DE1248720B - Logisches Netzwerk zur Vorwärts Ruckwarts-Diskumimerung zweier phasenverschobener Signalfolgen - Google Patents
Logisches Netzwerk zur Vorwärts Ruckwarts-Diskumimerung zweier phasenverschobener SignalfolgenInfo
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- G05B2219/37175—Normal encoder, disk for pulses, incremental
Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H 03 k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/22
Nummer: 1248 720
Aktenzeichen: B 86061 VIII a/21 al
Anmeldetag: 3. März 1966
Auslegetag: 31. August 1967
Die Erfindung betrifft ein logisches Netzwerk zur Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung unter gleichzeitiger
Impulsvervielfachung zweier gegeneinander phasenverschobener Signalfolgen eines Inkrementsignalgebers.
Zur Ermittlung von Längen- oder Winkelmaßen ist es bekannt, diese z. B. durch Abtastung von
Strichgittern od. ä. in Impulsfolgen zur Erzeugung eines der analogen Größe entsprechenden Digitalwertes
umzuformen. Um bei Bewegungsvorgängen die Richtung — also »Vorwärts« und »Rückwärts«
— unterscheiden zu können, werden meist zwei Signalfolgen, die z. B. durch räumliches Gegeneinanderversetzen
zweier Strichgitter entstehen, verwendet.
Diese Signalfolgen eines auch als Inkrementgeber bezeichneten Analog-Digital-Wandlers müssen nun
in z. B. von einem Zähler zu verarbeitende Zählimpulse bei gleichzeitiger Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung
umgewandelt werden.
So ist z. B. aus S t e i η b u c h : »Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung« (1962), S. 759, Abb. 5.8/3,
eine Diskriminatorschaltung bekannt, bei welcher je nach Richtungssinn an einem zweier verschiedener
Ausgänge eine die Zählinkremente darstellende Impulsfolge auftritt. Eine solche Schaltung hat den
Nachteil, daß bedingt durch die dynamische Diskriminierung bei einem Richtungswechsel im Moment
der Impulsgabe an beiden Ausgängen fast gleichzeitig Impulse auftreten oder sich diese in unkontrollierbarer
Weise beeinträchtigen können und damit eine einwandfreie Zählung der Impulse durch einen
nachgeschalteten Zähler nicht mehr gewährleistet ist. Außerdem gibt eine solche Diskriminatorschaltung
für jede durch die Teilung des Inkrementgebers gegebene Periode nur einen, höchstens aber zwei zur
Zählung geeignete Impulse ab. Das durch räumliches Versetzen zweier Strichgitter gewonnene höhere Auflösungsvermögen
geht daher wieder verloren.
Bei Vorwärts-Rückwärts-Zählung werden zudem in neuerer Zeit vielfach statische Zähler verwandt,
da diese bei Umkehr der Zählrichtung, also vom Addieren zum Subtrahieren und umgekehrt, weit zuverlässiger
arbeiten als dynamische Zähler und zudem nicht auf kurze Störimpulse ansprechen. Ein statischer
Zähler benötigt aber an seinem Eingang statisch auswertbare Impulsfolgen und nicht die bei dynamischen
Zählern üblichen Nadelimpulse.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung
zur statischen Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung zweier Impulsfolgen eines Inkrementgebers
zu schaffen, die sich durch minimalen Schal-Logisches Netzwerk zur
Vorwärts-Rückwärts-Diskuminierung zweier
phasenverschobener Signalfolgen
Vorwärts-Rückwärts-Diskuminierung zweier
phasenverschobener Signalfolgen
Anmelder:
BÖLKOW
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Ottobrunn bei München
Ottobrunn bei München
Als Erfinder benannt:
Dr. Günter Emde, Neubiberg bei München
tungsaufwand und hohe Zuverlässigkeit auch bei schnell aufeinanderfolgenden Richtungswechseln und
größtmöglichem Auflösungsvermögen auszeichnet.
