DE2748320A1

DE2748320A1 - Gray-code-leser

Info

Publication number: DE2748320A1
Application number: DE19772748320
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Higuchi; Masami Yamanaka
Original assignee: Yamato Scale Co Ltd
Current assignee: Yamato Scale Co Ltd
Priority date: 1976-10-27
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1978-05-03
Also published as: JPS5355055A; DE2748320B2; FR2369749A1; US4146873A; DE2748320C3

Description

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10047 Dr.ν. B/E
JA-PA 51-129956
AT 27. Oktober 1976

Ydmato Scale Company, Limited 5-22, Saenba-cho, Akashi-shi, Hyogo-ken, Japan

Grav-Code-Leser

Die Erfindung betrifft einen Gray-Code-leser gemäß

dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gray-Code-Leser für einen Analog/Digital-Umsetzer, der sich besonders für die Umwandlung einer mechanischen Bewegung oder einer mechanischen Lageinformation in ein digitales elektrisches Signal eignet.

Der Gray-Code wurde bekanntlich u.a. entwickelt, um

die Lese- oder Konversionsfehler bei Analog/Digital-Umsetzern (A/D-Umsetzer) zu verringern, er wird häufig auch als einschrittiger Code, zyklischer Binärcode oder reflektierter Binärcode bezeichnet. Zwei Beispiele für solche Code sind in den folgenden Tabellen aufgeführt, in denen die Gray-Code-Wörter einer dezimalen Zahlenfolge entsprechen.

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r 3

Tabelle 1 Binärer Gray-Code

eWoKter

	Code _c	Code	ßrav-Code-WÖrter	:⁴£³i	2² ,	,2	0 0	Gray (	1	2^Ü i	P	dezimaler	10	θ	0	1°	Gray-Code
Dezimaler	?		2⁵ I	I 0 (	0 I	)	0 1	0 (		-odeWörter		0	2¹	0
	0		0 (	) 0 (	0 I	)	1 1	0 (			0	0	1
O	0		0 C	) 0 (	0 I	}	1 0	0 (		>^X	0	0	1	Paritäts-Bits
1	0		0 C	) 0 (	0	)	1 0	0 (		)	1	1	0	1
2	0		0 (	) 0	0		1 1	0 (		J	1	1	0	0
3	0		0 (	) 0	0		C 1	0		)	0	1	0	1
4	0		0 (	) 0	0		0 0	0		)	0	1	0	0
5	0		0 (	) 0	0		0 0	0		)	0	1	1	1
6	0		0 (	) 1	0		0 1	0			0	1	1	0
7	0		0 (	) 1	0		1 1	0			0	0	0	1
8	0		0 (	) 1	0		1 0	1			0	0	0	0
9	0		0 (	) 1	0		1 0	1			0	0	1	1
10	0		0 (	i 1 (	0	}	1 1	1			0	0	1	0
11	0		0 (	) 1 (	0	J	0 1	1			1	1	0	1
12	0		0 (	) 1 (	0	}	0 0	1			1	1	0	0
13	0		0 (	) 1 (	0	)	0 0	1. I		I	0	1	0	1
14	0		G (	1 {	0	3	0 1	1		I	0	1	0	0
15	0		0	1 (	0	)	1 1	1		I	0	1	1	1
16	0		0 1	I 1 (	0	)	1 0	1		3	1	1	• ο
17	0	0	I 1 (	)	1 0			3	0		1
18	0	0 1	I 1	I	1 1			3			0
19	0	0 1	I 1	I	0 1			3			1
20	0	0 ¹	I 1	I	0 0
21	0	0	I 1	I	0 0
22	0	0	I 0	I	0 1
23	0	0	I 0	I
24	0	0	Tabelle 2
25
					'aritäts-Bits
		2³
	0			1
Dezimaler	0			0
0	0			1
1	0			0
2	0			1
3	0			0
4	0			1
5	0			0
6	0			1
7	0			0
8	0			1
9	0			0
10	0			1
11	0			0
12	0			1
13	0			0
14	0			1
15	0			0
16	0		1
17			0
18			1
		0
	1
	0
	1
	0
























