodierten Rastermaßstabes Bei digitalen Lageregeungen werden in großem U mfang kodierte Rastennaßstäbe als Istwertgeber verwendet, Die Rastermaßstäbe können dabei ab Kodescheibenoder als Kodefineale ausgebildet sein. Sie weisen mehrere nach einem bestimmten Kode geteilte Spuren auf, denen Abtaster zugeordnet sind, deren Abtastsignale in einer logischen Schaltung verknüpt werden. Verwendet man einen zyklischen Kode, z. B. den Gray-Kode, so genügt zwar für jede Spur ein Abtaster, jedoch ist auch hier eine logische Schaltung erforderlich, um den Gray-Kode in einen leichter verarbeitbaren Kode umzusetzen. Wird der Dualkode verwendet, so wendet man in bekannter Weise die sogenannte V-Abtastung an, bei der in der Spur mit der feinsten Teilung ein Abtaster und in den folgenden Spuren jeweils zwei Abtaster vorgesehen sind. Die Ausgangssignale der Abtaster werden in der nachgeschalteten logischen Schaltung so verknüpft, daß die Auswahl d:arüber, welches der beiden Abtastsignale pro Spur durchgeschaltet wird, von dem Abtastergebnis vorangegangener Spuren abhän-gig ist.
Bei vorstehenden Anordnungen tritt jedoch folgende prinzipielle Schwierigkeit auf. Da die Abtastsignale der Abtaster der Spuren jeweils nacheinander in Abhängigkeit von dem Abtastergeb ms anderer Spuren wirksam werden, dauert es bei dem Wechsel von Abtastergebnissen eine gewisse Zeit, bis die Auswahl für alle Spuren durchgeführt worden ist, d. h., der Kodewandler des Gray-Kodes und die V-Auswahlschaltung haben eine gewisse Durchlaufzeit, die davon abhängt, in wieviel Spuren eine Umschaltung erfolgt; die maximale Durchlaufzeit ist abhängig von der Zahl der Spuren. Für kurze Zeit entsprechen dadurch die Ausgangssignale des Kodewandlers bzw. der V-Auswahlschaltung nicht dem gerade abgetasteten Wert am Kode-Rastermaßstab. Beispielsweise haben während der Durchlaufzeit der V-Auswahlschaltung die zeitlich später gesteuerten Spuren noch den alten Wert, die zuerst gesteuerten Spuren bereits den neuen Wert. Es treten daher z. B. beim Wechsel von 1000000 auf 999999 ganz kurzzeitig Signalkombinationen auf, bei denen Stellen schon die Ziffer 9 oder noch die Ziffer 0 zeigen. Im Extremfall kann daher an Stelle von 999999 die Zahl 1999999 auftreten. Das kann, wie am folgenden Beispiel erläutert, zu Störungen in den die Ausgangssignale der V-Auswahlschaltung verarbeitenden - Einrichtungen führen, Es sei angenommen, daß der Kode--Rastermaßstab.,',als digitaler Lage-Istwertgeher in einen Lageregelkreis verwendet wird. Die Ausgangssignale der Auswahlschaltung werden dann in einem Vergleichsglied mit einem Sollwert verglichen. Das Vergleichsglied soll nun so aufgebaut sein, daß es meldet, ob der Istwert kleiner, gleich odvr größer als der Sollwert ist. Obwohl nun z. B. der Istwert kleiner als der Sollwert ist, kann es Während der oben erläuter ten Durchlaufzeit vorkommen, daß kurzfristig ein Istwertsignal ansteht, das fälschlicherweise größer als der Sollwert ist. Das Vergleichsglied gibt daraufhin, ebenfalls nur kurzzeitig, ein entsprechendes Signal ab, das als ein vom Istwert abgeleitetes Signal aufgefaßt werden kann. Da jedoch dem Vergleichsglied in üblicher Weise ein Speicher nachgeschaltet ist, wird dieser bereits durch das kurzzeitig auf Grund des kurzzeitigen falschen Zwischen-Istwertes entstehende Ausgangssignal in unerwünschter Weise gesetzt.