Ausgehend von einem logischen Netzwerk zur Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung unter gleichzeitiger
Impulsvervielfachung zweier gegeneinander phasenverschobener Signalfolgen eines Inkrementsignalgebers
ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur zusätzlichen Unterscheidung von geradzahligen und
ungeradzahligen Inkrementen innerhalb einer Inkre-'
mentfolge folgende oder gleichwertige Bestimmurigsgleichungen der Booleschen Algebra erfüllt sind:
F0=
wobei die momentanen binären Zustände der Ausgangsleitungen mit V1] für vorwärts-ungerade, mit
V0 für vorwärts-gerade, mit Rv für rückwärts-un-
gerade und mit R0 für rückwärts-gerade, mit A, "Ä,
B, Έ die binären Zustände der Eingangsleitungen
und mit C, ü, D, ~D die Zustände von als Speicherplätze
für die jeweils vorhergehenden Zustandskombinationen der als Eingangsleitungen dienenden Flip-Flop-Schaltungen
bezeichnet sind.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen logischen Netzwerkes ist es möglich, mit Hilfe von nur
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zwei Speicherplätzen darstellenden Flip-Flops auszukommen und aus dem Schaltzustand dieser Flip-Flops
und den momentanen, an den Eingängen liegenden Inkrementsignalen festzustellen, ob ein neues
Inkrement vorliegt, ob es zu addieren oder zu subtrahieren und schließlich ob es innerhalb einer Inkrementfolg&
gerade; oder ungerade ist.
An den diesen Klassifikationen entsprechenden
Ausgängen sind dann ebenfalls statisch auswertbare Zählimpulse für einen nachgeschalteten statischen
Zähler verfügbar.
Durch das Auswerten jeder Änderung der Zustände der Eingangsleitungen bleibt das durch die
z. B. um eine Viertelperiode gegeneinander versetzten Strichgitter des Inkrementgebers erreichte hohe
Auflösungsvermögen erhalten. Während einer durch den Inkrementgeber bestimmten Periode eines Eingangssignals
werden vier zur Zählung geeignete Ausgangsimpulse "abgegeben; es findet also eine Impulsvervielfachung
statt.Ό':; ;
Alles Nähere der'Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Im einzelnen zeigt
F i g. 1 ein logisches Netzwerk gemäß der Erfindung,
F i g. 2 die auf die Eingänge des logischen Netzwerkes gegebenen1 Impulsfolgen,
F i g. 3 eine Darstellung der bei Richtungswechsel auftretenden Impulsfolgen.
Das logische Netzwerk hat zwei Eingänge A und B (vgl. Fig. 1), die beide auf ein UND-Glied 1,
auf ein UND-Glied 2 mit invertierten Eingängen A und B, auf ein UND-Glied 3 mit invertiertem Eingang
A und auf ein UND-Glied 4 mit invertiertem Eingang B geschaltet sind. Der Ausgang des UND-Glieds
1 ist auf den,-Setzeingang eines Flip-Flops 5
und der Ausgang des UND-Glieds 2 auf den Rücksetzeingang dieses Flip-Flops 5 geschaltet. Der Ausgang
des UND-Glieds 3 ist mit dem Setzeingang eines Flip-Flops 6 und der Ausgang des UND-Glieds
4 mit dem .Rücksetzeingang dieses Flip-Flops 6 verbunden.;.,
,Die Ausgänge der'Flip-Flops 5 und 6 sowie die
Ausgänge der logischen Eingangsschaltungen 1, 2, 3 und 4 sind derart mit den Eingängen von UND-Gliedern
7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 und 14 verbunden, daß
die Eingänge des UND-Glieds 7 mit dem Ausgang des UND^ieds 3 und dem ersten Ausgang
des Flip-Flops 5,
die Eingänge des1· UND-Glieds 8 mit dem Ausgang
des UND-Glieds 4 und dem zweiten Ausgang des FJip-iEJops. 5,/■·..·-
die Eingänge .,des UND-Glieds 9 mit dem Ausgang
desUND-Oiieds'2'· urid dem ersten Ausgang
des Flip-Flops 6,
,' , die Eingänge des" UND-Glieds 10 mit dem Ausgang
des UND-iGlieds 1 und dem zweiten Äusi
gang des Flip-Flops 6,
! die Eingänge des UND-Glieds 11 mit dem Aus-
: gang des UND-Glieds 4 und dem ersten Ausgang des Flip-Flops 5,
die Eingänge des UND-Glieds 12 mit dem Aus-. , gang des UND-Glieds 3 und dem zweiten Aus-,
gang des Fh'p-Flops 5,
did, Eingänge des UND-Glieds 13 mit dem Ausgang
des UND-Glieds 1 und dem ersten Ausgang des Flip-Flops 6,
die Eingänge des UND-Glieds 14 mit dem Ausgang des UND-Glieds 2 und dem zweiten Ausgang
des Flip-Flops 6
verbunden sind. Hierbei ist als jeweils erster Ausgang der Flip-Flops 5 und 6 derjenige bezeichnet,
der beim jeweils gesetzten Flip-Flop den Zustand Eins und beim jeweils rückgesetzten Flip-Flop den
Zustand Null aufweist.
