DE2756199C3 - Drehwinkelcodierer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelcodierer.

Es gibt bereits seit langem die verschiedensten Drehwinkelcodierer, ohne daß diese allen Anforderungen in der Praxis gerecht wurden.

Z. B. ist ein optischer Zweidraht-Drehimpulsgcber bekannt geworden, der Drehbewegungen in elektronische Impulse umwandelt, indem Licht von einer Leuchtdiode über eine Drehscheibe mit auf einem Kreisbogen verteilten Schlitzen auf einen Foto-Transistor fällt.

Die mit diesem Drehwinkelcodierer erzielbare Winkelauflösung ist aber nur beschränkt

Es existieren auch Drehwinkelcodierer, die elekiro,; magnetisch, insbesondere mit magnetischen Inhomoge^ nitäten, arbeiten, indem zu beiden Seiten einer Drehscheibe mit magnetische Inhomogenitäten darstellenden weiteren Bohrungen ortsfeste Näherungsschalter vorgesehen sind. Auch bei diesen Drehwinkelcodierern ist die Genauigkeit beschränkt, und zwar bedingt durch relativ große Abmessungen der Öffnungen, um die Näherungsschalter zum Ansprechen zu bringen. Außerdem sind Näherungsschalter verhältnismäßig aufwendig einschließlich raumbeanspruchend.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen Drehwinkelcodierer der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau sehr genau arbeitet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch die Lehre nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

In diesem Zusammenhang sind noch bekannt (vgl. DE-Zeitschrift Elektronik. 1972, Heft 9, S. 306-308):

ein rotarisches Wegmeßsystem, bei dem eine Linearbewegung mit Hilfe von mechanischen Übertragungsgliedern (wie Zahnstange und Ritzel oder Gewindespindel und Mutter) in eine Kreisbewegung umgewandelt und letztere mit einem Drehgeber gemessen wird, der eine Art Winkelmesser ist, indem auf einer Welle eine Kreisscheibe mit einer Radialgitterteilung sit/i, die mit einer Abtasteinrichtung elektrisch abgelesen werden kann; und

codierte Maßstäbe, nämlich Maßstäbe mit bezifferter Teilung, bei der dann nicht gezählt, sondern direkt abgelesen werden kann, wobei ein derartiger Winkelmaßstab eine große Anzahl (/.. B. /wolf) von kreisförmi-)5 gen Spuren auf einer Kreisscheibe aufweisi. um sie in Winkelcodierern zu verwenden.

Im Gegensatz: dazu hat der erfindungsgemäße Drehwinkcleodierer nicht nur den erheblichen Vorteil, eine freie Codierung zu ermöglichen, d. h. in der •ίο Codierung frei zu sein, so daß ein Umcodieren entfallen kann, sondern auch den wesentlichen Vorzug, daß mit einer nur verhältnismäßig geringen Anzahl von Scnder-Empfänger-Paurcn eine sehr hohe Auflösung erzielt wird. z. B. (vgl. Anspruch 2) mit (18 + 10 =)28 Scnder-Empfänger-Paarcn eine Winkelauflösung von 2' . während sonst bei herkömmlicher Bauweise (360" : 2" =) 180 Scnder-Empfänger-Paare hätten erwartet werden dürfen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in so d^n Unteransprüchen enthalten.

Die Lehre des Anspruchs 3 sichert dabei ein sehnelies Ansteigen und Abfallen der Flanken der elektrischen Impulse, was die Signalverarbeitung erleichtert und damit die Auflösegenauigkeit erhöht.

Die Lehre des Anspruchs 8 erlaubt eine besonders übersichtliche Anzeige des jeweiligen Drehwinkels.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Scheibe des Drehwinkelcodierers;

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Gehäuse mit den Lichtempfängern; und

F i g. 3 in kleinerem Maßstab gegenüber F i g. I und 2 eine Seitenansicht des Gehäuses mit Anzeige-I.euchtfi5 dioden.

