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Digitales Winkelmeßgerät Es ist bereits ein rotatorischer Analog-Digital-Umsetzer
bekannt (deutsche Auslegeschrift 1169 700),
der von einer Mehrzahl von Blenden
Gebrauch macht, die drehbar gelagert sind und mittels eines Untersetzergetriebes
miteinander verbunden sind. Die Blenden steuern dabei ihnen zugeordnete, feststehende
lichtelektrische Elemente an. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die rotierenden
Blenden kreisförmig angeordnet und werden von einer einzigen, innerhalb des Kreises
angeordneten Lichtquelle beleuchtet.
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Um bei diesem Umsetzer einen großen Positionsinhalt zu erzielen, muß
auch eine relativ große Zahl von Blenden verwendet werden. Bei dem bekannten Umsetzer
sind für einen Positionsinhalt von 2111 = 262 144 18 Blenden notwendig.
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Durch die hohe Anzahl der Blenden sind auch die Abmessungen eines
derartigen Umsetzers relativ groß. Die Blenden müssen gegeneinander Bewegungsfreiheit
haben, so daß bei einer kreisförmigen Anordnung derselben sich notwendigerweise
ein großer Durchmesser dieses Kreises ergibt. Damit besteht zwangläufig auch ein
relativ großer Abstand zwischen den Blenden und der im Mittelpunkt dieses Kreises
angeordneten Lichtquelle.
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Auch die Ausbildung des die Blenden verbindenden Getriebes ist recht
aufwendig und umfangreich. Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Abmessungen
eines rotatorischen Analog-Digital-Umsetzers bei gleichem oder sogar auch größerem
Positionsinhalt herabzusetzen. Auch der mit der hohen Anzahl der Blenden verbundene
Aufwand und der Aufwand des Getriebes sollen herabgesetzt werden.
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Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein digitales Winkelmeßgerät
mit einer Mehrzahl von über Getriebe gekuppelten rotierenden rohrförmigen Blenden
mit Codeaussparungen, die ihnen zugeordnete lichtelektrische Elemente steuern, und
mit einer zentralen Lichtquelle für die lichtelektrischen Elmente. Die Erfindung
besteht darin, daß jede Blende auf ihrem Umfang eine Mehrzahl von abtastbaren Codespuren
hat, daß die Blenden unmittelbar um die Kolbenwand der Lichtquelle gruppiert sind,
so daß das Licht direkt auf die lichtelektrischen Elemente fällt, und daß die Codeabtastmittel
innerhalb der Blenden angeordnet sind. Zweckmäßig bestehen die Blenden aus Metall,
in deren Mantel in an sich bekannter Weise die Codespuren eingefräst sind.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels'näher erläutert. In F i g. 1 sind unmittelbar
um den Glaskolben einer Lichtquelle 1 fünf Rohre 2 angeordnet, die über ein
Zahnradgetriebe 3 miteinander verbunden sind. Eine der Stirnseiten der Rohre
2 ist je mit einer Welle versehen, die alle in einer Grundplatte 4 gelagert
sind. Auf dieser Welle sitzen Zahnräder 3, 5.
Innerhalb jedes Rohres
2 ist ein Block 6 angeordnet, der außerhalb des Rohres an einem nicht weiter
dargestellten Träger befestigt ist. Der Block 6 weist acht paarige Kanäle
7 auf, die Fotodioden 8 aufnehmen. Die Fotodioden sind an Transistorverstärker
geführt, die im mit 9 bezeichneten Teil des Blockes 6 angeordnet sind.
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Wie in der F i g. 2 angedeutet, trägt jedes als Blende dienende
Coderohr 2 an seinem Umfang beispielsweise vier Codespuren 10. Dargestellt
ist ein natürlicher Binärcode, wobei die unterste Spur der Wertigkeit 20, die folgende
Spur 21, die darauffolgende Spur der Wertigkeit 22 und die oberste Spur der Wertigkeit
23 zugeordnet ist. Das Rohr kann auch mit jedem anderen Code versehen werden.