Die Ausgänge der UND-Glieder 7 und 8 sind *5 über ein ODER-Glied 15 mit einem Ausgang
Fy,
die Ausgänge der UND-Glieder 9 und 10 über ein ODER-Glied 16 mit einem Ausgang Va,
die Ausgänge der UND-Glieder 11 und 12 über
ein ODER-Glied 17 mit einem Ausgang Ru und
die Ausgänge der UND-Glieder 13 und 14 über ein ODER-Glied 18 mit einem Ausgang R0 verknüpft.
Auf die Eingänge A und B des logischen Netzwerkes werden die mit α und b bezeichneten, von
einem hier nicht dargestellten Inkrementsignalgeber stammenden Impulsfolgen (vgl. F i g. 2) gegeben. In
• der zeitlichen Aufeinanderfolge der beiden gegeneinander phasenverschobenen Impulsfolgen α und b lassen
sich vier verschiedene Kombinationen der an den Eingängen ^ und B hervorgerufenen Zustände
unterscheiden.·
Zur Zeit tx hat der Eingang A den Zustand Null
und B den Zustand Null, zur Zeit t2 hat der Eingang^
den Zustand Eins und der Eingang B den Zustand Null, zur Zeit tz hat der Eingang A den Zustand
Eins und B den Zustand Eins, zur Zeit ti hat
der Eingang A den Zustand Null und der Eingang B den Zustand Eins, und zur ZeUi5 sind die gleichen
Zustände wie zur Zeit tx wiederhergestellt.
Bei einer Bewegungsrichtung, die hier als »Vorwärts F« bezeichnet werden soll, folgen die Zu-
■ Standskombinationen in der Reihenfolge ^r^^.-f ^"^l
usw. aufeinander; bei ά&χ entgegengesetzten Bewegungsrichtung
. »Rückwärts R« dagegen in der Reihenfolge tftft^-^ usw. :
Die Flip-Flops 5 und 6 des logischen Netzwerkes
■ befinden sich zum Zeitpunkt t± in einer bestimmten
Stellung: Es wird angenommen, daß diese Stellung noch von einer Zustandskombination Ά, B der Eingangsleitungen
herrührt, wie sie z. B. zum Zeitpunkt tA auftritt. Beide Flip-Flops sind gesetzt, so
daß ihre ersten Ausgänge jeweils den Zustand Eins haben. . ■
Zur Zeit t1 — die Eingänge A und B haben beide
den Zustand Null — ist das UND-Glied 2 durchlässig, und das Flip-Flop 5. wird über seinen Rücksetz-,
eingang zurückgesetzt. Über den Ausgang des UND-Glieds 2 und den ersten Ausgang des gesetzten Flip-Flops
6 wird das UND-Glied 9 durchlässig, und es
erscheint über das ODER-Glied 16 ein Signal am Ausgang V0:
Zur Zeit i2 hat der Eingang^ den Zustand Eins
und der Eingang B den Zustand Null, womit das UND-Glied 4 durchlässig wird und damit das Flip-
Flop 6 über seinen Rücksetzeingang zurückgesetzt wird. Über den Ausgang des UND-Glieds 4 und den
zweiten Ausgang des zurückgesetzten Flip-Flops 5 wird das UND-Glied 8 durchlässig, und es erscheint
über das ODER-Glied 15 am.AusgangVy ein Signal.
