DE1762937C - Vorrichtung zur Erzeugung n binarer Signale, insbesondere fur binar dezimal kodierte Weg und Winkelkodierer - Google Patents

Description

den Bruchteil _Ί der Teilungswellenlänge L versetzt sind und daß die Bewegungse^cne der Abtastelement (A₁ bis A_n) zur Tangentialebene der Teilungsspur (12) parallel liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als Teilungsspur eine Magnetspur (22) und als Abtasielemente Hallgeneratoren vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, da 3 als Teilungsspur (U) eine optische Spur und als Abtastelemente Fotodioden vorgesehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung ?i binärer Signale, insbesondere für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer, unter Verwendung nur einer Teilungsspur mit einer Teilungswellenlänge L und von η Abtastelementen sowie einer geeigneten Schaltung zur logischen Verknüpfung der abgeleiteten Binärsignale.

Für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer wird stets ein binäres Signal mit möglichst gleichlangen »0«- und »!«-Bereichen benötigt. Dieses Signal mit einer Länge der »0«- bzw. »!«-Bereiche von L₀ wird häu^rig durch eine geeignete logische Verknüpfung der mit Hilfe von η Abtastelementen und einer einzigen Teilungsspur mit der Teilungswellenlänge L = 2 η L₀ abgeleiteten η Binärsignale erzeugt. Die Abtastclemente sind in einem gegenseitigen Abstand von jeweils

(y- + «Λ L angeordnet. Hierbei bedeutet /i = Anzahl der binären Signale = Anzahl der Abtastelemente, m = eine ganze Zahl.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß es kaum möglich ist, Teilungsspuren ohne Teilungsfehler herzustellen. Da die Teilungsfehlcr von Teilungen auf Strecken, die groß im Vergleich mit der Teiluiigswellenlänge L sind, im allgemeinen größer als die Fehler der Tciluiigswellenlänge L sind, ist es ungünstig, /n von Null verschieden zu wählen, wie es bisher z. B. bei der Verwendung magnetischer Teiiungsspuren geschieht. Wählt man bei solchen Teilungssr' iren m vor. Null verschieden, so ergeben sich bei einer logischen Verknüpfung der abgetasteten Signale, die Bereiche der Länge y~ L definiert.

Schwierigkeiten, weil einzelne Bereiche zu kurz werden und vielleicht sogar ganz ausfallen können.

Durch die U SA.-Paten [schrift 3175 210 ist es bekannt, bei Kodierern mit nur einer Teilungsspur mehrere in der Teilungsrichtung der Spur im Bereich einer Teilungswellenlänge jeweils um den Bruchteil ,'- versetzte Abtastelemente der Anzahl η zu verwen-

den. Herbei sind die Abtastelemente auf dem Trager von vornherein in Richtung der Teilungsspur angeordnet, und zwar jeweils mit einem Abstand voneinander von ■-- der Teilungswellenlänge. Wird hierbei

die Teilungswellenlänge geändert, so müssen auch die Abstände der Abtastelement untereinander entsprechend geändert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist. /; Abtasielemente in einfacher V/eise innerhalb einer Teilungswellenlänge L derart anzuordnen, ohne daß bei Ände-

2, rung der Teilungswellenlänge auch die Abstände der Abtastelemente untereinander entsprechend geändert werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abtastelemente auf einem gemeinsamen Träger äquidistant längs einer geraden Strecke, die nicht langer als die Breite der Teilungsspur ist. angeordnet sind, daß ferner die so entstandene Abtasteinheit über der Teilungsspur um eine Achse drehbar ist, derart, daß die Projektionen der Abtastelemente in Teilungsrichtung im Bereich einer Teilungswellen-

länge L um jeweils den Bruchteil ^- uer Teilunus-

wellenlänge L versetzt sind und daß die Bewegungsebene der Abtastelemente zur Tangentialebene der Teilungsspur parallel liegt.

Der Vorteil der Erfindung gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß bei Änderung der Teilungswellenlänge nicht auch die Abstände der Abtastelemente untereinander entsprechend geändert werden müssen.

da der Abstand der Abtastelemente untereinander

nicht ^ der Teilungswellenlänge, sondern der

Breite 'lcr Teilungsspur beträgt. Erst durch Drehung der gesamten Abtasteinheit wira erreicht, daß jeweils die Projektion der einzelnen Abtastelemente auf die

Teilungsspur um ., der Teilungswellenlänge in Teilungsrichtung verschoben ist. Der Abstand der Abtastelemente auf dem Träger beträgt also nicht den

Bruchteil ₇ der Teilungswellenlänge.

Wird die Teilungsspur als Magnetspur ausgeführt, so ist es vorteilhaft, zur Abtastung Hallgeneratoren zu verwenden, und zwar solche, die ohne Veränderung

(,0 der Abtasteigenschaften um eine zur Teilungsfläche senkrechte Richtung gedreht werden können. Bei Verwendung von optischen Teilungsspuren ist es zweckmäßig, als Abtastelemente Fotodioden zu verwenden.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig.! in perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer magnetischen Teilungsspur und mit Hallgeneratoren als Abtaslelemcnte.

