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Einrichtung zur Interpolation Die Erfindung betrifft eine Einrichtung
zur Interpolation von Meßwerten, die von Längen- oder Winkelmeßgeräten geliefert
werden, mit einem Signalgeber, der als Primärsignale über getrennte Ausgänge um
90° gegeneinander phas; nversclaobene periodische Signale liefert und dessen Au3gänge
an die Ablenksysteme einer Elektronenstrahlröhre so angeschlossen sind, daß der
Elektronenstrahl pro Signalperiode einmal auf einer geschlossenen Umlaufbahn kontinuierlich
umläuft.
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Es ist bei Wegmeßeinrichtungen bekannt, zwei phasenverschobene Signale
dadurch zu erzeugen, daß eine Maßverkörperung, die beispielsweise aus einem Rastermaßstab
oder aus einem Interferenzstreifensystem bestehen kann, relativ zu zwei geeignet
ausgebildeten bzw. angeordneten Abtastelementen bewegt wird. Die entstehenden Signalfolgen
lassen sich zu digitalen Meßwerten verarbeiten und/oder unmittelbar zur Steuerung
von Werkzeugmaschinen verwenden. Die vorgegebene Phasenverschiebung der Signalfolgen
hat den Zweck, eine Vorwärts- oder Rückwärtszählung der einzelnen Signale zu ermöglichen.
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Um den erhöhten Genauigkeitsanforderungen derartiger Einrichtungen
zu genügen, müssen sie auch sehr kleine Bewegungsschritte der Maßverkörperungen
erfassen können.
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Dies kann beispielsweise durch eine sehr feine Unterteilung der Maßverkörperungen
erreicht werden. Derartige Maßverkörperungen erfordern jedoch einen erheblichen
Herstellungsaufwand.
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Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, die einzelnen Signale durch
Und-Oder-Schaltungen in Verbindung mit Schmitt-Triggern zu vervielfachen, so daß
meßtechnisch eine Interpolation der Maßstabsintervalle eintritt. Mit den bekannten
Einrichtungen dieser Art lassen sich die einzelnen Signale jedoch allenfalls verviefachen,
wogegen die Erfindung eine wesentlich feinere Interpolation anstrebt.
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Weiterhin ist es bekannt, die von Längen- oder Winkelmeßgeräten gelieferten
Impulsfolgen mit Hilfe von Phasenindikatoren elektrisch zu interpolieren. Derartige
Einrichtungen bedürfen jedoch! eines zusätzlichen Vergleichsmaßstabes oder Impulsgenerators.
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Ferner ist eine Codiereinrichtung für einen Analog-Digital-Umsetzer
bekanntgeworden, bei der zur Erfassung von Drehbewegungen einer Welle eine mit gleicher
Geschwindigkeit wie die Welle umlaufende Codierscheibe verwendet wird, welche die
codierten Werte der Sinus- und Kosinusfunktion für die durch die grobe Winkelgradteilung
gegebenen runden Winkelwerte und außerdem eine gegenü be: der ersteren feinere Winkelgradteilung
trägt, die das codierte Winkelmaß zwischen dem Stellungswinkel und dem nächstliegenden
runden Winkelwert angibt. Die Codierscheibe übernimmt hier die Rolle eines codierten
Maßstabes.
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Auch ist es bekannt, Elektronenstrahlröhren für Codierungszwecke zu
verwenden. So ist z. B. eine Codiereinrichtung bekanntgeworden, bei der der eine
Code-Rasterplatte abtastende Lichtpunkt des Elektrohnenstrahles auf einer V-förmigen
Bahn geführt wird und die durch die Rasterplatte eingenommenen Drehstellungen in
codierter Form erfaßt we?-den. Die Elektronenstrahlröhre dient hierbei lediglich
als Abtastkopf eines bereits fertigcodierten Mt,.ßstabes. Eine weitergehende Interpolation
der vom Maßstab abgetasteten Signale erfolgt nicht. Ferner ist eine Anordnung zur
codierten Ortung eines von einem Elektror_enstrahl beaufschlagten Flächenpunktes
des Bildschirmes einer Elektronenstrahlröhre bekanntgeworden. Zur Interpolation
eines Eingangssignals ist die bekannte Anordnung weder vorgesehen noch geeignet.