Vorstehenden Umstand könnte man vermeiden, wenn es gelänge, das Ausgangssignal der logischen Schaltung jeweils nur zu den Zeiten zu übernehmen, wenn die Schaltung ihren Durchlauf beendet hat. Dabei treten jedoch folgende Schwierigkeiten auf: Die Zeitpunkte der Signalübernahme in die nachgeschalteten Einrichtungen werden zweckmäßig durch einen Takt, der von der Meßwerterfassung zeitlich unabhängig ist, bestimmt. Da die Zeitpunkte der Durchläufe in der logischen Schaltung von der Bewegung des Kode-Rastermaßstabes, d. h. im praktischen Betrieb von Bewegungsvorgängen in der zu steuernden Anlage, abhängen und der übernahmetakt mit diesem Bewegungsablauf praktisch nicht zu synchronisieren ist, kann es vorkommen, daß der' übernahmetakt in die Durchlaufzeit fällt und ein, möglicherweise kurzzeitig anstehender falscher Ausgangswert Übernommen wird.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Abtastung eines kodierten Rastermaßstabes, dessen Spuren Ab- taster zugeordnet sind, deren Abtastsignale in einer logischen Schaltung verknüpft sind, gewährleistet jedoch, daß der Ausgangswert dieser Schaltung durch einen Takt ohne Synchronisation mit der Anlage immer zu den Zeitpunkten übernommen werden kann, in denen keine Verfälschung durch die Durchlaufzeiten vorhanden ist. Dies gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß jedem Abtaster ein Speichereleinent zugeordnet ist, in das auf Grund eines nicht mit der Abtastbewegung synchronisierten Taktsignals (Speichertaktsignal) jeweils das Abtastsignal des zugeordneten Abtasters eingespeichert wird, daß die gespeicherten Abtastsignale die verknüpfende logische Schaltung speisen und daß die Ausgangssignale der logischen Schaltung oder davon abgeleitete Signale übernommen werden mittels eines Taktsignals, das -gegenüber dem Speichertaktsignal eine vorgegebene Zeit verzögert ist.
Infolge der unmittelbaren Speicherung der Ausgangssignale der Abtaster und der sich daran anschließenden Auswertung durch di# V-Auswahlschaltung bzw. den Kodeumsetzer ist gewährleistet, daß kein verfälschter Meßwert übernommen wird. Die gespeicherten Signale entsprechen nämlich exakt den zum Einspeicherzeitpunkt abgetasteten Werten. Wartet man sodann die maximal mögliche Durchlaufzeit ab, so kann kein verfälschter Meßwert übernommen werden. Die übernahine der Ausgangssignale der logischen Schaltung bzw. davon abgeleiteter Signale muß daher durch einen von dem Speichertakt abgeleiteten Takt erfolgen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an Hand dieser Darstellung näher erläutert.
. Die F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kodelineal mit den V-förmig angeordneten Abtastern 0, i a bis 4 b. Die schematisch dargestellten Abtaster können beispielsweise, wie in F i g. 2 dargestellt, lichtelektrische Elemente in Form von Photodioden od. dgl. sein, die den in geeigneter Weise beleuchteten Maßstab im Durchlichtverfahren abtasten.
In F i g. 2 ist dargestellt, in welcher Weise die Signale der Abtaster 0, la bis 4 b verknüpft werden. Jedem Abtaster ist zunächst ein V erstärker V, bis Y4 b zugeordnet. Die Ausgänge der Verstärker sind mit Speicherelementen Spo bis SP4 b verbunden, die einen taktbaren Eingang besitzen.
Für die zweite bis vierte Spur sind weiterhin in an sich bekannter Weise jeweils zwei UND-Glieder &la bis &4b und ein ODER-Glied V, bis V4 vorgesehen. Diese UND-Glieder werden jeweils von den Ausgangssignalen der Speicher der zugeordneten Spur abhängig von dem Abtastergebnis der vorhergehenden Spur ausgesteuert. Dadurch wird erreicht, daß je nach dem Abtastergebnis einer Spür in der nächsten Spur entweder das Signal des gegenüber der fiktiven Abtastlinie voreilenden oder des nacheilenden Abtasters verwendet wird.
