DE3149151A1

DE3149151A1 - "kodierer"

Info

Publication number: DE3149151A1
Application number: DE19813149151
Authority: DE
Inventors: George Douglas 93105 Santa Barbara Calif. Haville
Original assignee: BEI Electronics Inc
Current assignee: BEI Electronics Inc
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1981-12-11
Publication date: 1982-08-05
Also published as: IT1194126B; FR2496255B1; US4445112A; FR2496255A1; JPS57123496A; GB2089605A; CA1184306A; DE3149151C2; GB2089605B; JPH0254598B2; IT8125556A0

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kodierer nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Derartige Kodierer dienen der Erzeugung von elektrischen Signalen entsprechend eines mehrziffrigen Codewortes, das die Position und Bewegung einer drehbaren "Welle oder irgendeines anderen beweglichen Eingangsgliedes vorgibt. D^e vorliegende Erfindung ist insbesondere bei Winkelkodierern vom optischen Typ anwendbar, wobei eine rotierbare optische Codescheibe oder ein anderes Glied mit mehreren Spuren zur Modulation des Lichtes einer oder mehrerer Lichtquellen vorgesehen ist und das modulierte Licht in elektrische Signale durch Fotozellen in mehreren Spuren umgewandelt wird, wobei die Fotozellen zu mehreren Ausgangskanälen zur Lieferung eines mehrziffrigen Codewortes in Form von elektrischen' Signalen und in einigen Fällen auch zur Lieferung von Sinus- und Kosinus-Signalen zusammengefaßt sind. Derartige optische Kodierer umfassen eine oder mehrere Schaltkreisplatinen bzw. andere Module für die Verarbeitung der elektrischen Signale.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen neuen und verbesserten Kodierer der eingangs genannten Art anzugeben, der mehrere Platinen bzw. Module umfaßt, welche sinnreich zusammengesteckt werden, so daß viele unterschiedliche Konfigurationen des Kodierers durch Zusammenstecken eine Reihe von unterschiedlichen Modulen, die aus einer Gruppe von Standardmodulen ausgewählt werden, vorgegeben werden können. . ,

Auf diese Weise können eine große Vielzahl von Kodierern mit unterschiedlichen Eigenschaften sehr leicht hergestellt werden, indem eine Auswahl von Standardmodulen zusammenge-

baut wird. Beispielsweise kann die Anzahl der Ziffern in dem Ausgangs-Codewort entsprechend den Auflösungsanforderungen an den Kodierer ausgewählt werden. Darüber hinaus können verschiedene Codes, wie beispielsweise der Graycode, der natürliche Binärcode, der Binär/Dezimalcode usw. ausgewählt werden. Ferner kann eine Auswahl zwischen einem unsymmetrischen und einem abgeglichenen Ausgang getroffen werden. Zusätzlich kann eine Auswahl zwischen verschiedenen Ausgangsverbindern leicht getroffen werden.

Eine weitere spezielle Aufgabe liegt daln, einen neuen und verbesserten Kodierer der eingangs genannten Art zu schaffen, der Module aufweist, welche mit Buchsen und Stiften in einer sinnreichen Weise versehen sind, um elektrische Codesignale und ebenfalls die Spannungen und Steuersignale zwischen den Modulen zu übertragen,

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Kodierer vorgegeben, welcher umfaßt: ein Gehäuse, ein beweglich in dem Gehäuse gelagertes Kodierelement, einen auf dem Gehäuse angeordneten signalerzeugenden Modul mit signalerzeugenden Mitteln, die mehrere Signalkanäle für die Lieferung mehrerer die Position und Bewegung des Kodierelementes anzeigender elektrischer Signale aufweisen, mehrere auf dem Gehäuse in bezug auf den signalerzeugenden Modul gestapelte Schaltkreismodule, welche Mittel zur Verarbeitung der Signale von dem signalerzeugenden Modul umfassen, und mehrere auf den Modulen angeordnete