F i g. 3 eine ideale und eine fehlerhafte magnetische Teilungsspur sowie die mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur nach der herkömmlichen Art erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal,

1 ■ i g. 4 eine ideale und eine fehlerhafte magnetische leilungsspur sowie die mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur mit Hilfe der erfindungs-μemälien Vorrichtung erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und d;;s entsprechende ideale Signal.

Die F i g. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein A'isluhrungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der luidung. Mit 12 ist die Teilungsspur, mit 13 der .,icinsame Träger für die Abtastelemente A_x. A₂. 2c t 1, , und A_n bezeichnet. Der Doppelpfeil 14 deutet eilungsspurbreite an. Mit 15 ist die drehbare "uhseund mit 16 die gesamte Abtasteinheit bezeichnet. Auf dem gemeinsamen Träger 13 sind die Abtast- ;'..-.;nente (.4, . . . A_n) äquidistant längs einer geraden v. .(.ke. die nicht länger als die Breite 14 der Teilungs- :p:i! 12 ist. angeordnet. Durch Drehen der Abtast- -.': heit 16 um die Achse 15 ist es möglich, die Abtastd.mente A_x bis A_n so zu justieren, daß sie um jeweils ren und der fehlerhaften Teilungsspur nach der herkömmlichen Art erzeugte Signal sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal dargestellt.

Die magnetische Teilungsspur ohne Teilungsfehler ist mit II und die magnetische Teilungsspur mit Teilungsfehler mit 32 bezeichnet. Mit J ist der Fehler (Abweichung) der Teilungswellenlänge L zwischen den beiden Teilungsspuren 11 und 32 gekennzeichnet, Der auftretende maximale Teilungsfehler ist als </,„„.,

bezeichnet.

Ubersichtshalber ist die Abtastung der Teilungsspuren lediglich mit drei Hallgeneratoren A₁. A₂ und A, dargestellt. Der Abstand der Hallgeneraloren beträgt

jeweils ( -,₍₁- + »u L. Im Ausführungsbeispiel ist /1 = ^Λ und ni — 1. Der Abstand der Hallgeneraloren gegeneinander beträgt im vorliegenden Fall semit , L. Die Hullgencralorcii I₁, A₂. /1, sind über

je wc

3°

..' /. 111 Teilungsrichtung versetzt sind. Beim Drehen gel

ult Abtasteinheil 16 liegt die Bewegungsebene der Abtastelcmente A_x bis A_n zur Tangentialebene der den magnetischen Teilungsspuren angeordnet, die von rechts nach links unter den Hallgeneratoren sorbeibew gt werden.

Während der Bewegung der Teilungsspur 32 wird vom Hallgenerator A_t das Signal S₁, vom Hallgenerator A₂ das Signal S₂ und vom Hallgenerator .4, das Signal X_, erzeugt. Jedes Signal besteht aus »1«- und »(!«-Bereichen. Diese Signale werden einer bekannten, zeichnerisch nicht dargestellten Logikschaltung zugeleitet, mit der das verknüpfte Binärsignal ß₄ abgeleitet wird. Dieses Signal B₄ weist ebenfalls in alternierender Folge »1«- und »(!«-Bereiche auf. die aber nichi sämtlich gleichlang sind. Große Unterschiede _in der Bereichslänge sind durch Pfeile markiert. * bihn

Abtastelcmente /I₁ bis A zur Tangentiaieocne aer _in der Bereichslänge sind durch P

kilungsspur 12 parallel. Be._ der Drehung bleiben _{35 An dcr mit e}inem Stern * bezeichneten Stelle ist ein

sämtliche Abtastelemente im Bereich innerhalb einer Teilunusweilenlänge L.

Die Fi g. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer magneti- > >1«-Bereich ausgefallen.

Unterhalb ist als Vergleich das verknüpfte binäre Signal B₅. das durch Abtastung der Teilungsspur 11 mit den Hallgeneratoren A₁. A₂. A₃ nach logischer

i-_ :„, „_Λ,,,;,,ι nir-iu»«; Siiinal

Ausführungsbeispiel der Erlindung mit einer magneu- mit aen naiigtnuan.,c,. ,.,.......-,,

sehen Teilungsspur und mit Hallgeneratoren als Ab- 40 Verknüpfung entstanden ist. gezeigt. Dieses Signal taslclemente. In der Figur ist mit 22 die magnetische _wcj_st gegenüber dem Signal B_A gleich lange »1«- und Teilungsspur bezeichnet. Die Symbole N und S bc- »(!«-Bereiche auf.

