DE19530670A1 - Coding device using Gray code binary numbers - Google Patents
Coding device using Gray code binary numbersInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Codierer, der (M+1)-stellige graycodierte Binärzahlen liefert, wobei M die zweithöchste Stelle bezeichnet.The present invention relates to an encoder, which provides (M + 1) digit gray-coded binary numbers, where M designated the second highest digit.
Bisher wurden graycodierte Binärzahlen liefernde Codierer verschiedener Bauart verwendet, um eine verschobene Stellung oder einen Verdrehwinkel eines Anzeigeelements zu erfassen, das gemäß einem elektrischen Signal o. dgl. aktiviert wird.So far, gray-coded binary numbers have become encoders different designs used to move a position or to detect an angle of rotation of a display element that is activated according to an electrical signal or the like.
Ein herkömmlich verwendeter Codierer zum Ausgeben von (M+1)-stelligen graycodierten Binärzahlen besteht aus einer (M+1)-stelligen Codierscheibe sowie Sensoren, die an jeder Ziffernstelle der Codierscheibe eine logische "1" oder "0" erfassen. Mit anderen Worten, um (M+1)-stellige graycodierte Binärzahlen auszugeben, wurde unbedingt eine (M+1)-stellige Codierscheibe benötigt, und infolgedessen wurden sowohl die Codierscheibe als solche als auch der Codierer als Ganzes relativ groß.A conventionally used encoder for outputting (M + 1) digit gray-coded binary numbers consists of one (M + 1) digit coding disc as well as sensors connected to each Digit position of the coding disk a logical "1" or "0" to capture. In other words, gray-coded by (M + 1) digits To output binary numbers became an (M + 1) digit Coding disc is required, and as a result both Coding disk as such as well as the encoder as a whole relatively large.
Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das vorstehend genannte Problem zu beseitigen, und dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Codierer anzugeben, der so verbessert ist, daß die Größe der in ihm verwendeten Codierscheibe gering bleibt.The present invention has been accomplished to the above eliminate the problem mentioned, and accordingly it is a Object of the present invention to provide an encoder which is so improved that the size of those used in it Coding disk remains low.
Zur Erreichung des obigen Ziels ist der erfindungsgemäße Codierer zur Ausgabe (M+1)-stelliger graycodierter Binärzahlen, wobei M die zweithöchste Stelle bezeichnet, so aufgebaut, daß er folgende Merkmale aufweist: einen Datenträger zum Auftragen von M-stelligen Codedatenwörtern, die gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift codiert sind; eine Mehrzahl von ersten Sensoren zum Erfassen der Datenwerte aller Stellen eines auf dem Datenträger aufgetragenen Codedatenworts; und einen zweiten Sensor zum Erfassen nur des Datenwerts der (M+1)-ten Stelle, wobei der zweite Sensor von der Lage desjenigen ersten Sensors, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle entfernt angeordnet ist.To achieve the above goal is the invention Encoder for outputting (M + 1) digit gray-coded binary numbers, where M denotes the second highest digit, constructed so that it has the following features: a data carrier for application of M-digit code data words, which according to a binary Gray coding supplying coding instruction are coded; a A plurality of first sensors for recording the data values of all Providing a code data word applied to the data carrier; and a second sensor for detecting only the data value of the (M + 1) th position, the second sensor from the location of the first sensor that contains the data value of the Mth digit recorded by half a plot length of the Mth digit is located remotely.
Beim vorgenannten Datenträger wird an jeder der M Stellen, nicht aber an der höchsten Stelle (M+1), gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift entweder eine "1" oder eine "0" codiert und aufgetragen.With the aforementioned data carrier, at each of the M positions, but not at the highest point (M + 1), according to a one binary gray coding supplying either one "1" or a "0" coded and plotted.
Die ersten Sensoren erfassen aufgetragene Datenwerte der ihnen am Datenträger jeweils zugeordneten Stellen, um ein M- stelliges Signal auszugeben.The first sensors record plotted data values of the positions assigned to them on the data carrier by an M- digit signal.
Der zweite Sensor liegt um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle von der Lage desjenigen ersten Sensors entfernt, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, und gibt nur ein Signal der (M+1)-ten Stelle aus, indem er zuerst den auf dem Datenträger aufgetragenen Datenwert der M-ten Stelle erfaßt.The second sensor is half an application length of the Mth position away from the position of the first sensor, which captures the data value of the Mth digit and only enters Signal of the (M + 1) th position by first the on the Recorded data value of the M-th digit recorded.
