DE2746854A1

DE2746854A1 - Mehrstufiger absolut-winkelschritt- geber

Info

Publication number: DE2746854A1
Application number: DE19772746854
Authority: DE
Inventors: Georg Prof Dipl Ing Seewang
Original assignee: MAX STEGMANN UHREN- und ELEKTROAPPARATEFABRIK; STEGMANN UHREN ELEKTRO
Current assignee: Stegmann & Co Kg 7710 Donaueschingen De
Priority date: 1977-10-19
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1979-04-26
Also published as: AT385599B; ATA741278A; FR2406806A1; DE2746854C2; GB2006557A

Description

PATE NTANWALTE

Dipi. ing. Klaus Westphal Dr.rer.nat. Bernd Mussgnug

Dr. rer. nat. Otto B U C Π Π θ Γ

Seb.-Ki eipp-Strasse 14 D-7730 VS-VILLINGEN Flossmannstrasse 30 a D-8000 MÜNCHEN 60

27A685A

Telefon 07721 - 55343 Telegr. Westbuch Villingen Telex 5213177 webu d

Telefon 089 - 832446 Telegr. Westbuch München Telex 5213177 webu d

Max Stegmann
Uhren- und Elektroapparatefabrik
Dürrheimer Str. 36

771o Donaueschingen

Mehrstufiger Absolut-Winkelschritt-Geber

1153.1

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Absolut-Winkelschritt-Geber mit zwei oder mehreren· abtastbaren Codescheiben, die

9 0 3 B 1 7 / 0 1 6 1

Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Villinoen (BLZ 69470039) 146332

über Untersetzergetriebe hintereinander gekoppelt sind, wobei die erste Codescheibe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und mit einer Anzeigeeinheit oder sonstigen Auswerteeinheit, der die Abtastsignale der einzelnen Codescheiben im BCD-Code zugeführt werden.

Absolut-Winkelschritt-Geber, die häufig auch Winkelcodierer genannt werden, dienen dazu, beispielsweise für digitale Steuerungen und Regelungen die Winkelverdrehung der Antriebswelle des Gebers bzw. einer mit dieser verbundenen Welle in digitale elektrische Signale umzusetzen. Eine mit der Antriebswelle gekoppelte Codescheibe wird zu diesem Zwecke vorzugsweise opto-elektronisch abgetastet, so daß die Abtastsignale die Winkelstellung in codierter Form wiedergeben.

Sollen Drehwinkel von mehr als 36o gemessen werden, so werden mehrstufige Winkelschritt-Geber verwendet, die auch Multiturn-Winkelschritt-Geber genannt werden. Bei diesen mehrstufigen Winkelschrittgebern sind zwei oder mehrere Codescheiben über Untersetzergetriebe hintereinander gekoppelt. Jede volle Umdrehung einer Codescheibe schaltet dabei die nachgeschaltete Codescheibe um einen Schritt weiter.

Die Abtastsignale werden vorzugsweise im BCD-Code einer Anzeigeeinheit zugeführt. Wird bei den Codescheiben, wie dies allgemein üblich ist, ein anderer Code verwendet,

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so sind jeweils Wandler vorgesehen, die die Abtastsignale der einzelnen Codescheiben in den BCD-Code umwandeln.

Da im allgemeinen eine Anzeige im dezimalen Zahlensystem erwünscht ist, werden bei den bekannten mehrstufigen Winkelschrittgebern den einzelnen Codescheiben jeweils eine oder mehrere Dezimalstellen der Anzeigeeinheit zugeordnet. Dadurch ist bedingt, daß eine Winkelteilung der Codescheiben nur in 1o, 1oo oder 1ooo Schritte möglich ist.

Dies ist in der folgenden Tabelle anhand eines einfachen Beispiels dargestellt, bei welchem zwei Codescheiben verwendet werden, die beide in I00 Winkelschritte geteilt sind. Die erste Codescheibe, die mit der Antriebswelle direkt gekoppelt ist, zählt somit die I/I00 Bruchteile einer Umdrehung der Antriebswelle, während die Winkelstellung der zweiten nachgeschalteten Codescheibe die Zahl der vollen Umdrehungen angibt.

2.	0	Codescheibe	1. Codescheibe	0
0	C,	0	1
0	0	0	9
0	• 0	• 9	O
0	1	0	1
0	1	0	9
O	1	• 9	O
2	0

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OCPY

Die Anzeigeeinheit der die Abtastsignale der beiden Codescheiben zugeführt werden gibt somit, wie die vorstehende Tabelle zeigt, die Zahl der Umdrehungen der Antriebswelle im Dezimalsystem auf zwei Stellen hinter dem Komma genau

an.