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Auch ist ein Codierungssystem bekanntgeworden, bei dem über zwei Elektronenstrahlröhren,
von denen eine als Magnetron arbeitet, einem Eingangssignal ein Code aufmoduliert
wird. Mit einer Längen- bzvr. Winkelmeßeinrichtung hat auch diese bekannte Aziordnung
nichts gemein.
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Es ist bekannt, den Phasenvergleich zweier elektrischer Signale durch
die Form der Umlaufbahn eines Elektronenstrahles zu kennzeichnen.
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Weiterhin ist es bei Elektronenstrahlröhren bekannt, durch eine geeignete
Anordnung von mit den Ablenkplatten gekoppelten Führungselektroden den Elektronenstrahl
auf einer vorgegebenen Bahn automatisch zu führen. Mit dieser bekannten Einrichtung
kann aber die jeweilige Stellung des Elektronenstrahles und somit auch ein äquivalenter
Meßvveg, nicht erfaßt werden.
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Ferner ist es bekannt, eine Frequenz-_Addition-Subtraktion und Multiplikation
elektrischer Signale
mit Hilfe innerhalb einer Elektronenstrahlröhre
angeordneter bzw. rotierender Lochscheiben oder zusätzlicher, von einem Rotationsfeld
gespeister Elektroden zu erzielen. Mit einer Interpolationseinrichtung, insbesondere
einer Einrichtung, bei der Zwischenwerte von Längen- oder Winkeleinstellungen ermittelt
werden können, hat diese bekannte Anordnung nichts gemein.
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Auch ist ein Analog-Digital-Wandler bekanntgeworden, bei dem die jeweilige
Stellung eines sprungweise umlaufenden Elektronenstrahles stufenweise angezeigt
wird. Eine weitere Unterteilung der vorgenommenen Schritte ist nicht möglich, da
der Elektronenstrahl während der Dauer eines einzelnen Schrittes auf einer Halteelektrode
festgehalten wird, so daß ein nicht interpolationsfähiges Gleichstromsignal entsteht
und somit die während dieser Zeit eintretenden Änderungen des Eingangssignals für
das Ausgangssignal verlorengehen. Ferner ist auch diese bekannte Einrichtung nicht
zum vorzeichenrichtigen Zählen von Interpolationsschritten geeignet.
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Es ist bekannt, Längen- oder Winkelmessungen mit verschiedenartigen
elektronischen Meßmethoden, wie z. B. nach dem kapazitiven Verfahren, induktiven
Verfahren, Widerstandsverfahren, Impulsverfahren oder photoelektrischen Verfahren,
durchzuführen und hierbei auch Elektronenstrahlröhren als Anzeigeorgane einzusetzen.
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So ist z. B. eine Vorrichtung zum Abtastcn von einer oder mehreren
Meßteilungen mit einem oder mehreren magnetoelektrischen Abtastörganen bekanntgeworden,
bei der die Elektronenstrahlröhre zur analogen optischen Anzeige der Relativeinstellung
von Abtastorgan und Meßteilung dient. Schließlich sind auch Längenmeßeinrichtungen
auf Interferometerbasis bekanntgeworden, bei denen zwei um 90° phasenverschobene
Signalfolgen erzeugt und auf die Ablenksysteme einer Elektronenstrahlröhre gegeben
werden, so daß der Elektronenstrahl einen Kreis auf dem Leuchtschirm beschreibt.