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Buchsen und Stifte, die ineinandergesteckt werden, um elektrische Verbindungen zwischen den Modulen herzustellen, wobei jeder Modul mehrere Standardpositionen zur selektiven Aufnahme der Buchsen und Stifte aufweist, die Module eine gemeinsame Verbindungsgruppe besitzen, die mehrere Standardpositionen umfaßt, um bestimmte, elektrische Verbindungen herzustellen, die sich gemeinsam zu bestimmten der gestapelten Module erstrecken, wobei die gemeinsame Verbindungsgruppe elektrische Verbindungen für die Spannungsversorgung bestimmter gestapelter Module umfaßt, und wobei die Module mehrere Signalkanalgruppen mit Positionen zur Aufnahme der Buchsen und Stifte zur Übertragung der elektrischen Signale zwischen den Modulen aufweisen und diese Signalkanalgruppen abwechselnd verwendet werden, um die Signale zu und von den Modulen zu übertragen.

Bestimmte Stifte und Buchsen sind vorzugsweise zu Stift/Buchsen kombiniert, welche in andere Buchsen eingesteckt werden und andere Stifte aufnehmen können, um Signale und Spannungen an die zugeordneten Module zu liefern, während sie gleichfalls Signale und Spannungen zu den benachbarten Modulen übertragen. <

Bestimmte Module können Signalmodifizierungsmittel umfassen, die eine Gruppe von Eingangsverbindungen und eine unterschiedliche Gruppe von Ausgangsverbindungen aufweisen, wobei die Signalkanalgruppen eine Signalkanalgruppe umfassen, welche Buchsen und Stifte zur Lieferung von EingangsSignalen an die Eingangs-Signalverbindungen aufweist und wobei die Signalkanalgruppen ferner eine andere Signalkanalgruppe umfassen, welche Buchsen aufweist, die an die Ausgangs-

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Signalverbindtmgen angeschlossen sind.

Die Module besitzen vorzugsweise die Form von Schaltungsplatinen, auf denen die Stifte und Buchsen in ausgewählten Positionen angeordnet sind.

Der Kodierer ist vorzugsweise vom optischen Typ, wobei das Kodierelement aus einem optischen Kodierglied mit mehreren Spuren für die Modulation des Lichtes von einer Lichtquelle besitzt und wobei die signalerzeugende Platine vorzugsweise die Form einer Fotozellenplatine aufweist, die Fotozellen in mehreren Spuren zur Aufnahme des von dem Kodierglied modulierten Lichtes besitzt. Die Fotozellen geben mehrere Signalkanäle vor, deren elektrische Signale die Position und Bewegung des optischen Kodiergliedes anzeigen. Die Fotozellenp3ä;ine umfaßt vorzugsweise mehrere Buchsen für die Aufnahme von Stiften der benachbarten Platine.

Die gemeinsame Verbindungsgruppe umfaßt vorzugsweise eine elektrische Verbindung für die Lieferung eines Steuersignales an bestimmte Platinen. Ein solches Steuersignal kann beispielsweise ein Torsteuersignal sein.

Es können eine Vielzahl von Platinen bzw. Modulen vorgesehen sein, die verschiedene Signalmodifizierungsmittel umfassen, beispielsweise eine Gruppe von Verstärkern für die Verstärkung der Signale, eine Gruppe von Gattern zur Schaltung der Signale, mehrere Logikelemente, ein System von Logikelementen zur Umwandlung der Signale zwischen dem Graycode und dem natürlichen Binärcode, Multiplizierer für die Multiplikation der Frequenz bestimmter Signale, oder Phasenteiler zur Phasen-

-' ίο -

unterteilung bestimmter Signale in Phasensignale.

Mehrere Bolzen können zwischen den gestapelten Platinen angeordnet sein, um deren gegenseitige Abstützung zu gewährleisten.