Bei den bekannten VJinkelschrittgebern ist jedoch eine Unterteilung in andere VJinkelschritte nicht möglich. Dies geht aus dem in der folgenden Tabelle dargestellten Beispiel hiervor, bei welchem ebenfalls zwei Codescheiben wie bei dem vorangehenden Beispiel verwendet werden, wobei jedoch die erste Codescheibe nur in 4o Winkelschritte unterteilt ist.

2. Codescheibe	0
0	0
0	0
O	4
0	4
0

1. Codescheibe	0
0	1
0	9
3	0
0	1
O

0 4 3 9

0 8 0 0

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Nach einer vollen Umdrehung der Antriebswelle und damit der ersten Codescheibe hat diese 4o Winkelschritte gezählt und gelangt wieder in die Winkelstellung O O, während die zweite Codescheibe um einen Schritt weitergeschaltet wird und nun als Übertrag die von der ersten Codescheibe gezählten 4o Winkelschritte übernimmt. Nach einer weiteren Drehung der Antriebswelle um 9o bzw. 180 zählt die erste Codierscheibe Io bzw. 2o Winkelschritte, während die zweite Codierscheibe weiterhin bei 4o Winkelschritten stehenbleibt. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß die Abtastsignale der zwei Codierscheiben in diesem Falle nicht zur Anzeige im dezimalen System verwendet werden können.

Müssen mit einem herkömmlichen mehrstufigen Winkelschrittgeber zu Anpassung an bestimmte Meß-, Steuer- oder Regelprobleme Winkelschritte einer Welle gemessen werden, die von einer Zehner-Unterteilung einer vollen Umdrehung abweichen, so ist es bekannt, ein gesondertes Vorsatzgetriebe zu verwenden, so daß die erste Codescheibe pro Umdrehung der zu messenden Welle nur um die vorgegebene Anzahl von Schritten weitergeschaltet wird. Im vorliegenden Beispiel müßte ein Vorsatzgetriebe verwendet werden, das die erste Codescheibe jeweils pro Umdrehung der zu messenden Welle nur um 4o Schritte weiterschaltet. Mit Hilfe eines solchen Vorsatzgetriebes ist wieder eine Anzeige oder Verarbeitung der Abtastsignale und damit der Winkelstellung im dezimalen System möglich.

Die Verwendung solcher Vorsatzgetriebe hat jedoch erhebliche Nachteile. Solche Vorsatzgetriebe sind aufwendig und verteuern den Schrittgeber. Weiter erhöhen sie das

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Gewicht und die Abmessungen des Schrittgebers. Schließlich besitzen solche Vorsatzgetriebe unvermeidlich ein gewisses Spiel, was bei hoher Winkelauflösung des Schrittgebers bereits in die Größenordnung eines Winkelschrittes kommen kann, so daß ein solches Vorsatzgetriebe den Winkelschrittgeber unbrauchbar machen würde.

Außerdem ist eine Änderung der Winkelschrittgroße nur möglich, indem das Vorsatzgetriebe ausgewechselt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen Absolut-Winkelschritt-Geber der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine dezimale Anzeige in einfacher Weise bei beliebiger Winkelunterteilung der Codierscheiben möglich ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Anzeigeeinheit oder sonstige Auswerteeinheit ein elektronischer Addierer vorgeschaltet ist, dem die Abtastsignale zugeführt werden.

Durch den elektronischen Addierer werden die an den einzelnen Codescheiben abgetasteten Winkelschrittzahlen summiert, so daß die Gesamtzahl der Winkelschritte, um welche die Antriebswelle gegenüber ihrer Nullstellung verdreht ist, als eine dezimale Zahl vorliegt, unabhängig davon, von

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welcher der Codescheiben diese Winkelschritte angezeigt werden bzw. von welcher Codescheibe die Abtastsignale kommen. Im obigen zweiten Beispiel würden also nach 1 1/2 Umdrehungen der Antriebswelle, die von der zweiten Codescheibe angezeigten 4o Winkelschritte mit den von der ersten Codescheibe angezeigten 2o Winkelschritten im Addierer zu 6o Winkelschritten addiert und die Zahl 6o in der Anzeigeeinheit dezimal angezeigt.

Durch die Erfindung wird es möglich, beliebige Winkel-Unterteilungen für die Codescheiben zu verwenden. Die Größe der Winkelschritte kann also optimal den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt werden, ohne daß dadurch die Möglichkeit einer dezimalen Anzeige verloren geht oder aufwendige und nachteilige Vorsatzgetriebe verwendet werden müssen.