zeichnen Bereiche entgegengesetzter magnetischer Po- I_n d_er F i g. 4 ist eine ideale und eine fehlerhafte

larisicrungen. Der Teilungswellenlängenbereich L setzt magnetische Teilungsspur sowie die mit Hallgenerasich jeweils aus zwei Bereichen entgegengesetzter ma- _{45 loren} und der fehlerhaften Teilungsspur mit Hilfe der

gnetischcr Polarisierui.gen N und S zusammen. Mit 23 ' ' — «;«η·ιΐρ

ist der gemeinsame Träger für die Hallgeneratoren A_x

bis /I₅ bezeichnet. Der gemeinsame Träger 23 besteht

aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie z. B.

aus Keramik oder Messing. Die Breite der magneti-

sehen Teilungsspur 22 ist durch den Doppelpfeil

Mlll.ll IUiUU₁.."!

gekennzeichnet. Die Bezugsziffer 25 bezeichnet die Achse, um die die Abtasteinheit 26 gedreht werden kann. Die magnetische Teilungsspur kann z. B. aus

oren unu uci icmuimiw,, ,.__,

erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal dargestellt.

Die magnetische Teilungsspur ohne Teilungsfehler ist nicht zeichnerisch dargestellt, sie entspricht jedoch der Teilungsspur 11 gemäß F i g. 3. Die magnetische Teilungsspur mit Teilungsfchler ist mit 42 bezeichnet. Die Teilungsspur 42 entspricht der Teilungsspur

kann. Die magnetische Teilungsspur kann z. b aus u,c .'e.iungsspu "-^-_r"_Tcilungswcllcnlängc L einer magnetisierbaren Folie bestehen, die mittels 55 gemäß F 1 g. 3. Die Fehler dütr leiung um.1 mat, „!„ι,*.,„„„η »nitnrp. cinri A\c pntsnrechenden gemäß F 1 g. i.

gen ium 1 . ₆. ... .

sind die entsprechenden gemäß F i g. 3.

Ubersichtshalber erfolgt auch hier die Abtastung der Teilungsspuren lediglich mit drei Hallgeneratoren A_x. A₂. A₃. Der Abstand der Hallgeneratorcn beträgt hier -=— L mit η = 3. Der Abstand der Hallucneratoren

2ii

gegeneinander ist im vorliegenden Fall somit jeweils ¹Z₆L. Die Hallgeneratorcn A_x. A₁. A₃ sind über den magnetischen Teilungsspuren angeordnet, die von ⁶S rechts nach links unter den Hallgencratoren vorbei- -" bewegt werden.

In der F i g. 3 ist eine ideale und eine fehlerhafte Während der Bewegung der Teilunusspur 42 wird

magnetische Teilungsspur sowie das mit Hallgeneralo- vom Hallgcnerator A, das Signal S₁. vom Hallgencra-

bekannter Magnetisierungsvorrichtungen entsprechend magnetisiert ist. Die Hallgeneratoren A_x bis A₅ können z. B. aus den halbleitenden Verbindungen Indiumarsenid oder Indiumantimonid bestehen. Sie sind auf dem gemeinsamen Träger 23 äquidistant längs einer geraden Strecke angeordnet, die nicht länger als die Breite ,.'er magnetischen Teilungsspur ist. Durch Drehen um die Achse 25 werden die Hallgencratoren in Teilungsrichtung so justiert, daß sie um

jeweils ^- L versetzt sind.
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tor A₂ das Signal S₂ und vom Hallgenerator /I₃ das Signal S₃ erzeugt. Jedes Signal besteht aus »1«- und »Ow-Bereichen. Diese Signale werden einer bekannten, zeichnerisch nicht dargestellten Logikschaltung zugeleitet, mit der das verknüpfte Binärsignal ß₄ abgeleitet wird. Dieses Signal ß₄ weist ebenfalls in alternierender Folge »I«- und »O«-Bereiche auf, die praktisch über die gesamte Signallänge gleich lang sind. Unter dem Signal O₄ ist als Vergleich das verknüpfte binäre Signal B₅ gezeigt, das durch Abtastung der Teilungsspur II nach logischer Verknüpfung entstanden ist. Ein Vergleich dieser beiden Signale zeigt, dali sich ihre Bercichslängcn nur unwesentlich unterscheiden, daß sie praktisch gleich lang sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung η binärer Signale, insbesondere für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer. unter Verwendung nur einer Teilungsspur mit einer Teilungswellenlänge L und von η Abtastelementen sowie einer geeigneten Schaltung zur logischen Verknüpfung der abgeleiteten Binärsignale, dad ure Ii gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (A₁ bis A_n) auf einem gemeinsamen Träger (13) äquidistant längs einer geraden Strecke, die nicht länger als die Breite (14) der Teilungsspur (12) ist. angeordnet sind, daß ferner die so entstandene Abtasteinheit (16) über der Teilungsspur (12) um eine Achse (15) drehbar ist, derart, daß die Projektionen der Abtastelemente (A₁ bis A_n) in Teilungsrichtung im bereich einer Teilungswellenlänge L um jeweils