Eine Drehscheibe I trägt auf ihrem Umfang um 20 iiquidistantc radiale Schlitze 2. Auf einem im Vergleich zu den Schlitzen 2 kleineren Radius befinden sich zwei

kreisbogenförmige Schieber 3a und 36. die durch einen Stift 4a bzw. eine Schraube 4b in Langlöchern (ohne Bezugszeichen) der beiden Schieber 3a bzw. 3Z> verstellbar verbunden sind. Die beiden Schieber 3a und 3b begrenzen eine kreisbogenförmige Ö'fnung 5 in der Drehscheibe 1 zur genauen Festlegung des Winkelabstands und auch zur Vermeidung von Impulsüberschneidungen im 2°-Bereich, um die Signalverarbeitung zu erleichtern.

Fig. 2 zeigt an einem Gehäuse 10 radial äußere Lichtempfänger 11 und radial innere Lichtempfänger 12, denen entsprechend gegenüber Lichtquellen (nicht

gezeigt) mit gleicher Verteilung liegen.

Im übrigen wird wegen der Einzelheiten auf Fig. 1 und 2 selbst verwiesen.

F i g. 3 zeigt in kleinerem Maßstab eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Drehwinicelcodierers, und zwar des Gehäuses 10 mit durchgehender Welle 20, wobei an der dem Betrachter zugewandten Fläche zunächst eine obere Reihe von achtzehn Leuchtdioden wie 25. die aufeinanderfolgend aufleuchtend 20°,^0° usw. anzeigen, und eine untere Reihe von zehn Leuchtdioden wie 26. die fortlaufend 2°,4° bis 18" anzeigen, vorgesehen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Drehwinkelcodierer mit einer Drehscheibe, die mit Markierungen das von einem Lichtsender auf ihrer einen Seite zu einem Licht*mpfänger auf ihrer anderen Seite emittierte Licht beeinflußt, d a durch gekennzeichnet, daß die Markierungen öffnungen in der Drehscheibe (1) sind, die in zwei Gruppen zusammengefaßt auf Kreisbögen von unterschiedlichem Radius verteilt sind, und daß zwei Gruppen von entsprechend beabstandeten Sender-Empfänger-Paaren am Gehäuse des Drehwinkelcodierers auf entsprechenden Kreisbögei. angeordnet sind.

2. Drehwinkelcodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender-Empiänger(12)-Paare auf dem inneren Kreisbogen in einem Winkelabstand von je 20° angeordnet sind, wobei dieser Kreisbogen einen Vollkreis bildet, und daß die Sender-Empfänger(H)-Paare auf dem äußeren Kreisbogen entsprechend einem Winkelabstand von je 2° angeordnet sind, wobei der gesamte Winkelbereich 0° bis 18° beträgt (F i g. 2).

3. Drehwinkelcodierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen auf dem äußeren Kreisbogen unveränderliche radiale Schlitze (2) sind, und daß auf dem inneren Kreisbogen nur eine öffnung (5) vorgesehen ist, die zur genauen Festlegung des Winkelabstands und zur Vermeidung von Impulsüberschneidungen im 2°-Bereich in ihrer Länge verstellbar ist.

4. Drehwinkelcodierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der inneren, krcisbogcnförmig ausgebildeten Öffnung (5) durch kreisbogenförmige Schiebcr(3.i,3tyeinstellbar ist.

5. Drehwinkelcodierer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisbogenförmigen Schieber (3;i,3b)über Langlöcher mit der Drehscheibe (I) verbunden sind.

6. Drehwinkelcodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger Silizium-Fototransistoren mit linsenförmigem Fenster sind.

7. Drehwinkelcodierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsender GaAs-Leuchtdiodcn mit Strahlung im nahen Infrarot sind.

8. Drehwinkelcodierer nach einem der Ansprüche 2—7, dadurch gekennzeichnet, daß an der einen Fläche des Gehäuses (14) eine obere Reihe von 18 Leuchtdioden (25), die aufeinanderfolgend aufleuchtend 20°, 40" usw. anzeigen, und eine untere Reihe von 10 Leuchtdioden (26), die fortlaufend 2". 4" bis 18" anzeigen, vorgesehen sind (F i g. 3).