Binär codierter

10

3
3
3
3
3
D
3
0
0
D
D
0
0
0
0
0
0
0
0

8 8 9 18 8 8 8

0 0 1 ¹ * Λ« rPi gO/g$og

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Bei der Verwendung solcher Codesysteme in A/D Umsetzern verwendet man eine Codescheibe oder -platte, die beispielsweise eine zeilen- und spaltenweise Anordnung von Transparenten und opaken Rechtecken enthält, die entsprechend den Codewurtern oder - kombinationen in den obigen Tabellen angeordnet sind, wobei die transparenten bzw. opaken Rechtecke den Bits 0 bzw. 1 entsprechen. Pie Codescheibe ist in der Richtung der dezimalen Zahlenfolge entsprechend der zu erfassenden mechanischen Beweguno oder Lagekoordinate beweglich und zur Abtastung der verschiedenen Bits der Codewörter ist eine Anzahl von photoelektrischen Einrichtungen längs einer Zeile angeordnet. Auf Grund der Eigenschaften eines Gray-Codes ist die Anzahl der Bits, die sich beim übergang von einem Codewort zum nächsten Codewort ändern, der sogenannte Schrittabstand, ein Minimum, d.h. gleich 1. Selbst wenn die Abtastelementzeile auf die Grenze zwischen zwei benachbarten Codekombinationen zu liegen kommt, können also keine anderen Codekombinationen als diese benachbarten Codekombinationen gelesen werden, selbst wenn sich in dieser Situation ein Lesefehler ergibt. Beim Gray-Code-System wird auf diese Weise der Lesefehler so gering wie möglich gehalten.

sich

Das Gray-Code-System zeichnet/ zwar durch hohe Zuverlässigkeit beim Ablesen aus, es ist jedoch trotzdem anfällig gegen Lesefehler, die durch Staub und andere Verunreinigungen, wie Fasern, die auf der Codescheibe liegen, oder durch Ausfall von photoelektrischen Leseeinrichtungen verursacht werden. Es ist bekannt, daß solche Ablesefehler durch eine Paritätsprüfung festgestellt werden können. Beispielsweise kann die Codescheibe oder -platte zusätzlich mit Paritätsbits versehen sein, wie sie in den obigen Tabellen aufgeführt sind und die Paritätsbits können so gewählt sein, daß die Anzahl der 1-Bits in jeder Codekombination einschließlich des Paritätsbits ungerade ist. Wenn also die Paritätsprüfung eine gerade Anzahl von Einsen ergibt, zeigt dies daß ein Ablesefehler aufgetreten sein muß. Auch mit Paritätsprüfung lassen sich jedoch nicht in allen Fällen einwandfreie Ergebnisse erzielen, z.B. kann die Paritätsprüfung trotz richtiger Ablesung ein negatives Ergebnis liefern, wenn die Ablesung an der Grenze zwischen zwei Codekombinationen unsicher ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Gray-Code-Leser anzugeben, der mit Paritätsbits zu Erfassung von Ablesefehlern arbeitet, die durch Verunreinigungen und den Ausfall von Leseeinrichtungen entstehen und außerdem unrichtige Paritätsprüfungen der oben erwähnten Art. vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Gray-Code-Leser der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Gray-Code-Lesers.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Konzept, die

Paritätsprüfung zu unterbrechen, wenn die Abfühl elemente in einen bestimmten Bereich bei einer Grenze zwischen zwei Codekombinationen gelangen.

