DE1800329C3 - Digitale Winkelmesseinrichtung - Google Patents

Description

35 397 773 gezählt werden können.

Es hat sich dabei bei der praktischen Erprobung

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Winkel- allerdings gezeigt, daß die Erzeugung von zweiphasigen meßeinrichtung zum digitalen Anzeigen von momen- Binärsignalfolgen, die je vier Zustandswechsel des tanen Drehstellungen einer Winkelgeberscheibe. Das ursprünglich in den Jnterpolationsschaltungen er-Ziel der Erfindung ist in der Schaffung einer Winkel- 40 zeugten, in der Strichgitter-Teilungseinheit mehrmeßeinrichtung hoher Präzision, hoher Arbeitsge- phasigen Binärsignalsystems zu einer kürzeren Periode schwindigkeit und hoher Zuverlässigkeit zu erblicken, zusammenfassen und nach Addition mit den zweiuie sich beispielsweise zur Verwendung in einem phasigen Binärsignalfolgen des zweiten Interpolators Vermessungstheodoliten zur Verfolgung und genauen ebensolche Binärsignalfolgen doppelter Frequenz zum objektiven Ermittlung der je einem genau vorbestimm- 45 Speisen des Vorwärts-Rückwärts-Zählwerkes ergeben, ten Zeitpunkt zugeordneten Seiten- und Höhenwinkel- in mancherlei Hinsicht unbefriedigend ist. Vor allem Wertepaare eignet, damit mit diesen Winkel-Werte- sind Anzeigefehler wegen möglichen Koinzidenzen der paare» und denjenigen mindestens eines weiteren Zustandswechsel an den Eingängen der Inkrement-Vermessungstheodoliten mit genau vOrbestimmter Additionsvorrichtung nur mit komplizierten Maßgegerseitiger Orientierung je für dieselben vorbestimm- 50 nahmen und ohne absolute Sicherheit vermeidbar, ten Zeitwerte je ein Bahnpunkt im Räume genau er- Außerdem hat es sich als wünschenswert erwiesen, rechnet werden kann. Auf diese Weise lassen sich in daß zum Eingang des Zählwerkes Signale mit möglichst an sich bekannter Weise die effektiven Flugbahnen niedriger Periodizität geführt werden, derart, daß beim von fliegenden Objekten, beispielsweise von gesteuerten Drehen eines Fotozellenvektors auch der Zähler-Raketen, ermitteln. 55 Eingangsvektor um denselben Betrag dreht. Dadurch

Die Erfindung macht Gebrauch von Einrichtungen, würde erreicht, daß nur eine sich über eine volle die Gegenstand der folgenden eigenen Patentschriften Drehung des primären FotozsIIenstromsystems ersind: streckende Störung eine dauernde Störung des ange-

Schweizerisches Patent 397 773 ^ze'S^ten Winkelwertes verursachen kann, während bei

60 der bekannten Lösung auch andere Störungen das

Diese zum Stand der Technik gehörende Patent- angezeigte Resultat dauernd zu fälschen vermögen,

schrift bezieht sich auf ein Vorwärts-Rückv/ärts- In dieser Hinsicht vor allem soll die vorliegende

Zählwerk für zweiphasige Binärsignalfolgen mit gleich- Erfindung eine bedeutende Verbesserung schaffen,

stromgekoppelten Untersetzerstufen zur Weitergabe _ . _ ,.·«,,*, _noe

gleichartiger, aber ganzzahlig untersetzter Binärsignal- 65 Deutsche Patentschrift 1 263 085

folgen, und dieses Zählwerk zeichnet sich vor aileni In dieser Paienischrift wird die Schaffung eines

durch hohe Störsicherheit und hohe zulässige Signal- Vorwärts-Rückwärts-Zählers mit gleichstromgeknn

folgefrequenz aus. pelten Untersel7erstufen zur Verarbeitung und Weit fr-

gäbe zweiphasiger, je im Verhältnis 1:5 bzw. 1:10 untersetzter Binärsignalfolgen und die Umcodierung der gespeicherten Zustände der Untersetzerstufen in binär codierten Dekaden vorgeschlagen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun im besonderen auf eine Winkelmeßeinrichtung zum digitalen Anzeigen von momentanen Drehsteliungen mit mit einer regelmäßigen Strichteilung versehenen Winkelgeberscheibe, umfassend zwei identische, diametral einander gegenüberstehende optisch-elektrische Analog-Digital-Ablesevorrichtungen, deren jede ein primäres n-phasiges Binärsignalsystem liefert, das in Teiluiigseinheiten der Teilung der Winkelgeberscheibe periodisch isi und innerhalb jeder Periode 2« unterscheidbare Zustandskombinationen enthält und eine logische Additionsvorrichtung zur Erzeugung eines sekundären Binärsignalsystems, welches die Summe aller Zustandsänderungen der beiden Primär-Binär-Sysleme in sich vereinigt, sowie ein Anzeigewerk für die in einem Zählwerk gezählten Perioden des sekundären Binärsignalsystems.

Erfindungsgemäß ist eine derartige Winkelmeßeinrichtung gekennzeichnet, daß das sekundäre Binärsignalsystem G, H, J, K, L mit der Summe der Perioden der primären Binärsignalsysteme periodisch ist.

Das von der logischen Additionsvorrichtung erzeugte sekundäre Binärsignalsystem umfaßt vorzugsweise zwei gegenseitig um eine Viertelperiode phasenverschobene Binärsignale und zusätzliche, zur Kennzeichnung aller Zustandskombinationen der beiden logisch addierten Signalsysteme dienende Binarsignale. Dies ermöglicht die vorzeichengerechte Zählung der Wechsel aller Zustandskombinationen der beiden um eine Viertelperiode verschobene Binarsignale des sekundären Binärsignalsystems in einem Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Untersetzerstufen zur Weitergabe gleichartiger, ganzzahlig untersetzter Binärsignalfolgen.