Aus der jeweiligen Stellung des Elektronenstrahles auf seiner Umlaufbahn lassen
sich dabei Interpolationswerte visuell abschätzen. Die so gewonnenen Interpolationswerte
sind mit subjektiven Ablesefehlern behaftet und lassen keine automatische Weiterverarbeitung
zu.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu
beseitigen und die vollautomatische Erfassung bzw. Weiterverarbeitung sehr feiner
Interpolationswerte zu ermöglichen.
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Erreicht wird dies nach der Erfindung bei einer Anordnung der eingangs
beschriebenen Art dadurch, daß zur Unterteilung in diskrete Interpolationsschritte
der Umlaufbahn Rasterelemente (z. B. F i g. 4) angeordnet sind, welche die Primärsignale
in eine Vielzahl von Sekundärsignalen, die zum vorzeichenrichtigen Zählen und/oder
zur Steuerung einer weiteren Interpolationseinrichtung und/oder in an sich bekannter
Weise zur digitalen Anzeige herangezogen werden, aufteilen.
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Die die Umlaufbahn des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre
unterteilende Rasterscheibe kann unmittelbar auf dem Leuchtschirm der Röhre angebracht
sein oder feststehend in einer Bildebene eines dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre
abbildenden Projektivs angeordnet und mit einer weiteren Abbildungsoptik kombiniert
sein, welche ein verkleinertes Bild der Rasterscheibe gemeinsam mit dem auf ihr
erzeugten Bild der Leuchtspur des Elektronenstrahles auf der Photokathode einer
Photozelle entwirft, auf welche also periodische Lichtimpulse zur Wirkung gebracht
werden. Eine Zählung der Impulse kann mit einer an den Ausgang der Photozelle angeschalteten
elektronischen Zählvorrichtung erfolgen, der gegebenenfalls noch ein Impulsformer
vorgeordnet ist.
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Zu einer unter Umständen noch einfacheren Einrichtung gelangt man,
wenn man sich einer Rasterscheibe bedient, die elektrisch leitende Rasterelemente
aufweist und unmittelbar in den Elektronenstrahlengang der Kathodenstrahlröhre an
Stelle des Leuchtschirmes als feststehende Auffangfläche eingefügt ist. Zweckmäßig
ist hinter den Rasterelementen eine mit Masse verbundene Auffangfläche vorgesehen,
die die von den Rasterelementen nicht erfaßten Elektronen vernichtet. In diesem
Fall erzeugen die Rasterelemente unmittelbar Spannungsimpulse, welche ausgezählt
werden können. Man kann aber auch den Rasterelementen unmittelbar die Kathoden von
nachgeschalteten Ziffernanzeigeröhren zuordnen, so daß dort eine direkte Digitalanzeige
erfolgt.
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Was die Form der Rasterscheibe betrifft, so wird vorteilhaft eine
Folge von abwechselnd lichtdurchlässigen und undurchlässigen bzw. elektrisch leitenden
und offenen radialen Sektoren gewählt, mit denen sich der Einfluß der Amplituden
und Phasenschwankungen der Primärsignale weitgehend herabmindern läßt.
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Die Rasterelemente können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
in mehreren ringförmigen Zonen angeordnet sein. In diesem Fall läßt man den Elektronenstrahl
in radialer Richtung vorteilhaft oszillieren, damit er die Zonen überstreicht. Mitunter
hilft auch eine unscharfe Abbildung des Elektronenstrahles, um die Elemente der
verschiedenen Ringzonen zu erfassen.
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Wählt man die vorgenannte Ausbildung, dann kann die Rasterscheibe
auch mit einem Code folgenden, abwechselnd durchlässig oder undurchlässig bzw. leitenden
oder offen ausgebildeten Rasterelementen gebildet sein.
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Die Anordnung der Rasterelemente in konzentrischen Zonen ermöglicht
es ferner, die Rasterelemente so gegeneinander zu versetzen, daß die von den Zonen
gelieferten Impulse um 90° gegeneinander phasenverschoben sind, so daß eine vorzeichenrichtige
Impulszählung angeschlossen werden kann.