Der Kodierer kann einen Verbinder mit mehreren Kontakten umfassen, wobei eine der Platinen als Ausgangsplatine dient und die gemeinsame Verbindungsgruppe mehrere Buchsen auf der Ausgangsplatine und Mittel zur Verbindung der zuletzt erwähnten Buchsen mit bestimmten Kontakten des Verbinders umfaßt und wobei eine der Signalkanalgruppen mehrere Buchsen auf der Ausgangsplatine und Mittel zur Verbindung der zuletzt erwähnten Buchsen mit anderen Kontakten des Verbinders umfaßt.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen optischen Kodierer, der als erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel zu beschreiben sein wird;

Fig. 2 eine Endansicht des Verbinderendes des Kodierers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine der Platinen bzw. Module des Kodierers zur Veranschaulichung der Standardpositionen der Stifte und Buchsen, die verwendet werden, um Signale und Spannungen zwischen den verschiedenen Platinen des Kodierers zu übertragen;

Pig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht einer der Stift/Buchsen des Kodierers;

Fig. 5 eine vergrößerte Seitenansicht einer der Buchsen des Kodierers;

Fig. 6 eine vergrößerte teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht einer der Stift/Buchsen;

Fig. 7 ein schematisch.es Schaltungsdiagramm einer Fotozellenplatine, die ein Codewort mit elf Bit sowie Sinus- und Kosinus-Signale der nächst höheren Auflösungsordnung erzeugt;

Fig. 8 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer modifizierten Fotozellenplatine für die Erzeugung eines Codewortes mit dreizehn Bit;

Fig. 9 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Multiplizier-Schaltkreisplatine für die Frequenzmultiplikation der Sinus- und Kosinus-Signale mit dem Faktor 2;

Fig. 10 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Phasen- teilerplatine ₉ die Sinus- und Kosinus-Signale in phasenunterteilte Signale mit regelmäßigen Abständen von 22,5° unterteilt;

Fig. 11 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Logikplatine zur Umwandlung der phasengeteilten Signale in Signale höherer Ordnung;

Fig. 12 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Gatterplatine zur Durchhaltung der mehrziffrigen elektrischen Signale;

Fig. 13 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer liandlerplatine zur Umwandlung von Graycodesignalen in Signale im natürlichen Binärcode;

Fig. 14 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer zweiten modifizierten Wandlerplatine ähnlich derjenigen in Fig. 13,mit der Ausnahme, daß die beiden Gruppen von Signalkanälen zwischen dem Eingang und dem Ausgang umgekehrt sind;

Fig. 15 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Treiberplatine, welche Treiberverstärker zur Verstärkung der mehrziffrigen Codesignale umfaßt;

Fig. 16 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer zweiten modifizierten Treiberplatine ähnlich derjenigen in Fig. 15, mit der Ausnahme, daß die beiden Gruppen von Signalkanälen zwischen dem Eingang und dem Ausgang umgekehrt sind;

Fig. 17 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Spannungsversorgungsplatine;

Fig. 18a und 18b ein Verbindungsdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines Kodierers, der eine Fotozellenplatine und einen Ausgangsverbinder für die Erzeugung eines Graycodes mit dreizehn Bit aufweist;

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Fig. 19a und 19b ein Verbindungsdiagramm, für einen Kodierer gemäß einem v/eiteren Ausführungsbeispiel, der eine Fotozellenplatine, eine Wandlerplatine, eine Treiberplatine und einen Verbinder umfaßt und der der Erzeugung eines natürlichen zehn Bit-Binärcodes dient; und

Fig. 20a und 20b ein Verbindungsdiagramm für einen Kodierer gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,der eine Fotozellenplatine, eine Multiplizierplatine, eine Phasenteilerplatine, eine Logikplatine, eine Gatterplatine, eine ¥andlerplattine, eine Treiberplattine, eine Spannungsversorgungsplatine und einen Verbinder verwendet, um einen natürlichen Binärcode mit fünfzehn Bit zu erzeugen.

Fig. 1 zeigt einen Kodierer 30 für die Erzeugung eines mehrziffrigen Codewortes in Form von elektrischen Signalen entsprechend der Position oder BeAvegung eines Eingangsgliedes. Der dargestellte Kodierer ist ein Winkelkodierer des optischen Typs, obgleich die vorliegende Erfindung auch auf andere Arten von Kodierern anwendbar ist.