Andererseits ist zur Ausnutzung des ganzen Informationsinhaltes des sekundären Binärsignalsystems vorgesehen, dessen sämtliche mögliche Zustandskombinationen und auch die Zustandskombinationen der Zählwerkstufen in einem Anzeigewerk anzuzeigen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkelmeßvorrichtung ist vorgesehen, daß die beiden logisch zu addierenden Binärsignal-

λο systeme an den Ausgängen der Ablesevorrichtungen oro Periode je zwanzig logisch unterscheidbare Zustandskombinationen in Zuordnung zu entsprechend vielen Wertstufen umfassen und daß das daraus durch logische Addition mit Gleichstromkopplung gewonnene, sekundäre Binärsignalsystem fünf Binärsignale G, H, J, K, L umfaßt, deren Zustandskombinationen gemäß folgender Tabelle zwanzig Wertstufen einer Periode zugeordnet sind:

Anzahl von Vier- zigstel-Perioden	£'	I	4 I	36	10	20	30	G	Sekundäres Binär/Signal system	J	K	L	Binärcodierte, Dekaden-Signalsystem	ι-.	4	f-i
Werlstufe			I	38	12	22	32		H				P	8	1	2
		2£/5 '		40-0	14	24	34	1		0	1	1	Gewicht	0	0	Λ
				2	16	26	36	1	0	0	0	1		1	0	0
				4	18	28	38	0	0	0	0	1		0	ο	0
				6	40 = 00	0	0	0	1	1		0	1	•
			8	02	0	0	1	1	1		0	1	0
	3£/.,	04	0	0	1	1	0		0	0	1
		0	0	1	0	0		1	0	0
	0	0	1	0	0		0	0	0
	0	1	X	1	0		0	ι	■f
	0	1	1	Ϊ	\		0	1	0
4£/	0	1	0	1	1		0	0	1
	0	1	0	0	1		1	0	0
	1	1	0	0	1		0	0	0
	1	1	0	1	1		0	1	1
	1	1	1	1	1		0	1	0
	1	1	1	1	0		0	0	1
	1	1	1	0	0		1	0	0
	1	1	1	0	0		0	0	0
	1	0	1	1	0		0	1	1
	1	0	1	1	0		0	1	0
	1	0	0	1	1		0	0	1
1	0	0	0	1		1	0	0
0	ο	0	0	1		0	0	0
0	0	0	1	1		0	1	1
0	0	1	1	1		0	0
0
		1
	0
	1
	o
	0
	1
	0
	1
	0
	ο
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	0
	1
	0
	1
	0
	ο

Die obige Tabelle enthält noch die Zuordnung der 65 Die zwanzig unterscheidbaren Quantisierungsein-

/wun/ig Wertstufen jeder Periode zu einem bekannten, heilen umfassen hier je zwei Vierzigstel einer Periode,

binär codierten Dckadensignalisicrungssystem mit den Der G, H, J, K, L-Code könnte natürlich ebenso gut in

(icAViuhlcn 8, 4, 2 und einem Parity-Check-Signal P. zwanzig von 0,1,2 ... 19 numerierte Quantisierungs-

7 8

einheiten zu je ein Zwanzigstel einer Periode E oder in und den Auswertevorrichtungen und mit Zeitschalt-

zwanzig von 0, 5, 10 ... 95 numerierte Quanti- vorrichtungen zur Erzeugung von zeitabhängigen

sierungseinheiten zu je fünf Hundertstel einer Periode £ Signalen zur Steuerung der Anzeigefunktion,

unterteilt seh. Es ist deutlich erkennbar, daß der ge- F i g. 4 ein Beispiel einer logischen Torschaltung der

wählte G, H, J, K, L-Code für die zwanzig Zwischen- 5 Signalsperr- und Speichervorrichtung X und für die

werte einer Teilungseinheit E bzw. einer Periode des zugehörige Decodiervorrichtung U₀,

Codes folgende Eigenschaften hat: F i g. 5 eine graphische Darstellung der in F i g. 3

f A. Die beiden ersten Signale G, H des Binärsignal- verwendeten zeitabhängigen Steuersignale.

r systems bilden ein zweiphasiges Binärsignalsystem Gemäß F i g. 1 umfaßt eine Winkelmeßvorrichtung

mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von ¹⁰ eine feststehende Glasscheibe P₁ und eine drehbar

einem Viertel einer Periode E. Sie lassen also in gelagerte, zur Scheibe P₁ identische Glasscheibe P₂.

jeder Periode die vier Viertel der Periode logisch Jede der Glasscheiben P₁ ist mit einem regelmäßig

'i unterscheiden, das Signalpaar G, Hund eignet sich geteilten, optischen Strichgitterring/" versehen, der

zur Verarbeitung in einem Vorwärts-Rückwärts- nach einem praktisch realisierten Ausführui._bsbeispiel

Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Unter- ¹S bei einem mittleren Durchmesser von 20 cm auf dem

■ setzerstufen zur Weitergabe gleichartiger, ganz- ganzen Umfang 5 · 10* Einheiten E, bestehend aus je

zahlig untersetzter Binärsignalfolgen. einem lichtundurchlässigen Strich und einem gleich

* B. Jeder Zustandswechsel des Signalsystems G₁H₁J, breiten lichtdurchlässigen Fenster aufweist. Die Zen-