Bei einer natürlich-binären Codierung sind 16 Positionen darstellbar, und
bei einer binär-dezimalen Codierung jeweils eine Dezimale.
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Die Fotodioden sind in einem Gebiet maximaler Lichtstärke angeordnet.
Fokussierungsmittel, wie Linsen od. dgl., werden nicht benötigt. Die Lampe
1
umgibt eine Schlitzblende 11, die nicht immer notwendig sein wird.
Die Schlitzblende 11 soll verhindern, daß sich etwa auftretendes Streulicht
der Lampe 1 an den Fotodioden 8 störend bemerkbar macht. Die Schlitzblende
11 ist geschwärzt und hat an den Lichteingangskanälen 7 entsprechend
ausgebildete Schlitze 12. Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, sind für jede
Spur zwei nebeneinander angeordnete Fotodioden 8 vorgesehen. Es wird hier
von der an sich bekannten Klieverabtastung Gebrauch gemacht, um eine eindeutige
Abtastung zu erzielen.
Als Coderohre 2 haben sich Aluminiumrohre
gut bewährt, in deren Mantel je vier Codespuren eingefräst sind. Durch die
rotationssymmetrische Ausbildung der Rohre ergibt sich eine große Erschütterungsunempfindlichkeit.
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Wie aus der F i g. 1 ersichtlich ist, sind im angegebenen Beispiel
fünf Coderohre 2 derart um die Lichtquelle 1 gruppiert, daß ein möglichst
geringer Ab-
stand zwischen dem Coderohrmantel und der Kolbenwand der Lichtquelle
1 erreicht ist. Die Fotodioden 8
werden zweckmäßig direkt bis dicht
an die Mantelinnenwand gesetzt. Sie empfangen durch die gefrästen Codespuren in
der Rohrwand vom zentralen Lampenfaden das Licht. Bei dieser optischen Anordnung
befinden sich die Fotodioden ohne Fokussiermittel in einer Zone maximal erreichbarer
Lichtstärke.
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Das Untersetzungsverhältnis von Coderohrwelle zu Coderohrwelle wird
bei einer binären Codierung 1: 16
betragen und bei einer dezimalen Codierung
1: 10.
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Als Lichtquelle 1 kann eine Niedervoltlampe verwendet werden,
die einen bifilar gewickelten Lampenfaden hat, so daß sich eine gleichmäßige Lichtstromverteilung
im ausgenutzten Raumwinkel ergibt.
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Das dargestellte Winkelmeßgerät mit fünf Coderohren 2 und einer dualen
Codierung ist in der Lage, 2,20 Winkelintervalle zu messen. Durch Ankupplung an
die verschiedensten Wellen kann eine unterschiedliche Auflösung erreicht werden.
Wird beispielsweise an die erste Coderohrwelle angekoppelt, so ergibt sich eine
Auflösung von 24- und an der zweiten Welle eine Auflösung von 28-Winkelstellungen
je Umdrehung.
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Das Winkelmeßgerät nach der F i g. 1 ist in natürlicher Größe
dargestellt und durch eine Haube 13
abgedeckt. Die an den Fotodioden
8 auftretenden Signalspannungen werden über nicht weiter dargestellte Leitungen
nach außen geführt. Gegenüber dem bekannten Analog-Digital-Umsetzer nach der deutschen
Auslegeschrift 1169 700
sind die Abmessungen des erfindungsgemäß ausgestalteten
Winkehneßgerätes stark verringert. Ferner ist der gesamte Aufbau des neuen Winkelmeßgerätes
einschließlich der Zahnrädergetriebe ebenfalls stark reduziert. Als weiterer Vorteil
ergibt sich, daß das neue Winkehneßgerät einen größeren Positionsinhalt als der
bekannte Umsetzer hat.