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Die vorzeichenrichtige Impulszählung kann in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung aber auch dadurch erhalten werden, daß mehrere Rasterscheiben hintereinanderliegend
angeordnet werden und die der Kathode benachbarte Scheibe als Siebblende, beispielsweise
mit einem Durchgriff von 50 %, ausgebildet wird.
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Werden die Raster dazu benutzt, eine Stellung des Elektronenstrahles
unmittelbar digital anzuzeigen, dann kann es vorteilhaft sein, einen Siebraster
vorzusehen, welcher zehn Felder mit geringem Abstand aufweist, und ferner einen
weiteren Raster, der den Durchlaß aufnimmt und beispielsweise 100 Segmente trägt.
In diesem Fall gibt der Siebraster die erste Interpolationsstelle an und der nachgeschaltete
Raster die zweite Stelle. Ferner ist es möglich, die beiden Raster konzentrisch
zueinander liegend anzuordnen. In diesem Fall kann der Siebraster auch durch einen
Vollraster ersetzt sein.
Erfindungsgemäß kann man auch mehrere Einrichtungen
der beschriebenen Art kaskadenartig hintereinanderschalten, wenn besonders schwierige
Interpolationsaufgaben zu lösen sind. Zweckmäßig sind in diesem Fall mehrere Rasterscheiben
vorgesehen, von denen wenigstens eine als Siebraster ausgebildet ist, der in Abhängigkeit
vom Polarwinkel des Elektronenstrahles eine Spannungsfunktion erzeugt. Sind die
Rasterscheiben hintereinander angeordnet, dann erzeugt die hinter dem Siebraster
liegende Scheibe eine komplementäre Spannungsfunktion. Beide Funktionen lassen sich
zur Steuerung des Elektronenstrahles der nachfolgenden Kathodenstrahlröhre verwenden.
Die Siebraster können auch konzentrisch liegen. Der Durchlaß kann dann dazu benutzt
werden, die Stellung des Elektronenstrahles als Digitalwert, beispielsweise als
erste Interpolationsdekade, anzuzeigen.
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Folgen die Siebraster einer periodischen Funktion, beispielsweise
einer Sinus- oder Kosinusfunktion, und wiederholen sich diese Funktionen periodisch
bei einem Umlauf des Elektronenstrahles, dann läuft der Elektronenstrahl in der
nachgeschalteten Röhre mit einer entsprechenden Übersetzung um. Hierdurch kann eine
feinere Interpolation erreicht werden.
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Im folgenden sei das Wesen der Erfindung an Hand der Figuren näher
erläutert. Es stellt dar F i g. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung bis
zum Eingang der Kathodenstrahlröhre, F i g. 2 eine schematische Darstellung der
Anordnung mit optischer Abbildung der geschlossenen Elektronenstrahlbahn auf einen
optischen Raster, F i g. 3 die Draufsicht auf einen Raster mit Sektoren gleicher
Winkelbreite, F i g. 4 einen Teil einer Rasterscheibe mit zwei konzentrischen Zonen,
F i g. 5 die Draufsicht auf eine codierte Rasterscheibe, F i g. 6 den schematisch
dargestellten Gesamtaufbau einer Anordnung mit einem unmittelbar elektrisch wirkenden
Raster, F i g. 7 die Anordnung eines unmittelbar elektrisch wirkenden Rasters mit
auf zwei Ringzonen verteilten und phasenverschobenen Rasterelementen, F i g. 8 schematisch
die Anordnung zweier Rasterscheiben hintereinander, F i g. 9 ein geändertes Ausführungsbeispiel
und F i g. 10 ein geändertes Ausführungsbeispiel.