K, L betrifft nur eine Zustandsänderung eines der *^en der be.den Strichgitterringe sind nach emem

fünf Signale gegenüber einem benachbarten Zu- ^ao ^" Vorschlag gegeneinander in vorbest.mmter

stand; es handelt sich also um einen sogenannten ^Rlcht,^ung ^um ««J?« yorbest.mmten kleinen Betrag

»Unit-Distance-Code« versetzt, so daß die sich überdeckenden Stnchgitter-

___.,,,...■ . . . . ringe P' der beiden Platten P₁, P₂ sich örtlich hinsichl-

C. Der Teil JK, L des Signalsystems ist symmetrisch _{lich der Orientierung der Striche und den Strich}.

zu den Grenzen zwischen den Viertelpenoden, _{a5 abständen} geringfügig unterscheiden. Bei Durch- und er gehört zur Klasse des sogenannten »Snake i_{euchtung der beiden} übereinanderliegenden Strichin a Box«-Codes, welche sich dadurch auszeichnen, _{gitterringe mit} homogenem Licht / entstehen deshalb daß bei anfälligen Sprüngen unter Auslassung von _{jn bekannter Weise} Moireebilder ms, und ms₂ mit HeIleimgen Zwischenzustanden der Code trotzdem _Dunkel._Streifen, die bei der gegenseitigen Verdrehung immer richtig ablesbar ist mindestens sofern zu- _{30 def Glasscheiben quer zu den Streifen wan}dern, und sätzhch dafür gesorgt wird, daß die drei im Code ^_{n SOj daß bd jeder} Verdrehung der Winkelgebernicht verwendeten Komb.nationen nach folgender _{scheibe p um ejne} Xeilungseinheit E die Moireebilder Ordnung logisch in eine verwendete Kombination _{um cine Periode £}* _verschoben werden, die um so

umgewandelt werden. _{großer jsti} beispielsweise etwa 1 bis 2 cm, je geringer

35 die gegenseitige Verschiebung der beiden Teilungszentren ist. Diese zeitlich wandernden Moireebilder werden nun mit Hilfe von zwei in bezug auf die Winkelgeberseheibe P₂ diametral angeordneten Fotozellengruppen Q₁ und Qa'" J^{e e}'ⁿ System von drei pulsieren-40 den Gleichströmen /„ I₂, /₃ umgewandelt, deren Wechselstromanteile gegeneinander um je eine Drittelperiode --= 120° verschoben sind. Es ist zu beachten, daß die Wechselstromanteile der pulsierenden Gleich-

Das Signalsystem G, H, J, K, L eignet sich darum Stromsysteme /„ I₂, h ⁿ'cht in der Zeit /, sondern in sehr gut zur Verwendung in einer Winkelmeßeinnch- 45 Einheiten E der Drehbewegung der Winkelgebertung zur Anzeige von Winkelwerten, die je einem scheibe P₂ periodisch sind. Die Fotozellengruppen Q₁ vorbestimmten Ablesezeitpunkt zugeordnet sind, wo- und Q₂ erstrecken sich dabei je über eine ganze bei zwischen der logischer, Additionsvorrichtung eine Periodenbreite E* der Moireebilder und bestehen aus steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrich- je drei Fotozellen Q_n, Qm Qn bzw. O₂₁, Q₂₂, Q₂₃. In tung eingeschaltet ist, welche dazu bestimmt und 50 der älteren deutschen Patentanmeldung P 16 73 947.2 ausgebildet ist. während der Dauer eines Spcrrsignals, ist ein fotoeleklrisches Ablesesystem dieser Art eindas unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten gehend beschrieben, wobei insbesondere auch eine Ablesesignals während einer vorbestimmten kurzen vorteilhafte Ausbildung der Fotozellcngruppen offen-Zeit mittels einei Zeitschaltvorrichtung erzeugt wird, bart wird.

den Durchgang von Zustandsänderungen des Binär- 55 Nach ebenfalls bekanntem Vorbild werden nun aus Signalsystems zu sperren und den zuletzt übertragenen den dreiphasig pulsierenden Gleichstromsystemen/„/_a, Zustand zu speichern. /₃ in je einem Differenzverstärker R₁ bzw. R₂ die

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen GIcichstromantcile ausgeschieden, um je ein reines, Winkelmeßeinrichtung ist in der Zeichnung schema- dreiphasiges Wechselstromsystem Z₁, /_a, /, mit drei tisch dargestellt. Es zeigt 60 amplitudengleichen, gegeneinander um je eine Dritlel-

F i g. 1 ein Gesamtschema, periode = 120° phasenverschobenen Wechselströmen

F i g. 2 ein Logikschema einer logischen Additions- zu erhallen. Aus diesen dreiphasigen Wcchselslromvorrichtung T zur additiven Verknüpfung der je systemen/„/_z, i_a werden wiederum mit Hilfe von Intcrzwanzig Zustandskombinationcn von zwei lOphasigen polationsschaltungen S₁ bzw. S₂ primäre Binärsignal-Binärsignalsystemen, 65 systeme M₀._D bzw. #„_„ mit je zehn Binärsignalen M , F i g. 3 eine Variante zu einem Gesamtschema gemäß AZ₁, M₂ ... M^b? .v. /V₀, N₁, N₂ ... N₉ erzeugt, die je F i g. 1 mit einer Signalspcrr- und Speichervorrich- als ganzes Binärsignalsystcm in Einheiten E der Wintung Ä' zwischen der logischen Addiüonsvorrichlung T kclgcbcrschcibe I\ periodisch sind.