Wie oben erwähnt, werden erfindungsgemäß zuerst die gemäß einer Graycodierung binär codierten Datenwerte von M Stellen, d. h. ohne die höchste, (M+1)-te Stelle, aufgetragen, und ein codierter Datenwert der (M+1)-ten Stelle wird von einem Sensor ausgegeben, der um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle von der Lage desjenigen ersten Sensors entfernt liegt, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, so daß die Anzahl an Stellen, die auf dem Datenträger vorhanden sein müssen, um Eins niedriger als die Maximalanzahl auszugebender Stellen sein kann, wodurch die Gesamtgröße des Codierers geringer sein kann.As mentioned above, according to the invention, according to a gray coding of binary coded data values of M digits, d. H. without the highest, (M + 1) -th digit, plotted, and a Coded data value of the (M + 1) th position is from a sensor output by half the application length of the Mth digit from the position of the first sensor that is the Data value of the Mth digit is recorded, so that the number of Digits that must exist on the disk at one be lower than the maximum number of jobs to be output can, whereby the overall size of the encoder can be smaller.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.Further features and advantages of the invention emerge from the the description below in conjunction with the enclosed Drawings.
Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; Fig. 1 illustrates the construction of an embodiment of the invention;
Fig. 2A und 2B zeigen jeweils eine beispielhafte Verwirklichung derselben Ausführungsform, bei der auszugebende Drehwinkel codiert werden; Figs. 2A and 2B each show an exemplary implementation of the same embodiment, are encoded in the rotation angle to be output;
Fig. 3 ist eine Tabelle zur Erläuterung, wie die graycodierten Binärzahlen entsprechend einer Codierungsvorschrift erzeugt werden; und Fig. 3 is a table for explaining how the gray-coded binary numbers are generated according to a coding rule; and
Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung betreffend die Umwandlung von reinen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen. Fig. 4 is an explanatory diagram regarding the conversion of pure binary numbers into gray-coded binary numbers.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hauptsächlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren 1, 2A und 2B beschrieben, wobei Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht und die Fig. 2A und 2B jeweils eine beispielhafte Verwirklichung der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigen, bei der auszugebende Drehwinkel codiert werden.An exemplary embodiment of the present invention is described below mainly with reference to the accompanying drawing figures 1, 2A and 2B, in which FIG. 1 illustrates the structure of an embodiment according to the invention and FIGS. 2A and 2B each show an exemplary implementation of the embodiment according to FIG. 1, are encoded at the angle of rotation to be output.
Als erstes wird nachstehend erläutert, wie die auszugebenden Drehwinkel codiert werden.First, how the angle of rotation to be output are encoded.
Gemäß Fig. 2A ist eine Schlitzscheibe 1 starr an einer Achse befestigt, wodurch die Schlitzscheibe 1 entsprechend einer Drehbewegung der Achse mitgedreht wird.According to Fig. 2A is a slotted disc 1 is rigidly fixed to an axis, is rotated so that the slotted disc 1 in accordance with a rotational movement of the axis.
Auf der Schlitzscheibe 1 sind, wie in Fig. 2B gezeigt, in konzentrischen Kreisen vier Spuren vorhanden, und in jeder dieser Spuren sind entsprechend einer binären Graycodierungsvorschrift Schlitze ausgebildet. Es sei angemerkt, daß die Spuren hinsichtlich ihrer Anzahl nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform gezeigten vier Spuren beschränkt, sondern selbstverständlich frei wählbar sind.As shown in FIG. 2B, there are four tracks in concentric circles on the slotted disk 1 , and slots are formed in each of these tracks in accordance with a binary gray coding rule. It should be noted that the number of tracks is not limited to the four tracks shown in the present embodiment, but are of course freely selectable.
Ferner sind erste Sensoren 2, die jeweils aus einem lichtaussendenden und einem lichtempfangenden Element bestehen, jeweils bezüglich einer der Spuren angeordnet, während sich ein zweiter Sensor 3 zum Erfassen des Datenwerts der höchsten Stelle in der letzten Spur befindet, aber - wie in Fig. 2B gezeigt - um die Hälfte der in dieser Spur ausgebildeten Schlitzlänge versetzt gegenüber der Lage desjenigen ersten Sensors 2, der (wie weiter unten erläutert) zum Erfassen des letzten Schlitzes dient.Furthermore, first sensors 2 , each consisting of a light-emitting and a light-receiving element, are each arranged with respect to one of the tracks, while a second sensor 3 for detecting the data value of the highest point is located in the last track, but - as in FIG. 2B shown - offset by half the slot length formed in this track relative to the position of the first sensor 2 , which (as explained further below) is used to detect the last slot.
Dementsprechend kann, falls an der Achse eine Anzeigenadel befestigt ist, mit Hilfe der ersten Sensoren und des zweiten Sensors ein codiertes Datenwort ausgegeben werden, das einem von der Anzeigenadel angezeigten Drehwinkel entspricht.Accordingly, if there is an indicator pin on the axis is attached, with the help of the first sensors and the second Sensor a coded data word are output that a angle of rotation indicated by the indicator needle.