Gemäß Fig. 1 besitzt der optische Kodierer 30 ein Eingangsglied in Form einer drehbaren Welle 32, die durch Lager 34 und 36 in einem Gehäuse bzw. einem Rahmen 38 abgestützt ist. Der allgemeine Zweck des Kodierers 30 dient der Erzeugung elektrischer Signale, die die Position oder Bewegung der Welle 32 mit einem hohen Maß an Genauigkeit anzeigen. Der Kodierer 30 kann somit in einem Telemetriesystem für die elektrische Überwachung der Position oder Bewegung irgend-

eines drehbaren oder verschiebbaren Gliedes,mit dem die Welle 32 verbunden ist, verwendet werden.

Der optische Kodierer 30 besitzt ein bewegliches Codeglied, das als eine optische Kodierscheibe 40 dargestellt ist und das mit der mechanischen Eingangswelle 32 rotierbar verbunden ist. Die optische Codescheibe 40 kann einen bekannten geeigneten Aufbau aufweisen und sie äst vorzugsweise mehrspurig ausgeführt, wobei mehrere optische Codespuren 42 der Modulation von Licht entsprechend der Position bzw. Bewegung der Codescheibe 40 dienen. Derartige optische Codescheiben sind dem Fachmann wohlbekannt. Beispielsweise kann eine typische Codescheibe digitaler Art sein und aus transparentem Material,wie beispielsweise Glas, hergestellt werden, wobei mehrere konzentrische kreisförmige Spuren vorgesehen sind, die aufeinanderfolgende lichtundurchlässige und lichtdurchlässige Segmente oder Unterteilungen aufweisen. Auf diese Weise wird das auftreffende Licht durch die Spur moduliert, wenn die Scheibe gedreht wird. Die Anzahl der Unterteilungen oder Zyklen in den aufeinanderfolgenden konzentrischen Spuren können gemäß einem Binärcode gestaffelt sein. So kann beispielsweise die Anzahl der Zyklen oder Unterteilungen in den aufeinanderfolgenden Spuren durch 1,2, 4, 8, 16, 32 usw. vorgegeben sein. Die Unterteilungen geben daher eine aufeinanderfolgende Wertigkeit von 2 in der folgenden

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Weise vor-: 2 , 2 , 2 , 2r, 2 , 2r usw.. Die Codescheibe 40 kann so angeordnet sein, daß sie entweder Licht überträgt oder reflektiert. In einigen Fällen kann die Codescheibe 40 Sinus- und Kosinus-Spuren zusätzlich zu den digitalen Codespuren aufweisen. Die Sinus- und Kosinus-Spuren sind im .allgemeinen von höherer Auflösungs- oder Zyklusordnung.

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Beispielsweise können die optischen Codescheiben der vorstehend genannten Art den US-Patentschriften 3 618 074 und 3 710 375 entnommen werden.

Gemäß Fig* 1 wird die optische Codescheibe 40 durch eine Lichtquelle 44 in Form einer lichtemittierenden Diode beleuchtet. Eine Sammellinse 46 und eine Objektivlinse 48 sind angeordnet, um das Licht zu einer feinen Linie auf den Spuren 42 der Codescheibe 40 zu bündeln.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Kodierer 30 Fotodetektoren oder Fotozellen 50 in mehreren Kanälen zur Umwandlung des von den Codespuren 42 auf der Codescheibe 40 modulierten Lichtes in mehrere entsprechende elektrische Signale. Der Mehrkanal-Fotodetektor 50 ist dicht benachbart zu der optischen Codescheibe 40 angeordnet, um das von den Codespuren 42 modulierte Licht aufnehmen zu können.

Der Mehrkanal-Fotodetektor 50 ist gemäß Fig. 1 als eine Komponente auf einer Fotozellenplatine 52 angeordnet, die ihrerseits auf dem Gehäuse 38 angeordnet ist. Die Fotozellenplatine 52 erzeugt mehrere elektrische Signale, die ein veränderliches mehrziffriges Codewort definieren können und die die Winkelposition der Codescheibe 40 anzeigen. Die Signale von der Fotozellenplatine 52 können in einigen Fällen ebenfalls Sinus- und Kosinus-Signale umfassen.