Ein Gray-Code-Leser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält also eine Codeplatte, die aus Bits bestehende Gray-Code-Muster trägt, und Lesevorrichtungen, die den Bits der Gray-Code-Muster eindeutig zugeordnet sind, sowie einen mit den Ausgängen der Lesevorrichtungen gekoppelten Decodierer zum Decodieren der abgelesenen Gray-Codes. Die Codeplatte trägt ferner Paritätsbits und Paritätsprüfungs-Steuerbits, die neben den Gray-Code-Mustern angeordnet sind. Die Paritätsprüfungs-Steuerbits bestehen aus ersten Bitdarstellungen, die sich über die jeweiligen Grenzen der Gray-Code-Muster erstrecken, und zweiten Bits, die die verbleibenden Bereiche zwischen den ersten Bits einnehmen. Ferner enthält ein solcher Gray-Code-Leser Paritätsbit-Lesevorrichtungen und Paritätsprüfungs-Steuerbit-Lesevorrichtungen, die entsprechend den Paritätsbits bzw. Paritätsprüfungs-Steuerbits angeordnet sind und diese Bits abzulesen gestatten. Mit den Ausgängen der Lesevorrichtungen für die Gray-Code-Muster und die Lesevorrichtung für die Paritätsbits ist eine Paritätsprüfschaltung gekoppelt, und mit dem Ausgang der Lesevorrichtung für die Paritätsprüfungs-Steuerbits ist eine Paritätsprüfungs-Steuerschaltung gekoppelt, welche beim Lesen eines der ersten Bits die Paritätsprüfung aussetzt.

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Im folgenden wi^d ein Au5iührungsbeispiol der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Im obcron Teil der Figur 1 ist eine Code-Platte 1 dargestellt, welche einen Groy-Codo-Teil 11, einen Paritätsbitteil 12 und einen Paritätsprüfung:»-Steuerbittei 1 13 enthält. In diesen Teilen sind die schraffierten Bereiche jeweils opak und entsprechen 1-Bits, während die weißen Teile transparent bind und Ü-Bits entsprechen. Die Gray-Code-Muster und Pdritätsbits entsprechen denen der Tabelle 1. Wie die Zeichnung ,?eigt, sind die Bitfelder in den Bereichen 11 und 12 durchgehend in Reihen und Spalten oder einer Schachbrettanordnung angeordnet, während die Anordnung der Bits im Bereich 13 hiervon etwas abweicht. Der Bereich 13 enthält nämlich schmale O-Bits 14, die sich jeweils über eine Grenze 15 zwischen zwei Gray-Code-Mustern erstrecken und O-Bits, die die zwischen den 1-Bits übrigbleibenden Bereiche 16 einnehmen.

Direkt hinter der Code-Platte 1 ist eine piezoelektrische Abfühleinrichtung 2 angeordnet, dip einen Grav-Code-Abfühlteil 21, einen Paritätsbitabfühlteil 22 und einen Par itätsprüfungs-Steuerbit-Abfiihl teil 23 enthält. Der Teil 21 enthält fünf photoelektrische Abfühlelemente, wie Photozellen, die Lichteintrittsfenster oder -spalte P4, P3, P2, PI bzw. PO aufweisen. Die Teile 22 unü 23 enthalten entsprechende Abfühlelemente mit entsprechenden Fenstern P bzw. P.. Die Fenster P4, P3, P2, P1 und PO liegen den Bits der Stellen 2⁴, 2 , Z², 2¹ bzw. 2° der Gray-Code-Muster des Gray-Code-Teils 11 gegenüber, während die Fenster P und P den Peritätsbits 12 bzw. Paritätsprüfungs-Steuerbits 13 gegenüberliegen. Um Ablesefehler so klein wie möglich zu halten, sollen die Fenster eine ganz bestimmte Breite d haben und auf einer geraden Linie liegen. Die Breite d soll ferner in der folgenden Beziehung zum Abstand D der Grenzen 15 der Codemuster und zur Breite W der 1-Bits 16 des Paritätsprüfungs-Steuerteils 13 stehen:

d = D - W

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Vor der Codeplatte 1 ist eine nichtdargestellte Lichtquelle angeordnet, die den vor den Fenstern liegenden Bereich der Codeplatte 1 gleichmäßig beleuchtet. Die einzelnen Abfühlelemente liefern entsprechende Ausgangssignale, wenn sie vom Licht der Lichtquelle getroffen werden.