Zur Zeit tz haben die Eingänge A und B beide den
Zustand Eins, womit das UND-Glied 1 durchlässig wird und das Flip-Flop 5 über seinen Setzeingang
gesetzt wird. Über den Ausgang des UND-Glieds 1 und den zweiten Ausgang des zurückgesetzten Flip-Flops
6 wird das UND-Glied 10 durchlässig und gibt über das ODER-Glied 16 ein Signal an den Ausgang
V0.
Zur Zeit i4 ist der Zustand des Eingangs A Null
und der Zustand des Eingangs B Eins, womit das UND-Glied 3 durchlässig wird und das Flip-Flop 6
über seinen Setzeingang gesetzt wird. Über den Ausgang des UND-Glieds 3 und den ersten Ausgang des
gesetzten Flip-Flops 5 wird das UND-Glied 7 durchlässig, und es erscheint über das ODER-Glied 15 am
Ausgang Vy ein Signal.
Zur Zeit f5 (entsprechend Z1) ist der Zustand beider
Eingänge A und B gleich Null, womit das UND-Glied 2 durchlässig und das Flip-Flop 5 über seinen
Rücksetzeingang wieder zurückgesetzt wird, während gleichzeitig über den Ausgang des UND-Glieds 2
und den ersten Ausgang des gesetzten Flip-Flops 6 das UND-Glied 9 durchlässig wird und damit über
das ODER-Glied 16 ein Signal am Ausgang V0 erscheint.
Diese verschiedenen durch die Signalfolgen a und b hervorgerufenen Zustände der Eingängen!
und B wiederholen sich, und an den Ausgängen Vy und V0 des logischen Netzwerkes erscheinen abwechselnd
Zählimpulse, die die Vorwärtsrichtung angeben, d. h. eine Addition in einem nachgeschalteten,
hier nicht gezeigten Zähler ermöglichen.
Bei der Rückwärtszählung, z. B. beim Zeitpunkt t5
beginnend, ändern sich die durch die Signalfolgen α und b hervorgerufenen Zustände der beiden Eingänge
analog.
Zum Zeitpunkt th ist, wie sich aus der obigen Beschreibung
für die Vorwärtszählung ergibt, das UND-Glied 2 durchlässig, das Flip-Flop 5 ist zurückgesetzt,
das Flip-Flop 6 dagegen gesetzt. Folgt nun der Zustand zum Zeitpunkt i4, d. h. der Zustand
des Eingangs A ist Null und des Eingangs B ist Eins, so wird das UND-Glied 3 durchlässig, das Flip-Flop
6 bleibt gesetzt, und über den Ausgang des UND-Glieds 3 und den zweiten Ausgang des zurückgesetzten
Flip-Flops 5 wird das UND-Glied 12 durchlässig, und es erscheint über das ODER-Glied
17 am Ausgang Ry ein Signal. Zum Zeitpunkt ts weisen
beide Eingänge A und B den Zustand Eins auf, womit das UND-Glied 1 durchlässig wird und das
Flip-Flop 5 über den ersten Eingang gesetzt wird. Über den Ausgang des UND-Glieds 1 und den ersten
Ausgang des gesetzten Flip-Flops 6 wird das UND-Glied 13 durchlässig, womit über das ODER-Glied
18 ein Signal am Ausgang R0 erscheint. Zur Zeit t2
erscheint wiederum ein Signal am Ausgang Ry, während
zur Zeit Z1 am Ausgang R0 ein Ausgangssignal
erscheint.
Treten z. B. an den Eingängen A und B die in F i g. 3 dargestellten Impulsfolgen α und b auf, so erscheinen
an den ersten Ausgängen der Flip-Flops 5 und 6 die Impulsfolgen c und d; an den zweiten Ausgängen
erscheinen gleichzeitig die jeweils invertierten Impulsfolgen c und 3. An den Ausgängen Vy,
V0 und Ry, R0 erscheinen die Zählimpulsej die von
einem nachgeschalteten Zähler gemäß seinem Zählerstand in der angegebenen Weise bewertet werden.
:i5 Hierbei ist auch die durch das logische Ne.tzwerk
vorgenommene Impulsvervielfachung zu erkennen. Während einer Periode T der Impulsfolgen α oder b
: sind an den Ausgängen des logischen Netzwerkes immer vier aufeinanderfolgende Zählimpulse abnehmbar.