Der Kodierer 30 gemäß Fig. 1 umfaßt ferner mehrere Schaltkreisplatinen für die Verarbeitung bzw. Modifizierung der Signale von der Fotozellenplatine 52. Sieben solche Schaltkreisplatinen 54, 56, 58, 60, 62, 64 und 66 sind in dem dargestellten Kodierer 30 vorgesehen. Die Platinen bzw.

Module 52-66 sind gemäß Fig. 1 zueinander gestapelt angeordnet. Bolzen 68 können verwendet werden, um eine mechanische Abstützung zwischen den gestapelten Platinen 52-66 zu erzielen. Im vorliegenden Fall werden drei solcher Bolzen 68 verwendet. Die Bolzen 68 können Abstandshülsen 70 zwischen aufeinanderfolgenden Platinen 52-66 umfassen.

Gemäß den Fig. 1 und 2 kann ein elektrischer Mehrkontakt-Verbinder 72 verwendet werden, um mehrere elektrische Verbindungen mit den Platinen bzw. Modulen 52-66 des Kodierers 30 und ebenfalls mit der Lichtquelle 44 herzustellen. Der Verbinder 72 ist auf einer Hülse 74 angeordnet, die die Platinen 52-66 umgibt und die von dem Gehäuse 38 entfernt werden kann. Die Hülse 74 besteht vorzugsweise.aus Metall, um eine elektrische Abschirmung der Platinen 52-66 vorzugeben.

Bei dem Kodierer 30 gemäß den Fig. 1-6 sind die verschiedenen Platinen bzw. Module 52-66 elektrisch miteinander durch Kontaktelemente verbunden, die ineinandergesteckt werden, so daß es äußerst leicht ist, die Platinen zusammenzumontieren. Darüber hinaus kann eine große Vielzahl von Platinen bzw. Modulen auswechselbar verwendet werden, um Kodierer mit unterschiedlichen Eigenschaften und Spezifikationen herzustellen. Die einzelnen Kontaktelemente können verschiedene Formen einnehmen. Gemäß den Fig. 4, 5 und 6 können die Kontaktelemente die Form von Stiften 76 und Buchsen 78 aufweisen. Andere Formen von männlichen und weiblichen Kontaktelementen können ebenfalls verwendet werden. Einige Buchsen 78 können die Form getrennter Elemente aufweisen, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, während andere Buchsen 78 mit Stiften 76 kombiniert werden können, um Stift/Buchsen 80 gemäß Fig. 4

zu bilden. Jede der Stift/Buchsen 80 besitzt an einem Ende einen Stift 76 und am anderen Ende eine Buchse 78, wobei dazwischen ein Abstandselement 82 angeordnet ist. Die Stifte 76, die Buchsen 78 und die Abstandselemente 82 können aus Metall hergestellt sein, so daß sie elektrisch leiten. Gemäß Fig. 6 können die Buchsen 78 mit federnden Fingern 84 ausgestattet sein, um die Stifte 76 aufzunehmen und festzuhalten.

Die verschiedenen Platinen bzw. Module 52-66 des Kodierers können mit einer großen Anzahl von Buchsen 78 und Stift/ Buchsen 80 versehen sein. Es versteht sich, daß die Buchsen 78 und die Stift/Buchsen 80 in Löchern angeordnet sind, die in den einzelnen Platinen 52-66 gebildet werden. Es ist erkennbar, daß jede Buchse 78 einen vergrößerten Kopf 86 aufweist, der auf einer Seite der Platinen 52-66 angreifen kann. Jede Buchse 78 besitzt eine Schulter 88, durch die sie in der Bohrung in einer der Platinen gehalten wird.

Gemäß Fig. 3 besitzt jede Platine bzw. Modul 52-66 eine große Anzahl von Standardpositionen, in denen die Buchsen 78 oder Stift/Buchsen 80 angeordnet sind. Im allgemeinen werden nur einige der Standardpositionen für eine bestimmte Platine verwendet. Bei dem Aufbau gemäß Fig. 3 gibt es 5¹? Standardpositionen für die Buchsen 78 und die Stift/Buchsen 80. Diese 55 Positionen sind mit A1 bis A21, B1 bis B13 und C1 bis C21 beziffert. Die 55 Positionen sind auf einem Kreis im Abstand angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Platinen bzw. Module 52-66 kreisförmig ausgebildet. Es versteht sich, daß Buchsen 78 oder Stift/Buchsen 80 an jeder der 55 Standardpositionen angeordnet sein können.