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F i g. 1. zeigt einen lateral verschieblichen Maßstab 1. mit Skalenintervallen
1, 1" usw., die auf eine lichtundurchlässige Unterlage aufgetragen sind. Der Maßstab
wird von einer Beleuchtungsanordnung 2, bestehend aus Lichtquelle und Kondensor,
durchstrahlt und über eine abbildende Optik 3 mit Umlenkspiegel 4 zunächst auf ein
Abtastgitter 4' abgebildet, das in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß
die beiden dahinter angeordneten Photozellen 5, 5' bei einer Bewegung des Maßstabes
um 90° gegeneinander phasenverschobene Signale liefert. Ein derartiges Abtastgitter
besteht beispielsweise aus zwei um ein Viertel der Gitterkonstante versetzten Teilgittern.
Seine Gitterkonstante entspricht der Breite des darauf projizierten Maßstabbildes.
Die von den Photozellen abgegebenen primären Signale werden in den Verstärkern 6,
6' verstärkt und an die Ablenkplatten X,, X", bzw. Y,, Y., einer Kathodenstrahlröhre
7 gegeben. Haben die um 90° gegeneinander phasenverschobene Signale Sinus verlauf
und sind ihre Amplituden gleich groß, so beschreibt der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre
auf dem senkrecht zur Röhrenachse orientierten Bildschirm 7' eine Kreisbahn.
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Wie in F i g. 2 schematisch gezeigt, wird das auf dem Leuchtschirm
entstehende ringförmige Leuchtbild sodann über die Linse 9 (Projektiv) auf eine
feststehende Rasterscheibe 10, sodann die Linse 9
durch die Feldlinse
11 auf die Photozelle 12 abgebildet. Die Rasterscheibe 10 ist mit lichtdurchlässigen
und lichtundurchlässigen Sektoren 10' und 10" versehen und entsprechend der
F i g. 3 als Radialraster ausgebildet, um den Einfuß der Amplituden-und Phasenschwankungen
der Primärsignale weitgehend herabzumindern.
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Während bei dem oben beschriebenen Raster gleich große Sektoren von
jeweils konstanter Lichtdurchlässigkeit - abwechselnd vollkommen undurchlässig und
vollkommen durchlässig - vorgesehen sind, kann man auch einen Raster wählen, dessen
Lichtdurchlässigkeit sich periodisch nach Art eines Verlauffilters kontinuierlich
ändert. Dabei wird insbesondere die Durchlässigkeit so variiert, daß in Abhängigkeit
vom Polarwinkel der durchgelassene Lichtstrom einer periodischen Funktion, vorzugsweise
einer Sinusfunktion, folgt.
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Wenn durch das Abtastgitter 4' (F i g. 1) ein volles Maßstabintervall
abgetastet wird, so beschreibt der Elektronenstrahl bei einer entsprechenden Bewegung
des Maßstabes 1 einen vollen Umlauf. Die auf die Rasterscheibe 10 abgebildete
umlaufende Leuchtspur des Elektronenstrahles überstreicht nacheinander abwechselnd
die lichtdurchlässig und -undurchlässig ausgebildeten Sektoren der feststehenden
Rasterscheibe. Die dabei entstehenden Lichtimpulse werden durch die Photozelle 1.2
in Stromimpulse umgewandelt, die nach geeigneter Umformung durch den Impulsformer
13 beispielsweise einem Zählwerk 14 zugeführt werden.
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Wie erwähnt, wird durch die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform
einer Rasterscheibe die kreisförmige Umlaufbahn des Elektronenstrahles in gleich
große Abschnitte unterteilt. Da ein volle: Umlauf des Elektronenstrahles einem vollen
Maßstabintervall entspricht, wird auch dieses Maßstabintervall entsprechend unterteilt.
Teilt man beispielsweise die Rasterscheibe in hundert Teile mit gleich großen Dunkel-
und Hellzonen, so lassen sich mit einem 0,01-mm-Maßstab die Schritte des Maßstabes
von nicht mehr als 0,1 #tm Länge zählen.