Die F i g. 2 läßt erkennen, daß es eine gewisse Zeit dauert, bis in der vierten Spur das Abtastergebnis ansteht, weil zunächst in der zweiten und dritten Spur eine Entscheidung über die Abfragung der Abtaster getroffen werden muß. Während dieser Durchlaufzeit kann z. B. zunächst der Ausgang A 4 ein L-Signal haben, dann jedoch, nachdem in der dritten Spur das Ableseergebnis feststeht, 0-Signal führen; es steht also während der Durchlaufzeit ein falscher Zwischenwert an.
Würde man nun die Ausgänge A, bis A, der logischen Schaltung durch einen zentralen, von der Bewegung der Kodelineale unabhängigen Takt auf nachgeschaltete Einrichtungen, z. B. ein Vergleichsglied schalten, so könnte dies in dem Augenblick geschehen, in dem der falsche Zwischenwert ansteht, weil der Zeitpunkt des Auftretens des Zwischenwertes von der Kodelinealbewegung vorgegeben ist. Dadurch, daß die Ausgangssignale der Abtaster auf einen zentralen Takt (Speichertakt) hin zunächst in Spo bis SP4 übernommen werden, und die Ausgangssignale der Speicher von-der logischen Schaltung verknüpft werden, hat man #lie Gewähr, daß der von den Speichern übernommdne Wert nicht durch einen falschen Zwischenwert belastet ist. Außerdem hat maii nunmehr einen Bezugspunkt, von dem aus man durch einen weiteren zentralen, anlageunabhängigen Takt zu einem -Zeitpunkt, bei dem der Durchlau f sicher beendet ist, die Ausgangssignale der logischen Schaltung unmittelbar oder in verarbeiteter Form,-z. B. als Ausgangssignal des obenerwähnten Veregleichsgliedes, au-fschalten und verarbeiten kann. Derzweite Takt steht dabei mit dem Bezugsspeichertakt in der Beziehung, daß er- gegenüber dem Speichertakt unf eine bestimmte Zeit verzögert ist, die sich nach der Durchlaufzeit der logischen Schaltung richtet. Durch diese Maßnahme gelingt es daher, die Ausgangssignale der logischen Schaltung mit einem zentralen abtastunabhängigen Takt zu verarbeiten, ohne daß ein falscher ZwischenWert übernommen wird.
Die an sich stetigen Ausgangssignale der Abtaster kön -neu durch die taktbaren Spei#hereleinente ohne zusätzliche Mittel, z. B. ohne die sonst üblichen Schmitt-Trigger, in ein eindeutiges binäres Signal umgeformt werden.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur Abtastung eines kodierten Rastermaßstabes, dessen Spuren Abtaster zugeordnet sind, deren Abtastsignale in einer logischen Schaltung verknüpft werden, d a d u r c h gekennzeichnet, daß jedem Abtaster ein Speicherelement zugeordnet ist, in das auf Grund eines nicht mit der Abtastbewegung synchronisierten Taktsignals (Speichertaktsignal) jeweils das Abtastsignal des zugeordneten Abtasters eingespeichert wird, daß die gespeicherten Abtastsignale die verknüpfende logische Schaltung speisen und daß die Ausgangssignale der logischen Schaltung oder davon abgeleitete Signale übernommen werden mittels eines Taktsignals, das gegenüber dem Speichertaktsignal eine vorgegebene Zeit verzögert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1030 0641 1062 968, 1102 211; deutsche Patentschrift Nr. 974 742; britische Patentschrift Nr. 919 747; französische Patentschrift Nr. 1212 736; USA.-Patentschrift Nr. 2 382 251; VDI Buchreihe, Band 8, »Digitale Signalverarbeitung in der Regeltechnik«, 1962, S. 94 bis 96.