In Fig. 1 ist eine lineare Abwicklung der Schlitzscheibe 1 über ihrem Drehwinkel dargestellt, und breite schwarze Balken bedeuten die in der Schlitzscheibe 1 ausgebildeten Schlitze.In Fig. 1 a linear development of the slotted disc 1 is shown over its angle of rotation, and broad black bars mean the slots formed in the slotted disc 1 .
Die Schlitze sind - wie in Fig. 1 gezeigt - entsprechend einer Vorschrift zur binären Graycodierung angeordnet.As shown in FIG. 1, the slots are arranged in accordance with a rule for binary gray coding.
In der Figur stellt jeweils ein 5° breiter Winkelbereich eine auszugebende Codierungseinheit dar, und diese Bereiche sind fortlaufend mit den Zahlen 0 bis 31 numeriert.In the figure, each represents a 5 ° wide angular range represents a coding unit to be output, and these areas are numbered consecutively from 0 to 31.
Diese jeweils einen Winkelbereich bezeichnenden Zahlen werden dann als reine Binärzahlen dargestellt, und anschließend werden diese natürlichen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen umgewandelt. Die Umwandlung von reinen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen wird, wie in Fig. 4 gezeigt, erreicht, indem mittels einer Exklusiv-Oder-Schaltung 14 jeweils eine logische Exklusiv-Oder-Verknüpfung der Daten zueinander benachbarter niedrigerer und höherer Stellen durchgeführt und das so erhaltene Logiksignal als Wert für die niedrigere Stelle ausgegeben wird.These numbers, each denoting an angular range, are then represented as pure binary numbers, and these natural binary numbers are then converted into gray-coded binary numbers. The conversion of pure binary numbers into gray-coded binary numbers is achieved, as shown in FIG. 4, by using an exclusive-OR circuit 14 to perform a logical exclusive-OR combination of the data of lower and higher digits adjacent to one another and the logic signal thus obtained is output as the value for the lower digit.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden nur fünf Stellen benötigt, um Codewerte für den Zahlenbereich bis 31 - d. h. für den Winkelbereich bis 155 Grad - auszugeben, wohingegen sechs Stellen erforderlich sind, um Codewerte für die jenseits von 156 Grad liegenden Winkelbereiche auszugeben, was bedeutet, daß die Anzahl von Bits, die erforderlich ist, um die höchste Bereichsnummer als reine Binärzahl anzugeben, die benötigte Stellenanzahl ist.As shown in Fig. 1, only five digits are required to output code values for the number range up to 31 - that is, for the angular range up to 155 degrees, whereas six digits are required to output code values for the angular ranges beyond 156 degrees, what means that the number of bits required to specify the highest area number as a binary number is the number of digits required.
Jedes in einer graycodierten Binärzahl vorhandene Bit entspricht dann einer zugehörigen Spur auf der Scheibe, wobei in jeder Spur Schlitze ausgebildet sind, aber jeweils nur in dem Bereich, in dem das Datenbit eine logische "1" sein soll. Jedoch wird für die höchste Stelle (im Fall der Fig. 1 die fünfte Stelle) kein Schlitz vorgesehen.Each bit present in a gray-coded binary number then corresponds to an associated track on the disk, slots being formed in each track, but in each case only in the area in which the data bit is to be a logical "1". However, no slot is provided for the highest position (in the case of FIG. 1, the fifth position).
Der Codewert für die höchste Stelle wird wie folgt erzeugt.The code value for the highest digit is generated as follows.
Wie aus den Fig. 1 bis 3 zu ersehen, ist der Anfangspunkt eines der fünften Stelle entsprechenden, gedachten Schlitzes ein Zwischenpunkt des vierten Schlitzes, und dieser gedachte Schlitz ist stetig offen, bis er die Endwinkellage erreicht.As can be seen from FIGS. 1 to 3, the starting point of an imaginary slot corresponding to the fifth position is an intermediate point of the fourth slot, and this imaginary slot is continuously open until it reaches the end angle position.
Wenn also ein Abstand zwischen dem Schlitzanfangspunkt D der vierten Stelle und dem der fünften Stelle entsprechenden Schlitzanfangspunkt E als d definiert ist, dann erhält man d durch folgende Gleichung (1):If a distance between the slot start point D of the fourth position and the slot start point E corresponding to the fifth position is defined as d , then d is obtained by the following equation (1):
d = (Länge des Schlitzes der vierten Stelle)/2,d = (length of the slot of the fourth digit) / 2,
so daß der Codewert der fünften Stelle einfach dadurch erzeugt werden kann, daß der der vierten Stelle entsprechende Schlitz an einer Position abgetastet wird, die vom vierten Schlitz um einen Abstand d entfernt liegt.so that the fifth digit code value can be generated simply by scanning the slot corresponding to the fourth digit at a position a distance d from the fourth slot.