Die Ausgangssignale der Abfühlelemente des Teiles 21 werden einer Decodierschaltung 3 und zusammen mit dem Ausgang des Abfühl elements des Teiles 22 einer Paritätsprüfungsschaltung 4 zugeführt. Das Ausgangssignal des Abfühl elementes des Teiles 23 wird einer Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung 5 zugeführt. Der Ausgang der Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung 5 wird der Paritätsprüfungs-Scbaltung 4 zugeführt und der Ausgang der Paritätsprüfungs-Schaltung 4 wird der Decodierschaltung 3 zugeführt. Der Ausgang der Decodierschaltung 3 wird einem Verbraucher zugeführt, z.B. einer Anzeigevorrichtung 6.

Bei Verwendung des Gray-Code-Lesers gemäß der Erfindung ist die Codeplatte 1 mit einem Bauteil eines Gerätes verbunden, dessen Lage oder Verschiebung zu messen ist, z.B. einem Hebel einer Federwage, so daß sich die Codeplatte mit diesem Bauteil entsprechend dessen Bewegung oder Verschiebung in der Zeichnung in Vertikalrichtung bewegt.

Wenn vor dem Fenster P des Paritätsprüfungs-Steuerbit-Abfühlteiles 23 ein Bitfeld des Werts 1 des Paritätsbit-Steuerteils t3 zu liegen kommt, liefert das Abfühlelement des Teiles 23 kein Ausgangssignal an die Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung 5 und diese spricht nicht an. Der Decodierer 3 und die Paritätsprüfungsschaltung 4 arbeiten in diesem Falle dann in normaler Weise entsprechend den Ausgangssignalen vom Gry-Code-Abfühlteil 21 und Paritätsbit-Abfühlteil 22. Der Decodierer 3 decodiert dann also das durch den Teil 21 der Abfühleinrichtung 2 abgelesene Gray-Code-Muster und die Anzeigevorrichtung gibt dann in einem Dezimalcode die entsprechende Verschiebung oder Lage an, während die Paritätsprüfungs-Schaltung 4 die Parität der Anzahl der 1-BHs in den Ausgängen der Teile 21 und 22 prüft und dem Decodierer 3 ein Signal zuführt, das dessen Arbeiten unterbricht, wenn die Parität gerade ist. Der Decodierer 3 wird also gesperrt

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und die Anzeigevorrichtung 6 liefert also keine Anzeige, wenn ein O-Bit durch Staub oder Verschmutzung df;s O-Bitfeldes oder durch den Ausfall eines .^Λ&- fühlelementes fälschlich als "1" gelesen wurde.

Wenn andererseits das Fenster P des Teiles 23 der Abfühleinrichtung 2 einem O-Bit 14 des Paritätsprüfungs-Stetierteil ·> 13 gegenüberliegt, liefert der Teil ?3 ein entsprechende Ausgangssignal an die Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung 5. Als Reaktion auf dieses Ausgangssignal liefert dann die Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung 5 ein Steuersignal an die Paritätsprüfungsschaltung 4, die diese sperrt. Während dieser Zeit wird dann also keine Paritätsprüfung durchgeführt und der angezeigte Wert kann einen Ablesefehler infolge von Staub oder anderen Verunreinigungen auf der Codeplatte 1 oder infolge eines defekten Abfühlelementes enthalten. Andererseits kann kein Fehler durch die Paritätsbits verursacht werden und ein etwaiger Ablesefehler würde nur eine Einheit ausmachen, da die Anzeige aus -schließlich aufgrund des Gray-Codes 11 erfolgt.