Zustands-	K	L	Verwendete	K L	1
kombinationen			Zustandskombination	0	1
J	1	0	J	1	1
	0	1	0	1	0 ·
0			—> 0	1	0
1	0	0	—> 1	0
		1
0
	-* 1

In der schweizerischen Patentschrift 407 569 (P 152/ 166) wird beispielsweise gezeigt, wie aus einem System von pulsierenden Gleichströmen ein mehrphasiges Wechselstromsystem und aus einem solchen ein vielphasiges Binärsignaisystem gewonnen werden kann, d. h. wie Differenzverstärker R und Interpolationsschaltungen S beschaffen sein können, um die gewünschte Funktion zu erfüllen.

In F i g. 1 ist weiterhin mit Teine logische Additionsvorrichtung mit zweimal zehn Eingängen und fünf Ausgängen bezeichnet. Es ist dazu bestimmt, aus den beiden Binärsignalsystemen M₀^₉, N₀^₉ von den Ausgängen der beiden Analog-Digital-Ablesevorrichtungen Q—R—S ein drittes Binärsignalsystem G, H, J, K, L zu erzeugen, dessen Perioden ebenfalls je das Vorbeiwandern einer Teilungseinheit E der Winkelgeberscheibe P₂ an jeder Ablesevorrichtung Q--R—S anzeigen und das die Zustandsänderungen beider Binärsignalsysteme M und N additiv in sich vereinigt.

In F i g. 2 sind rechts neben der quadratischen Darstellung einer solchen Additionsvorrichtung T in 20 Zeilen die pro Periode möglichen Zustände 0 oder 1 der Binärsignale M₀, M₁, M_z ... M₉ vom Ausgang des Interpolators S₁ angeschrieben. Unter der Additionsvorrichtung Γ sind in F i g. 2 die letzten beiden Kolonnen /V₈ und N₉ des Signalsystems N₀^₉ angeschrieben. In acht nicht angeschriebenen Zeilen unter der Zeile TV₈ müßte man sich die den Kolonnen M₁ ... M₀ des Signalsystems M entsprechenden Zeilen N₁ ... N₀ des Signalsystems N angeschrieben denken. In den Kreuzungsfeldern der zwei Scharen von je zehn Eingängen zur logischen Additionsvorrichtung T sind die sich additiv ergebenden zwanzig möglichen Wertstufen 0 bis 2 ... 36, 38 eingeschrieben, wobei zu beachten ist, daß stets in allen schräg von links oben nach rechts unten diagonal angeordneten Feldern dieselben Werte gelten.

Diesen Wertstufen sinJ Zustandskombinationen von Äusgangs-Biiiäfsigriälen G, H, J, K, L in folgender Weise zugeordnet:

Wert- \ stufen j	GHJ	0	K	L	1	Wert- ! stufen j	C	H	J	K	L
0	0	0	0	0	1	20 !	1	1	0	0	1
2	0	0	f\ \J	1	1	22	1	1	0	1	1
4	0	0	1	1	0	24	1	1	1	1	1
6	0	0	1	1	0	26	1	1	1	1	0
8	0	1	1	0	0	28	1	1	1	0	0
10	0	1	1	0	0	30	1	0	1	0	0
12	0	1	1	1	1	32	1	0	1	1	0
14	0	1	1	1	1	34	1	0	1	1	1
16	0	1	0	1	1	36	1	0	0	1	1
18	0	0	0	38	I 1	0	0	0	1

Damit sind dem Fachmann alle logischen Zusammenhänge zwischen den an den zwanzig Eingangsklemmen des Additionsgliedes T möglichen 400 = 20 · 20 Zustandskombinationen und den an den fünf Ausgangen G, H, J, K, L zu erzeugenden 20 Zustandskombinationen bekannt, und er kann dabei je nach der Art der zu verwendenden Torschaltungen und je nach dem Grad der Einsparung von Uberbestimmungen eine Vielzahl von möglichen gleichstromgekoppelten ίο Logikschaltungen zur Realisierung der gesetzten Bedingungen entwerfen.

Die Vorteile des in der Additionsvorrichtung erzeugten G, H, J, K, L-Binärsignalcodes sind bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert worden. Dieses Binärsignalsystem G, H J, K, L wird nun gemäß F i g. 1 in folgender Weise ausgewertet:

Mit Z ist ein bekannter Vorwärts-Rückwärts-Zähler zur Verarbeitung der zweiphasigen Binärsignalfolge G, H bezeichnet, dessen gleichstromgekoppelte Untersetzerstufen Zv, Zu, Za je zur V/eitergabe gleichartiger, ganzzahlig untersetzter Binärsignalfolgen G₂, H₂ bzw. G₃, H₃ usw. ausgebildet sind.

Die erste Untersetzerstufe Zy ist als Quinäruntersetzerstufe zur Untersetzung im Verhältnis 5:1 ausge- »5 bildet und zählt Viertelperioden der Eingangssignalfolge G, H. Die zweite Unterselzerstufe Zh ist ebenfalls als Quinäruntersetzcrstufe zur Untersetzung im Verhältnis 5:1 ausgebildet und zählt Halbperioden der Eingangssignalfölge G₂, H₂. Die dritte, vierte und fünfte Untersetzerstufe Zo-,, Zo₂, ZiZ₃ sind dekadische Untersetzer und zählen je zehn ganze Perioden ihrer Eingangssignalfolge G₃, H_s bzw. G₄, /Z₄ bzw. G₅, /Z₅. Die letzte Untersetzerstufe Zc* endlich vermag vier ganze Perioden ihrer Eingangssignalfolge G₆, H₆ zu zählen.