In Fig. 1 ist das Ausgangssignal der ersten Sensoren 2 logisch "1", wenn sich die Schlitzscheibe so dreht, daß die Schlitze mit den zugehörigen Sensoren zusammenfallen, bzw. ansonsten logisch "0", wohingegen der zweite Sensor 3 von demjenigen ersten Sensor, der der vierten Stelle entspricht, um eine Strecke d entfernt ist, und wenn der Schlitz der vierten Stelle über dem zweiten Sensor 3 liegt, wird von diesem eine logische "1" und ansonsten als Wert der höchsten Stelle eine logische "0" ausgegeben.In FIG. 1, the output signal of the first sensors 2 is logic "1" when the slotted disk rotates so that the slots coincide with the associated sensors, or else is logic "0", whereas the second sensor 3 from that first sensor, which corresponds to the fourth position by a distance d , and if the slot of the fourth position lies above the second sensor 3 , a logical "1" is output from it and otherwise a logical "0" as the value of the highest position.
Es sei bemerkt, daß bei der vorliegenden Ausführungsform der Datenträger zum Auftragen und Ausgeben graycodierter Binärzahlen eine Schlitzscheibe ist, diese aber auch als Scheibe ausgebildet sein kann, die anstelle der Schlitze lichtreflektierende Beläge oder magnetisch mit "1" bzw. "0" codierte Streifen aufweist.Note that in the present embodiment the data carrier for application and output is gray-coded Binary numbers is a slotted disk, but also as Disk can be formed instead of the slots light reflecting coverings or magnetic with "1" or "0" encoded strips.
Ferner entsprechen die Codewerte im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwar jeweils einem Drehwinkel, sie können aber so ausgelegt werden, daß sie einer Translationsbewegung eines geradlinig angeordneten Schlitzes entsprechen.Furthermore, the code values in the present correspond Embodiment each one angle of rotation, they can but be interpreted to be a translational movement correspond to a straight slot.
Durch vorstehend beschriebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung werden zunächst die nach einer Codierungsvorschrift graycodierten binären Datenwerte der M unteren Stellen - d. h. mit Ausnahme der höchsten, (M+1)-ten Stelle - erfaßt, und ein codierter Datenwert für die (M+1)-te Stelle wird von einem Sensor erzeugt, der um die halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle versetzt ist gegenüber der Lage, an welcher der Datenwert der M-ten Stelle erfaßt wird, so daß die Anzahl von Stellen, die auf einem Datenträger vorhanden sein müssen, um Eins kleiner sein kann als die maximale Anzahl auszugebender Stellen, wodurch die Gesamtbaugröße des Codierers verkleinert werden kann.Through the structure of the present described above The invention will first be based on a coding rule gray-coded binary data values of the M lower digits - d. H. with the exception of the highest, (M + 1) th digit - recorded, and a Coded data value for the (M + 1) th position is from a Sensor generated by half the application length of the Mth Position is offset from the position at which the Data value of the Mth digit is acquired so that the number of Places that must exist on a disk in order to One can be less than the maximum number to be issued Set, which reduces the overall size of the encoder can be.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, aber die Beschreibung dient nur zu Veranschaulichungszwecken und ist nicht dahin auszulegen, daß sie den Umfang der Erfindung beschränken würde. Verschiedene Abwandlungen und Änderungen können sich für einschlägige Fachleute ergeben, ohne vom Gedankeninhalt und Umfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzugehen.The invention has been made with reference to certain Embodiments described, but the description is only for the purpose for illustration purposes and is not to be interpreted as that it would limit the scope of the invention. Different modifications and changes can be for Relevant experts reveal, without the content of thoughts and Scope of the invention as defined by the appended claims is defined to leave.
Claims (2)
einem Datenträger (1) zum Auftragen von M-stelligen Codedatenwörtern, die gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift codiert sind;
einer Mehrzahl von ersten Sensoren (2) zum Erfassen der Datenwerte aller Stellen eines auf dem Datenträger (1) aufgetragenen Codedatenworts; und
einem zweiten Sensor (3) zum Erfassen nur des Datenwerts der (M+1)-ten Stelle, wobei der zweite Sensor von der Lage desjenigen ersten Sensors, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle entfernt angeordnet ist.1. Encoder for outputting (M + 1) digit gray-coded binary numbers, where M denotes the second highest digit, with the following features:
a data carrier ( 1 ) for applying M-digit code data words which are coded in accordance with a coding regulation which provides binary gray coding;
a plurality of first sensors ( 2 ) for detecting the data values of all locations of a code data word applied to the data carrier ( 1 ); and
a second sensor ( 3 ) for detecting only the data value of the (M + 1) th position, the second sensor depending on the position of the first sensor that detects the data value of the Mth position by half the application length of the Mth Place is remote.
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