Zur Zeit f6 wird durch die Impulsfolgen α und b
ein Richtungswechsel signalisiert, da auf den Zustand der Eingänge A gleich Null und B gleich Null
an Stelle von A gleich Eins und B gleich Null der
Zustand^ gleich Null und B gleich Eins folgt. Ein
solcher Übergang der Zustandskombinationen der Eingangsleitungen bedeutet aber »Rückwärtszählung«;
daher tritt am Ausgang Ry ein Impuls auf, den ein nachgeschalteter Zähler vom jeweiligen Zäh-
ao lerstand subtrahiert, so daß sich hier z. B. der Zählerstand »7« ergibt.
Die Impulsfolgen α und b geben noch drei zu subtrahierende
Inkremente an, die wechselweise an den Ausgängen R0 und Ry auftreten. Zum Zeitpunkt f7
wird abermals ein Richtungswechsel signalisiert, so daß wieder die Ausgänge Vü und V0 Impulse an
einen nachgeschalteten Zähler liefern, die nun wieder zu addieren sind.
Das logische Netzwerk stellt also an seinen Ausgangen je nach Richtungssinn Zählimpulse zur Verfügung, wobei auf einen Zählimpuls an einem »ungeraden Ausgang« immer ein Zählimpuls an einem »geraden Ausgang« folgt. Dieses ist unabhängig von einem plötzlichen Richtungswechsel, so daß auch dann auf einen Impuls an einem »geraden Ausgang« immer ein Impuls an einem »ungeraden Ausgang« und umgekehrt auftreten muß. Der unterschiedliche Richtungssinn des Inkrementsignalgebers wird dabei durch Beaufschlagen der Ausgänge V »Vorwärts« bzw. R »Rückwärts« signalisiert.
Das logische Netzwerk stellt also an seinen Ausgangen je nach Richtungssinn Zählimpulse zur Verfügung, wobei auf einen Zählimpuls an einem »ungeraden Ausgang« immer ein Zählimpuls an einem »geraden Ausgang« folgt. Dieses ist unabhängig von einem plötzlichen Richtungswechsel, so daß auch dann auf einen Impuls an einem »geraden Ausgang« immer ein Impuls an einem »ungeraden Ausgang« und umgekehrt auftreten muß. Der unterschiedliche Richtungssinn des Inkrementsignalgebers wird dabei durch Beaufschlagen der Ausgänge V »Vorwärts« bzw. R »Rückwärts« signalisiert.
Die Festlegung, welcher der Ausgänge des logischen Netzwerkes als »gerade« und welcher als
»ungerade« zu werten ist, kann von einem hier nicht dargestellten nachgeschalteten Zähler in Abhängigkeit
von der jeweiligen Stellung des Inkrementgebers bei Zählbeginn vorgenommen werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Logisches Netzwerk zur Vorwärts-Rückwärts-Diskriminierung unter gleichzeitiger Impulsvervielfachung zweier gegeneinander phasenverschobener Signalfolgen eines Inkrementsignalgebers, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Unterscheidung von geradzahligen und ungeradzahligen Inkrementen innerhalb einer Inkrementfolge folgende oder gleichwertige Bestimmungsgleichungen der Booleschen Algebra erfüllt sind:Vu= (Ά Aß AC) \/(Α/\Έ AC), V0 = (Ä/\Έ/\D)y {Α /\B f\-D),wobei die momentanen binären Zustände der Ausgangsleitungen mit Vv für vorwärts-ungerade, mit F0 für vorwärts-gerade, mit JRy für rückwärts-ungerade und mit R0 für rückwärtsgerade, mit Α,Ά,Β,Έ die binären Zustände derEingangsleitungen und mit C, ü, D, ZJ die Zustände von als Speicherplätze für die jeweils vorhergehenden Zustandskombmationen der Eingangsleitungen dienenden Flip-Flop-Schaltungen (5, 6) bezeichnet sind.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen709 639/472 8.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
DEB0086061 | 1966-03-03 |
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ID=6983205
Family Applications (1)
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NL (1) | NL6703092A (de) |
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0
- DE DEB86061A patent/DE1248720B/de active Pending
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1967
- 1967-02-27 US US618834A patent/US3482132A/en not_active Expired - Lifetime
- 1967-02-27 NL NL6703092A patent/NL6703092A/xx unknown
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