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In der F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform einer Rasterscheibe
dargestellt, wie sie in einer Einrichtung nach der Erfindung Verwendung finden kann,
bei der in zwei konzentrischen Ringzonen Z, und 7., Rasterelemente angeordnet sind,
die um die Hälfte- ihrer Winkelbreite, d. h. um ein Viertel der Rasterkonstante
c gegeneinander verschoben sind. Die Sektoren sind abwechselnd vollkomr:en lichtundurchlässig
und vollkommen lichtdurchlässig. Ordnet man hinter jedem lichtdurchlässigen Selao-Lichtleitfasern
an, so kann man die Lichtleitfasern jeder Ringzone zu einem Bündel zusammenfassen
und hinter jedem Bündel photoelektrische Empfänger anordnen, deren Ausgangssignale
dann um 90° phasenverschoben sind.
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Bei dieser Ausführungsform der Rasterscheibe muß die vom Elektronenstrahl
auf dem Leuchtschirm von Kathodenstrahl geschriebene Lichtspur eine gewisse
Breite
haben, damit auch tatsächlich die beiden konzentrischen Ringzonen Z1 und Z2 des
Rasters gemeinsam überstrichen werden. Dies läßt sich entweder dadurch erreichen,
daß man elektronisch unscharf abbildet oder aber den Elektronenstrahl in radialer
Richtung oszillieren läßt. Letzteres kann in an sich bekannter Weise durch Anlegen
von zusätzlichen Wechselspannungen an die Ablenksysteme der Kathodenstrahlröhre
bewirkt werden, deren Frequenz gegenüber der Umlauffrequenz des Elektronenstrahles
sehr groß ist.
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Ein besonderer Vorzug eines Rasters dieser Art besteht darin, daß
mit den damit erhaltenen phasenverschobenen Signalen in an sich bekannter Weise
eine Weiterverarbeitung für das vorzeichenrichtige Zählen der Interpolationsschritte
möglich ist. - Mit einem Raster, wie er in F i g. 3 dargestellt ist, können dagegen
nur die Interpolationsschritte gezählt werden, ohne die Bewegungsrichtung des Maßstabes
zu berücksichtigen. -In F i g. 5 ist eine 1 : 10 codierte Rasterblende schematisch
veranschaulicht, bei deren Verwendung zusammen mit einem zugleich umlaufenden und
mit hoher Frequenz radial oszillierenden Elektronenstrahl die Photozelle 12 nach
F i g. 2 am Arbeitswiderstand Spannungen abgibt, die sich mit jedem Schritt um eine
gleiche Einheit entsprechend der Zunahme des Lichtstromes ändert. Schließt man dann
z. B. an den Arbeitswiderstand der F i g. 2 Schmitt-Trigger an, deren Triggerpegel
ebenfalls gestuft sind, so erhält man an den Ausgängen Spannungszustände, die der
jeweils momentanen Stellung der Leuchtspur auf der Rasterscheibe entsprechen.
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Man kann ferner die lichtundurchlässigen Sektoren der Rasterscheibe
über Lichtleitfasern auf lichtempfindliche Empfänger abbilden und deren Ausgangssignale
in bekannter Weise weiterverarbeiten.
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F i g. 6 veranschaulicht schematisch eine Anordnung, bei welcher sich
innerhalb der Kathodenstrahlröhre auf dem Bildschirm eine Folge von leitenden, 26,
und offenen Sektoren 27 befindet, eine Anordnung also, die eine rein impulsmäßige
Unterteilung des vom Elektronenstrahl beschriebenen Kreises bewirkt, so daß am Widerstand
stets dann ein Spannungsstoß entsteht, wenn der Elektronenstrahl auf e;ne metallisierte
Zone der Rasterscheibe auftrifft. Der lateralverschiebliche Maßstab 15 wird durch
einen Geber 16, beispielsweise eine photoelektrische Anordnung, abgetastet. Die
über den Verstärker 17 verstärkten und um 90° phasenverschobenen sinusförmigen Signale
- wie dargestellt - werden auf die Ablenkplatten 18 bis 20 der Kathodenstrahlröhre
21 gegeben, deren Kathode 22, Gitter 23 und Anode 24 in der Figur angedeutet sind.