Weil die Winkelgeberscheibe P₂ am Umfang einen Strichmaßstab mit 3 · 10⁴ Einheiten enthält und die in E periodischen Binärsignalsysteme M, N logisch addiert werden, entstehen pro Umdrehung der Seheibe P₂ 10⁶ Perioden der Binärsignalfolge C, H, und in jeder dieser Perioden sind zwanzig Zwischenwerte zu zwei Anzeigeeinheiten AE unterscheidbar. Damit werden also pro voller Umdrehung der Winkelgeberscheibe P₂ (400 Neugrad) im Binärsignalsystem G, H, J, K, L 2 · 10^e Zwischenwerte zu je zwei Anzeigeeinheiten AE erzeugt. Jede Anzeigeeinheit AE erstreckt sich also über

400 N°
4· 10«

= ΙΟ-⁴ Ν°.

Außerdem ist die logische Schaltung der Additionsvorrichtung so zu gestalten, daß die im J, K, I-System nicht verwendeten Zustandskombinationen, welche gegebenenfalls infolge besonderer Koinzidenzen von Zustandswechseln auftreten könnten, in folgender Weise logisch in eine der verwendeten Zustandskombinationen übergeführt werden:

JKL

JKL

0 10 —> 0 1 1 10 1 -,-111 0 0 0 -. 1 0 0 Pro Viertelperiode der Binärsignalfolge G, H sind fünf Zwischenwerte mit 0, 2, 4, 6, 8 Anzeigeeinheiten unterscheidbar. Zur Umwandlung der jeweiligen Zählerstände der Untersetzerstufen des Zählers Z in je ein binär codiertes dekadisches Signalsystem, das sich zur optischen Anzeige einer dekadisch organisierten Anzeigelampenmatrix V eignet, dienen logische Umcodierschaltungen IZ₁, U₂, U₃, U_A, U_s, U₆. Auch zur entsprechenden Umcodierung des Binärsignalsystems G, H, J, K, L dient eine logische Umcodierschaltung U₀.

Derartige logische Umcodierschaltungen U sind an sich in vielen Varianten bekannt, und der Fachmann hat keine Schwierigkeiten, eine gegebene Codedar-

65 stellung von Werten in gewünschte Codedarstellungen umzuwandeln. Übrigens beschreibt die schweizerische Patentschrift 421 186 Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk mit glcichstiOnigekoppelleii quinärcn und dekadischen

Untersetzerstufen sowie Umcodiervorrichtungen zur erzeugt werden, deren Funktion später erläutert

dekadischen Anzeige. wird.

In der von der Umcodiervorrichtung U „gesteuerten F i g. 5c endlich zeigt in weiter vergrößertem Zeit-Dekadenstufe V₀ der Lämpchenmatrix V werden fünf maßstab, wie von den Anfangsflanken der Ablesegerade Wertestufen 0, 2, 4, 6, 8 von Einheiten zu 5 impulse α in der Zeitschaltvorrichtung Y₂ die Sperr-10"⁴ N⁰ angezeigt. impulse b von je \$\x%ev Dauer, die Nullstellungs-

In den von den Umcodiervorrichtungen U₁ bis i/₃ impulse c von je 1 \isec Dauer zur Nullstellung, d. h.

... i/₅ gesteuerten Dekadenstufen der Lämpchen- Löschung aller Stufen des Registers W und die Im-

matrix K werden je zehn Einheitenzu 10 ³N⁰,1O²N⁰, pulset/ von je 0,5 Sekunden Dauer zur öffnung der

10"¹ N⁰, 10° N⁰, 10¹ N⁰ angezeigt, und in der letzten io Parallel-Eingänge zu den Registerstufen W zum Neu-

Stufe V₆ der Lämpchenmatrix V₆ werden vier Ein- setzen derselben abgeleitet werden. Die Impulse / aus

heiten von je 10² N⁰ unterschieden. der Zeitschaltvorrichtung Y₃ bewirken das Aufleuch-

In der Variante nach F i g. 3 haben die beiden mit ten der vom Register W zum Zünden vorbereiteten je einem Strichgitterring versehenen, relativ zueinander Lämpchen und damit die Anzeige eines Winkelwertes, verdrehba^en Scheiben P, die Fotozellengruppen Q₁. 15 der genau dem Zeitpunkt der Auslösung des Sperr- Q₂, die Infrpolationsvorrichtungen RS₁, RS₂ zur Er- signals b entspricht, weil ja nachher der Signaldurchzeugung der Binärsignalsysteme M und N sowie die gang durch die Sperrvorrichtung X gesperrt wird. Mit logische Additionsvorrichtung T zur Erzeugung des einem von außen zugeführten Schiebesignal e, das Binärsignalsystems G, H, J, K, L dieselben Funktionen aber jeweils erst nach Beendigung der Signale / wirkwie die gleichbezeichneten Vorrichtungen in Fig. 1. «o sam werden darf, kann, sofern das Register W auch Auch die Untersetzerstufen Zv, Zn, Zc₁, Zu₂, Zc₃ als Schieberegister mit Serienausgängen ausgebildet und Zq* des Zählwerkes Z entsprechen genau dem- ist, jeweils der Registerinhalt von der nächsten Lojenigen des Zählwerkes Z von F i g. 1. Es ist in F i g. 3 schung auf ein nicht gezeichnetes Leitungssystem zur !ediglich noch ein Nullstellungsschalter s₀ zur Erzeu- »real time«-Verarbeitung, beispielsweise in einem Comgung eines Rückstellsignals für alle Zählwerkstufen 35 puter, ausgegeben werden.