Insbesondere kann auch die Schrittgröße der ersten Codierscheibe in einfacher Weise geändert werden, da lediglich die Codierscheiben ausgetauscht werden müssen, ohne daß sonstige Änderungen an dem Winkelschrittgeber erforderlich sind.

Um keine Undefinierten Zwischenzustande beim Umschalten von einer Winkelstellung in die andere zu erhalten, werden für die Codierung von Winkelschrittgebern häufig einschrittige Codes verwendet, d.h. Codes, bei denen sich benachbarte

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Binärkombinationen stets nur in einer Stelle unterscheiden.

Bei Verwendung solcher einschrittigen Codes wird erfindungsgemäß jeweils zwischen die Codescheibe und den Addierer ein Wandler geschaltet, der den einschrittigen Code in den BCD-Code umwandelt. Es kann daher auch bei Anwendung eines solchen einschrittigen Codes ein einfacher handelsüblicher im BCD-Code arbeitender Addierer verwendet werden. Der Ausgang des Addierers liegt dabei ebenfalls bereits in dem für die Anzeige geeigneten Dezimalsystem vor.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - schematisch die dezimale Anzeige eines mehrstufigen Absolut-Winkelschritt-Gebers nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 - in entsprechender schematischer Darstellung die dezimale Anzeige eines mehrstufigen Absolut-Winkelschritt-Gebers gem. der Erfindung.

Bei dem herkömmlichen WinkelschrittgeLur werden, wie Fig. 1 zeigt, die Abtastsignale 1o einer mit der Antriebswelle des Gebers gekoppelten ersten Codescheibe 1o, die Signale 12,

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- 1ο -

einer dieser ersten Codescheibe nachgeschalteten zweiten Codescheibe und die Signale 14 einer wiederum dieser nachgeschalteten dritten Codescheibe Wandlern 16, 18 bzw. 2o zugeführt, durch welche der bei den Codescheiben verwendete einschrittige Code in den BCD-Code umgewandelt wird. Die umcodierten Signale werden über Leitungen 22, 24 bzw. 26 einer Anzeigeeinheit 28 zugeführt.

In dem dargestellten Beispiel sind der Einfachheit halber alle drei Codescheiben in 1o Winkelschritte unterteilt. Die Anzeigeeinheit 28 weist daher drei Ziffernstellen auf, wobei das von der ersten Codescheibe abgegriffene Codewort 1o der letzten Stelle, das von der zweiten Codescheibe abgegriffene Codewort der zweiten Stelle und daß von der dritten Codescheibe abgegriffene Codewort 14 der ersten Stelle zugeführt wird. Es ergibt sich dadurch eine dreistellige dezimale Anzeige der Winkelstellung der Antriebswelle des Gebers.

Wie Fig. 2 zeigt, werden erfindungsgemäß dagegen die in den Wandlern 16,18 bzw. 2o in den BCD-Code umgewandelten Abtastsignale der drei Codescheiben einem elektronischen, im BCD-Code arbeitenden Addierer 3o zugeführt. Der Addierer 3o addiert die drei die jeweilige Anzahl von Winkelschritten angebenden Codewörter 1o,12, 14, die von den drei Codescheiben abgegriffen werden zu einer einzigen binärcodierten dreistelligen Dezimalzahl, die in der Anzeigeeinheit 28 dreistellig angezeigt wird.

Anstelle der Anzeigeeinheit 28 kann selbstverständlich auch eine beliebige sonstige Auswerteeinheit vorgesehen sein, die im dezimalen Zahlensystem arbeitet, z.B. ein Komparator oder dgl..

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.] Mehrstufiger Absolut-Winkel-Schritt-Geber mit zwei oder mehreren abtastbaren Codescheiben, die über Untersetzergetriebe hintereinander gekoppelt sind, wobei die erste Codescheibe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und mit einer Anzeigeeinheit oder sonstigen Auswerteeinheit, der die Abtastsignale der einzelnen Codescheiben im BCD-Code zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigeeinheit (28) oder sonstigen Auswerteeinheit ein elektronischer Addierer (3o) vorgeschaltet ist, dem die Abtastsignale (22,24,26) zugeführt werden.

2. Winkelschrittgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Codescheibe (1o) austauschbar ist.

3. Winkelschrittgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Codescheiben (1o, 12, 14) in einem einschrittigen Code codiert sind und daß zwischen die Codescheiben und den Addierer (3o) jeweils ein Wandler (16, 18, 2o) geschaltet ist, der den einschrittigen Code in den BCD-Code umwandelt.

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Postscheckkonto: Karlsruhe 76979-754 Bankkonto: Deutsche Bank AG Vlllingen (BLZ 69470039) 146332