Der Elektronenstrahl überstreicht umlaufend den auf dem Bildschirm 25 der Kathodenstrahlröhre
angeordneten Raster, dessen leitende Sektoren 26 untereinander verbunden sind. Die
am Arbeitswiderstand 28 abgenommenen Signale haben mit guter Annäherung Rechteckform,
wie dies zeichnerisch dargestellt ist. Sie werden in einer nachgeschalteten Zähleinrichtung
ausgezählt.
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F i g. 7 zeigt in schematischer Darstellung die Draufsicht auf den
Leuchtschirm 29 einer Kathodenstrahlröhre mit einem in zwei Ringsektoren 30 und
31 unterteilten Raster, dessen leitende Sektoren 32, 32' jeweils um eine halbe Winkelbreite,
d. h. um ein Viertel der Rasterkonstante gegeneinander versetzt sind. Die abgegebenen
Signale werden an den beiden Widerständen 33 und 34 abgenommen. Sie dienen einer
vorzeichenrichtigen Impulszählung.
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Gemäß F i g. 8 sind zwei Rasterscheiben 35 und 36 hintereinanderliegend
angeordnet. Die Scheibe 35, welche dem Elektronenstrahl zugewandt liegt, trägt Siebblenden
37 (an einem Sektor angedeutet). Die Siebblenden lassen vom dem auftreffenden Elektronenstrahlbündel
etwa 50% hindurch. Die durchtretenden Elektronenstrahlen treffen auf Rastersektoren
38, die dieselbe Ausdehnung haben wie die Sektoren 37, jedoch um ein Viertel der
Rasterkonstanten gegen die Sektoren 37 versetzt sind. Die Sektoren 38 zerfallen
in zwei Gruppen 38' und 38", von denen die Gruppe 38' von einem Rasterelement 37
überdeckt wird. Die Teile 38' sind als Vollraster ausgebildet. Sie empfangen von
dem durchgelassenen 50 %-Elektronenstrahlbündel die vollen 50 %. Die Teile 38" ragen
über die Rasterelemente 37 hinaus und sind selbst als Siebraster mit einem Durchlaß
von 50 0/Q ausgebildet (an einem Sektor angedeutet). Deshalb liefert jedes Rasterelement
37 beim überfahren mit dem Elektronenstrahl von A bis B einen Spannungsstoß
in Rechteckform und jedes Rasterelement 38 beim überfahren mit dem Elektronenstrahl
von C bis D einen entsprechenden phasenverschobenen Spannungsimpuls. Mit dieser
Ausbildung ist also wiederum eine vorzeichenrichtige Impulszählung möglich.
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Gemäß F i g. 9 sind leitende Rasterelemente 40 mit der Bezifferung
0 bis 9 mit geringem Abstand voneinander auf einer ringförmigen Zone angebracht.
Jedes Element ist über einen Widerstand 41 geerdet. Trifft der Elektronenstrahl
auf eines dieser Elemente, dann fließt ein Strom zur Erde, wodurch am entsprechenden
Widerstand ein Spannungsstoß entsteht, der durch Verstärker 42, z. B. Transistorstufen
verstärkt wird und anschließend unmittelbar an die Kathoden einer zugeordneten Ziffernanzeigeröhre
43 gelegt wird. Jedes Rasterelement 40 ist einer Kathode der Röhre 43 zugeordnet,
so daß dort je nach Stellung des Elektronenstrahles eine entsprechende Ziffer aufleuchtet.