In Fig. 1 sind beispielhaft Positionen von einigen der Buchsen 78 und Stift/Buchsen 80 dargestellt. Es ist erkennbar, daß

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alle Buchsen 78 vom Wellenende des Kodierers 30 angewandt und zu dem Verbinderende hin gerichtet sind. Die Stifte 76 erstrecken sich zu dem Wellenende des Kodierers 30 und sie können in entsprechende Buchsen 78 der benachbarten Platinen eingreifen. Auf der Fotozellenplatine 52 werden nur Buchsen 78 verwendet. Auf den anderen Platinen 54-66 können jedoch sowohl Buchsen 78 als auch Stift/Buchsen 80 verwendet werden.

Zum besseren Verständnis der Verbindungen zwischen den verschiedenen Platinen 52-66 des Kodierers 30 ist es von Vorteil, bestimmte Einzelheiten der einzelnen Platinen zu beschreiben. Schematische Schaltungsdiagramme der Platinen 52-66 sind in den Zeichnungen dargestellt und sollen nunmehr beschrieben werden. Die Verbindungen zwischen den Platinen 52-66 sind in dem Diagramm bzw. der Tabelle gemäß den Fig. 20a und 20b dargestellt.

Die in Fig. 7 dargestellte Platine 52 ist eine Mehrkanal-Fotozellenplatine, die mehrere elektrische Signale entsprechend einem binären Codewort mit 11 Bit sowie Sinus- und Kosinus-Signale der nächst höheren Ordnung erzeugt.

Die in Fig. 9 dargestellte Platine 54 ist eine Frequenzmultiplizierplatine, die die Sinus- und Kosinus-Signale verwendet, um zusätzliche Sinus- und Kosinus-Signale mit der doppelten Frequenz der ursprünglichen Signale der Platine 52 zu erzeugen. Die 11 Bit-Digitalsignale werden einfach von der Platine 54 ohne Änderung übertragen.

Die Schaltkreisplatine 56 gemäß Fig. 10 ist eine Phasenteilerplatine, die die Sinus- und Kosinus-Signale mit doppelter Frequenz verwendet, um aus diesen Signalen sin 2x und cos 2x

der Platine 54 phasenunterteilte Signale mit Phasenwinkeln von 22,5°, 45°, 67,5°, 112,5°, 135° und 157,5° zu erzeugen. Die 11 Bit-Digitalsignale werden einfach ohne Änderung durch die Platine 56 übertragen.

Die Platine 58 gemäß Fig. 11 ist eine Logikplatine, die die phasenunterteilten Signale der Platine 56 kombiniert, um zwei zusätzliche Bits für das Codewort zu erzeugen. Die ursprünglichen 11 Bit-Digitalsignale werden durch die Platine 58 ohne Änderung einfach übertragen. Die elektrischen Ausgangssignale der Logikplatine 58 geben ein digitales Codewort mit 15 Bit vor, wobei der Gray-Code verwendet wird.

Die Platine 60 gemäß Fig. 12 ist eine Gatterplatine, die der Steuerung bzw. Verriegelung der 15 Bit-Signale aufgrund eines Steuersignales dient.

Die Platine 62 gemäß Fig. 14 ist eine Wandlerplatine, die die 15 Bit-Gray-Code-Signale in 15 Bit-Signale des natürlichen Binärcodes umwandelt.

Die Platine 64 gemäß Fig. 15 ist eine Treiberplatine zur Verstärkung der 15 Bit-Signale des natürlichen Binärcodes und zur Vorgabe von verstärkten Ausgangssignalen.