eingezeichnet. Auch die Umcodiervorrichtungen U₀, F i g. 4 zeigt unter ausschließlicher Verwendung von Ui, U₂, U₃, i/₄, U_s, U₀ zur Umcodierung der Zähler- sogenannten Nand-Toren O ein Beispiel für eine Realistände der Zählwerkstufen und die Lämpchenmatrix V sierung einer durch das Sperrsignal b betätigbaren entsprechen in ihrer Ausbildung und Funktion den Signal-Sperr- und Speichervorrichtung X und der zugleichbezeichneten Vorrichtungen von Fig. 1. Deut- 30 gehörigen Umcodiervorrichtung U₀. Weil die Signallicher sind die binär codierten Dekadensignalsysteme Sperr- und Speichervorrichtung X jeweils zur Durchan den Ausgängen der Umcodiervorrichtungen U ge- führung einer Einzelablesung mit dem Eintreffen eines zeichnet. Sie umfassen grundsätzlich je fünf Binär- Ablesesignals α durch ein damit ausgelöstes Sperrsignale p, Fg, F_x, F₂, F₁ mit den Gewichten 8 für F₈, sinai b von 1,5 \L$ec Dauer gesperrt wird und das 4 für F_t, 2 tür F₂ und 1 für F₁ sowie einem bekannten 35 Binärsignalsystem G, H, J, K, L während der Sperr-Parity-Check-Signal p. Weil vom Binärsignalsystem C, zeit um fünf seiner zwanzig möglichen Zustands- H, J, K, L nur gerade Endzahlen 0, 2, 4, 6, 8 zu unter- kombinationen in der einen oder anderen Richtung scheiden sind und die Untersetzerstufe Zc* nur vier weikrwandern kann, ohne daß dadurch eine Unge-Perioden speichert, fehlen bei den Ausgängen der nauigkeii im Auswertesystem bei der nachfolgenden Umcodiervorrichtung U₀ und U₆ das Signal t\ bzw. 40 Öffnung der Sperrvorrichtung X eintreten kennte, das Signal F₈. Zwischen den Umcodiervorrichtungen U könnte sich theoretisch die Winkelgeberscheibe P₂ mit und der Lämpchenmatrix V ist ein Register mit Stufen einer Drehgeschwindigkeit von 667 Neugrad/Sek. W₀, W₁, W₂, W₃, W_t, W_s und W₆ eingeschaltet. drehen. Es ist aber praktisch vorgesehen, daß die zu Zwischen der logischen Additionsvorrichtung Γ und verarbeitende Winkelgeschwindigkeit der Geberscheibe den Eingängen zur ersten Zählerstufe Zv bzw. zur 45 etwa lOmal kleiner bleibt. Andererseits können ohne Umcodiervorrichtung U₀ ist eine steuerbare Signal- Schwierigkeiten die modernen logischen Schaltvordurchgangsund Speichervorrichtung X eingeschattet, richtungen z. B das Zählwerk Z, die Umeodiervorwelche dazu bestimmt und ausgebildet ist, während richtung U und das Register W so gebaut werden, der Dauer eines Sperrsignals b, das unter Wirkung daß die Zeiten zur Verarbeitung einer Signaländerung eines aus einer Zeitschaltvorrichtung Y₁ zugeführten 50 bei Werten von 10 bis 100 Nanosekunden liegen, also Ablesesignals α während einer vorbestimmten Zeit mindestens eine Größenordnung kleiner sind als die mittels einer Zeitschaltvorrichtung Y₂ erzeugt wird, gewählten Dauern der wesentliche Vorgänge ausden Durchgang von Zustandsänderungen des Binär- lösenden Signale b, c und d, was in F i g. 5 durch sig-nalsystems G, H, J, K, L zu sperren und den jeweils breite Striche an den Anfangsflanken der entsprechenzuletzt übertragenen Zustand zu speichern, derart, 55 den Signale angedeutet ist.

daß sich in den Auswertevorrichtungen Z, U, W, V Das von der logischen Additionsvorrichtung T ereine Zustandskombination einstellt, welche dem zeugte Binärsignalsystem G, H, J, K, L und das Momentanwert des gemessenen Winkels zum Zeit- Auswertesystem nach F i g. 3 vermeiden alle Zählpunkt der Auslösung des Sperrsignals b entspricht. fehler, welche durch folgende Erscheinungen ausgelöst

In F i g. 5 sind die Zeitsignzle σ, b und weitere Zeit- 60 werden könnten:

signale c, d, f maßstäblich dargestellt. F i g. 5 a zeigt, . . . .

dfß von der Zeitschaltvorrichtung Y₁ pro Sekunde ^a> Koinzidenz des Sperrimpulses b mit einer Zu-

20 Ableseimpulse α einer Dauer von je lOOizsec in standsanderung in einem der be.den primären

regelmäßiger. Zeitabständen von 50 msec erzeugt B.nars.gnalsysteme Λ/oder N am Ausgang einer

werden. Fi g. 5b zeigt dies in vergrößertem Zeitmaß- 6₅ der Analog-D.g.tal-Ablesevornchtungen (Q, R, S).

stab und zeigt auch im gleichen Zeitmaßstab, daß b) Koinzidenz eines Sperrimpulses b mit einer Koin-

jewcils am Ende eines Impulses α von einer Zeitschalt- zidenz von Zusiandsändmingen beider primären

vorrichtung Y₃ Impulse / einer Dauer von 5,9 msec Binärsignalsysteme M. V

13 14

Ο Je ciiv »der /wei Zusmndbänderungen in einem richtungen zur Messung anderer aln WinkclgröUcn

oder in beiden Sigialsysttmen M, N, während der vorteilhaft sein, wo wegen der unVerrneidichun

Dauer eines Sperrsignals b. Iixz.enlrizilälsfehlcr jeder Winkclgcbcrscheibcdie Kombination von zwei diametral angeordneten Ablcsevor-