In einer zweiten Ringzone sind weitere leitende Rasterelemente 44 vorgesehen. Je
zehn dieser Rasterelemente unterteilen ein Element 40. Die Elemente 44 sind wie
an einzelnen veranschaulicht, entsprechend mit den Kathoden einer Ziffernanzeigeröhre
45 verbunden. Die derselben Ziffer entsprechenden Rasterelemente 44 sind kurzgeschlossen.
Die Elemente 40 geben damit eine 10fache Maßstabintervallunterteilung, die Elemente
44 eine 100fache Unterteilung. Der Unterschied zu den vorhergehenden Einrichtungen
besteht darin, daß mit der Einrichtung nach F i g. 9 unmittelbar digital Intervallbruchteile
angezeigt werden, d. h. ohne Impulszählung. Die Elemente 44 können auch hinter den
Elementen 40 angeordnet sein, wenn diese als Siebraster gemäß F i g. 8 ausgebildet
sind.
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Man erkennt, daß auf diese Weise auch die an Hand der F i g. 2 beschriebene
Methode über eine optische Abbildung entfallen kann, wenn nur geeignete Ringzonen
entweder konzentrisch oder hintereinanderliegend mit einer geeigneten Feldverteilung
versehen werden.
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Gemäß F i g. 1.0 sind zwei konzentrisch angeordnete Siebraster 50
und 51 vorgesehen, bei denen jedoch der Durchlaß nicht wie in F i g. 8 konstant
ist, sondern sich nach einer Funktion in Abhängigkeit
vom Polarwinkel
des Elektronenstrahles ändert. Die jeweils an nachgeschalteten Arbeitswiderständen
abgenommenen Spannungen werden an die X- und Y-Ablenkbleche einer nachgeschalteten
Kathodenzählröhre gelegt. Der Funktionsverlauf der Siebblenden ist so gewählt, daß
der Kathodenstrahl der nachgeschalteten Röhre wiederum eine Kreisbahn beschreibt.
Funktionen, die diese Aufgabe lösen, gibt es eine Vielzahl. Am einfachsten wählt
man jedoch einen Funktionsverlauf von sin u für den Raster 50 und von cos
u für den Raster 51, wenn u der Polarwinkel ist. Da die Siebraster
> 0 erzeugen können, der echte Sinus- und Kosinusverlauf jedoch auch negative Spannungen
erfordert, muß entweder eine bei Oszillographen übliche Nullpunktverschiebung durchgeführt
werden, oder es sind an sich bekannte Umkehrstufen einzuschalten.
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F i g. 10 zeigt, daß sich die Sinus- und Kosinusfunktionen bei einem
Umlauf des Elektronenstrahles 10mal wiederholen. Der Elektronenstrahl läuft deshalb
in der nachgeschalteten Röhre 10mal so schnell um wie der in der Röhre nach F i
g. 10. Hierdurch erhält man eine 10fache übersetzung, d. h. in der nachgeschalteten
Röhre, welche z. B. eine Rasteranordnung nach F i g. 9 aufweisen kann, zählt diese
Röhre beim überfahren eines Maßstabintervalls nicht nur 100 Schritte, sondern 1000.
Die Bahn 44 nach F i g. 9 würde also die 1/looo-Einheiten ergeben, die Bahn 40 in
F i g. 9 die 1/loo-Einheiten. Um auch die 1/lo-Einheiten zu erhalten, kann der Durchlaß
der Raster 50 und 51 der F i g. 10 dazu benutzt werden, einen nachgeschalteten Raster,
z. B. einen Raster entsprechend dem Raster 40 der F i g. 9, zu steuern. Hierdurch
würden dann die 1/1o-Einheiten erhalten werden. Auf die Nachschaltung eines solchen
Rasters kann man verzichten, wenn die nachgeschaltete Kathodenstrahlröhre Impulse
auszählt, wie es z. B. an Hand der F i g. 4 und 6 beschrieben worden ist.