Da die Paritätsprüfung auch dann unterbrochen wird, wenn ein Teil des Fensters P des Teiles 23 unter ein O-Bit 14 zu liegen kommt, sieht es aus als ob die Fehlererkennungsfähigkeit des Gray-Code-Lesers unter das W/D-fache der Fehlererkennungsfähigkeit ohne die Steuerbits 13 herabgesetzt würde. Man kann diese Fehlererkennungsfähigkeit jedoch aufrecht erhalten, indem man den Decodierer 3 mit einer Schaltungsanordnung ausrüstet, welche das von der Paritätsprüfungsschaltung 4 zugeführte Signal zeitweilig festhält oder speichert. Da der 1-Bit-Bereich 16 notwendigerweise \or dem O-Bit-Bereich über das Fenster P läuft, wird ein während des Durchganges eines 1-Bit-Bereiches 16 festgestellter Fehler in dieser Halteanordnung gespeichert und der Decodierer 3 sowie die Anzeigevorrichtung 6 bleiben gesperrt, selbst wenn das Fenster P unter den O-Bit-Bereich 14 gelangt und die Paritätsprüfungsschaltung 4 durch die Steuervorrichtung 5 abgeschaltet wird. Die Halteanordnung muß selbstverständlich eine entsprechende Haltedauer gewährleisten. Diese Maßnahme ist besonders wirksam, wenn ein Abfühlelement ausfällt.

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Bei dem vorliegenden Gray-Code-Leser werden also alle

vorauszusehenden Ablesefehler vermieden. Der Gray-Code-Leser gemäß der Erfindung eignet sich daher besonders für A/D-Umsetzer von Präzisionsmeßgeräten, wie Waagen und dgl.

Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel läßt sich selbstverständlich in verschiedener Weise abwandeln, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. So kann man beispielsweise anstelle der beschriebenen photoelektrischen Abfühl einrichtung eine elektrische, magnetische, mechanische oder andere Abfühleinrichtung verwenden, wenn die Codeplatte geeignet ausgebildet wird. Besonders vorteilhaft sind magnetische Abfühl einrichtungen, da diese gegen auf der Codeplatte liegende Verunreinigungen, wie Staub und dgl., praktisch unempfindlich sind.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Ausgang der Pari tatsprüfungsschaItung 4 mit dem Decodierer 3 verbunden, er kann jedoch zusätzlich oder statt dessen mit einer eigenen Alarmvorrichtung gekoppelt sein, die einen sichtbaren jnd/oder hörbaren Alarm gibt, wenn ein Fehler festgestellt wird.

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eerseife

Claims

Patentansprüche

(9c

1^/Gray-Code-Laser mit einer Codeplatte, die aus Bits be -stehende Gray-Code-Muster traut, einer Abfühl vorrichtung für jedes Bit eines Gray-Code-Musters, und mit einem Decodierer, der mit den Ausgängen der Abflihl vorrichtungen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dai3 die Codeplatte (1) ferner Paritätsbits (1?) und Paritätspriifungs-Steur^bits (13) trägt, die neben den Gray-Code-Mustern (11) angeordnet sind, wobei die Paritätsprüfungs-Steuerbits aus ersten Bits (14), die sich über Grenzen (15) zwischen den Gray-Code-Mustern erstrecken, und zweiten Bits (16), die die zwischen den ersten Bits (14) verbleibenden Bereiche einnehmen, bestehen; daß ferner Abfühl vorrichtungen (22, 23) für die Paritätsbits (12) und die Paritätsprüfungs-Steuerbits (13) vorgesehen sind; daß die Ausgänge der Abfühl vorrichtungen (21, 22) für die Gray-Code-Muster (11) und die Paritätsbits (12) mit einer ParitätsprUfungsschaltung (4) gekoppelt sind; und daß mit dem Ausgang der Abfühl vorrichtung (23) für die Paritätsprüfungs-Steuerbits (13) eine Paritätsprüfungs-Steuervorrichtung (5) gekoppelt ist, die die Paritätsprüfung aussetzt, wenn die betreffende Abfühlvorrichtuncj eines der ersten Bits (14) wahrnimmt.
2. Gray-Code-Leser nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß zwischen der effektiven Breite (d) der Abfühl vorrichtung (23, Ρ_ς) für die Paritätsprüfungs-Steuerbits (13), die im wesentlichen gleich der effektiven Breite der Abfühl vorrichtungen für die Gray-Code-Muster und die Paritätsbits ist, im Abstand (D) zwischen den Grenzen (15) der Gray-Code-Muster und der Breite (W) der zweiten Bits (16) der Pari tätsprüfung*.-Steuerb its die folgende Bedingung erfüllt ist:

d^ D - W.

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