Dic beschriebene Art der logischen Addition von 5 richtungen ausgewertet werden muß.
/.wei primären je in Einheiten £ periodischen Binär- Fs würde sich ir, einem solchen Fall um eine Imsignalsystemcn mit eine: Vielzahl von Zuslandskom- richtung zum Anzeigen von digitalen Werten einer binalioncn zur Unterscheidung einer entsprechenden zeitlich veränderlichen Größe, die je einem vorbestimmten! von Zwischenwerten in jeder Periode zu einem ten Ablcsezei'.punkt zugeordnet sind, in einem Ablesedrillcn Binärsignalsystem, das alle Perioden der beiden it werk handeln. Die Einrichtung müßte ein Analog-Eingungs-Signalsysteme und alle Zustandsänderungen Digital-Wandlcrsysiem zur Ablesung eines regelmäßig derselben additiv in sich vereinigt, die immer niedrigste geteilten Gebers umfassen, die dazu bestimmt und der möglichen Periodizitäten hat, nämlich entweder ausgebildet ist, ein Binärsignalsystem zu erzeugen, die Periode £ des einen Primärsignalsystems, falls welches in Einheilen der Geberteilung periodisch ist sich das andere nicht verändert, oder die Periode £/„, 15 und zwei gegenseitig um eine Viertelperiode phasenfalls siel· beide Primärsignalsysteme gleichsinnig an- verschobene Signale, die in einem Vorwärts-Rückwärtsdern, und dessen zwei erste Signale (C, //) ein zwei- Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Untersetzerphasiges Binärsignalsystem mit vier einzeln zählbaren etufcn zur Weilergabe je gleichartiger, ganzzahlig Zuständen pro Periode bildet, hat gegenüber bekann- untersetzter Binärsignalfolgen verarbeitet werden, ten Inkrementadditionsvorrichtungen folgende Vor- ao sowie weitere Binärsignale enthält, welche durch 'eile: Zustandskombinationcn innerhalb jeder Viertelperiode

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arbeitet werden können. t"«* f ^dc" ^Grenzen ^Ι**«¹. ^de" Vwrtdperioden

, . _K1 „ .. . _₄„ . . „ wechseln und im ganzen Bina/signalsystem G, H, J,

b) Nur rotierende Störungen eines von den Foto- _{K L} -^ Zustandswechsel nur die Änderung eines

zejlengruppen A erzeugten Stromsystems können J_n^ _{Binärsignals} ^₁Jf₁.

eme dauernde Störung der Anzeige verursachen. Erfindungsgemäß wäre eine solche Einrichtung

Jede hin-und herpendelnde Störung, auch wenn _dadurch gekennzeichnet, daß dem Anzeigewerk eine

sie sich über Quadrantengrenzen erstreckt ist _steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrich-

w.e bei einem Zahnradgetriebe nur vorübergehend _{tung vorgeschaItet ist) we}i_che dazu bestimmt und aus-

wirksam. gebildet ist, während der Dauer eines Sperrsignals,

Sofern die Zustandsänderungen des Signalsystems 35 das unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten

G, H, J, K, L einander mit relativ großen zeitlichen Ablesesignals während einer vorbestimmten Zeit

Abständen folgen bzw. falls die Winkelgeberscheibe mittels einer Zeitschaltvorrichtung erzeugt wird, den

nach einer erfolgten Drehung wieder stillsteht und nur Durchgang von Zustandsänderungen des Binärsignal-

im stillstehenden Zustand Wertablesungen vorgenom- systems zu sperren und den zuletzt übertragenen

men werden, genügt die Winkelmeßvorrichtung nach 40 Zustand zu speichern, derart, daß sich in der Auswertc-

F i g. 1 den Ansprüchen. vorrichtung eine Zustandskombination einstellt, welche

Andererseits kann die beschriebene Art der Aus- dem Momentanwert der gemessenen Größe in Zu-

wertung eines Binärsignalsystems G, H, J, K, L oder Ordnung zum Zeitpunkt der Auslösung des Sperr-

cines ähnlichen Binärsignalsystems auch bei Meßein- signals entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

800 Patentansprüche:

1. Winkclmeßeinrichlungzum digitalen Anzeigen von momentanen Drehstellungen mit mit einer regelmäßigen Strichteilung versehenen Winkelgebcrscheibc, umfassend zwei identische, diametral einander gegenüberstehende optisch-elektrische Analog-Digital-Ablesevorrichtungen, deren jede ein primäres w-phasiges Binärsignalsystem liefert, das in Teilungseinheiten der Teilung der Winkelgeberscheibe periodisch ist und innerhalb jeder Periode 2/i unterscheidbare Zustandskombinationen enthält und eine logische Additionsvorrichtung zur Erzeugung eines sekundären Binärsignalsystems, welches die Summe aller Zustandsänderung der beiden Primär-Binär-Systeme in sich veieinigt, sowie ein Anzeigewerk f - die in einem Zählwerk gezählten Perioden de:, ekundären Binärsignalsystems, dadurch g Kennzeichnet,daß ao das sekundäre Binärsi^.ialsystem (G, H, J, K, L) mit der Summe der Perioden der primären Binärsignalsysteme periodisch ist.

2. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Binär- as signalsystem (C, H, J, K, L) zwei gegenseitig um eine Viertelperiode phasen verschobene Binärsignale (C, H) und zusätzliche zur Kennzeichnung aller Zustandskombinationen der beiden logisch addierten Signalsysteme (M, N) dienende Binürsignale (J, R, L) umfaßt.

3. Winkclmeßeinrichtung nach Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel der Zuslandskombinationen des Paares von um eine Viertelperiode phasenverschobenen Binärsignalen (G", H) des sekundären Binärsignalsystems (F) in einem Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk (Z) mit gleichstromgekoppelten Unlersetzerstufen zur Weitergabe gleichartiger, ganzzahlig untersetzter Binärsignalfolgen gezählt werden.

4. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandskombination des sekundären Binärsign«..systems (C, H, J, K, L) und die Zustandskombinationen der Zählwerkstufen (Z) in einem Anzeigewerk (V) angezeigt werden.

5. Winkelmeßeinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden logisch zu addierenden Binärsignalsysteme (M, N) an den Ausgängen der Ablesevorrichtungen pro Periode je zwanzig logisch unterscheidbare Zustandskombinationen in Zuordnung zu entsprechend vielen Wertstufen umfassen und daß das daraus durch logische Addition mit Gleichstromkopplung gewonnene sekundäre Binärsignalsystem fünf Binärsignale (G, H, J, K, L) umfaßt, deren Zustandskombinationen gemäß folgender Tabelle zwanzig Wertstufen einer Periode zugeordnet sind:

Anzahl von Vier- EU ■ 36 10 20 30 ^G Sekundäres Binär/Signal- system ^K L zinstel-Perioden 38 12 22 32 1 1 1 - Wertstufe 40 = 00 14 24 34 1 ^H 0 1 02 16 26 36 0 0 0 1 04 18 28 38 0 0 1 1 2EU ' 06 40 = 00 0 0 1 1 08 02 0 0 1 0 04 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 3E/₄ ■ 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 4EU ■ 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 I 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1

6. Einrichtung nach Ansprüchen 3 und 5 zur Anzeige von digitalen Winkelwerten, die je einem vorbestimmten Ablesezeitpunkt zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der logischen Additionsvorrichtung (T) eine steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrichtung (X) eingeschaltet ist, weiche dazu bestimmt und ausgebildet ist, während der Dauer eines Sperrsignals (b), das unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten Ablesesignals (a) während einer vorbe-

3 4

summten Zeit (1,5 (xsec) mittels einer Zeilsi-hull- Schweizerisches Patent 407 569

vorrichtung (K₂) erzeugt wird, den Durchgang von .Schweizerisches I atent W/ so;

Zusiandsänderungen des Binärsignukystems (G', //, Diese zum Stand der Technik gehörende Pulcnt-

J, K, L) zu sperren und der, zuletn übertragenen schrift bezieht sich auf ein optisch-elektrisches WinkcJ-

Zustand zu speichern. 5 meßsyslem mit einem beweglichen Träger für einen

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- regelmäßigen Slrichgittermaßslab, der bei gemeinsamer kennzeichnet, daß den Zählwerk-UnterSeuerstufen Durchleuchtung zusammen mit einem zu einer fest-(Z) und der Signal-Sperr- und Speichervorrichtung stehenden analog-digitalen Ablesevorrichtiing gehöri· (Y) je eine Umcodierslufe (U) zur Umwandlung gen Abschnitt eines ähnlichen Strichgitters ein Moiroeder momentan gespeicherten Zustandskombina- io bild mit wandernden Heil-Dunkel-Streifen ergibt. Es tionen in einen binär codierten Dezimalcode mit wird darin offenbart, wie mit Hilfe einer Interpolations-Gewichts?uordnungen zu den einzelnen Binär- vorrichtung ein periodisches Binärsignalsystem erzeugt zuständen (F₈, F₄, F₂, F₁) zugeordnet sind, daß werden kann, dessen volle Perioden je das Vorbeidiese binär codierten Codedarstellungen von deka- wandern einer Teillingseinheit des Strichgittermafjdischen Stellenwerten der Winkelwerte je einer 15 stabs anzeigen und das innerhalb jeder Periode durch Registerstufe (W) zugeführt werden, denen ihrer- eine vorgegebene Vielzahl von logisch unterscheidbaren seits wieder je eine Dekade einer Anzeigematrix V Zustandskombinationen die Unterscheidung einer entzugeordnet ist, daß von der Zeitschaltvorrichtung sprechenden Anzahl von bestimmten Bruchteilen der (y₂) gleichzeitig mit dem Sperrsignal (A) ein Lösch- Teilungseinheit ermöglicht.

signal (c) zum Rückstellen aller Registerstufen auf 20 „,·■.„

den Wert Null und vor Ablauf des Sperrsignals (b) Schweizerisches Patent 426 285

ein Übertragungssignal (c) zur Übertragung der Diese zum Stand der Technik gehörende srhwei-

neuen Dekadenwerte in die Registerstufen und zerische Patentschrift zeigt, wie durch Verwendung

anschließend in einer zweiten Zeitschaltvorrich- von zwei, in bezug auf eine drehbare Strichgitterring-

tung (Y₃) ein Auslösesignal (/) für die Speisung der as Scheibe diametral angeordnete, fotoelektrische analog-

Anzeigematrix aus den Registerstufen ausgelöst digitale Ablesevorrichtungen und je eine zugeordnete

wird. Jnterpolationsvorrichtung nach dem vorstehend ge-

8. Anwendung der Winkelmeßeinrichtung nach nannten Patent 407 569 mit Hilfe einer logischen den vorhergehenden Ansprüchen, insbesondere Additionsvorrichtung zweiphasige Binärsignalfolgen Ansprüchen 3 und 5, für eine Längenmeßeinrich- 30 erzeugt werden können, deren Zustandswechsel je tung mit nur einer Analog-Digital-Ableseeinrich- einen Zustandswechsel der am Ausgang der Intertung. polationsvorrichtungen erzeugten Binärsignalfolgen

vorzeichenrichtig anzeigen und in einem Vorwärts-

Rückwärts-Zählwerk nach dem schweizerischen Patent