Die Platine 66 gemäß Fig. 17 ist eine Spannungsversorgungsplatine zur Erzeugung einer Spannungsversorgung mit +12 Volt und -12 Volt zusätzlich zu der Eingangsspannungsversorgung von +5 Volt. Die digitalen 15 Bit-Ausgangssignale werden von der Platine 66 ohne Änderung tibertragen und dem Ausgangsverbinder 72 über Leitungen 89 zugeführt.

Es sei in Erinnerung gerufen, daß jede der Platinen 52-66 55 Standardpositionen für die Verbindung von Buchsen 78 und Stift/Buchsen 80 aufweist. Die Platinen 52-66 umfassen eine gemeinsame Verbindungsgruppe 90 solcher Standardpositionen, wobei die Gruppe 90 für Buchsen 78 und Stift/Buchsen 80 verwendet wird, die eine gemeinsame elektrische Verbindung mit allen oder einigen der Platinen 52-66 vorgeben. Eine solche gemeinsame Verbindung kann die Spannungsversorgung und ein oder mehrere Steuersignale umfassen. Im allgemeinen werden diese Spannungsversorgungs- und Steuersignalverbindungen zu alfen oder einigen der Platinen geführt, um an diese die Spannung und die Steuersignale anzulegen.

Gemäß Fig. 17 umfaßt in Verbindung mit der Spannungsversorgungsplatine 66 die gemeinsame Verbindungsgruppe 20 Spannungsversorgungsverbindungen, die mit +5 Volt, Masse, +12 Volt und -12 Volt bezeichnet sind. Die gemeinsame Verbindungsgruppe 20 umfaßt ferner eine Steuersignalverbindung, die mit GATTER bezeichnet ist. Wie in Fig. 17 und ebenfalls in der Spalte SPANNUNGSVERSORGUNG in den Fig. 20a und 20b gezeigt, umfaßt die Spannungsversorgungsplatine 66 Stift/ Buchsen 80 in den Positionen A1, A21 und C1 für die Spannung von +5 Voltj in den Positionen B1, B13 und C21 für MASSE; in der Position A20 für +12 Volt; in der Position C2 für -12 Volt; und in der Position B6 für GATTER.

Die 55 Verbindungspositionen umfassen ferner zwei Signalkanalgruppen 92 und 94, die beispielsweise in Fig. 15 im Zusammenhang mit der Treiberplatine 64 dargestellt sind, die verschiedene Eingangs- und Ausgangsverbindungen aufweist. Die erste Signal-Kanalgruppe 92 gibt die Eingangs-

Verbindungen für die Treiberplatine 64 vor, während die zweite Signal-Kanalgruppe 94 die Ausgangsverbindungen für diese Platine vorgibt. Wie aus Fig. 15 und ebenfalls aus der Spalte TREIBER in den Fig. 20a und 20b hervorgeht, umfaßt die erste Signal-Kanalgruppe 92 Stift/Buchsen 80 in den Positionen A9, A4, A6, C18, A7, A5, C20, A3, C19, A2, C17, B11, C12, A13 und A14. Die zweite Signal-Kanalgruppe 94 umfaßt Buchsen 78 in den Positionen B7, C3, A18, C4, A17, A16, A12, A15, A11, A10, C5, C6, A19, B3 und B4.

Wie in Fig. 17 ini Zusammenhang mit der Spannungsversorgungsplatine 66 dargestellt, umfaßt die zweite Signal-Kanalgruppe 94 Stift/Buchsen 80, die die mehrziffrigen Digitalsignale durch die Spannungsversorgungsplatine 66 übertragen. Diese Stift/Buchsen sind in entsprechende Buchsen 78 der zweiten Signal-Kanalgruppe auf der Treiberplatine 64 eingesetzt. Die Buchsenkomponenten 78 der Stift/Buchsen 80 auf der Spannungsversorgungsplatine nehmen Leitungen auf, die mit entsprechenden Kontakten des Verbinders 72 verbunden sind. Derartige Verbinderkontakte sind in der Spalte VERBINDER in den Fig. 20a und 20b aufgelistet. Die Spalte VERBINDER listet ebenfalls die Verbinderkontakte auf, die mit den Stift/Buchsen 80 der gemeinsamen Verbindungsgruppe 90 verbunden sind und die Anschlüsse von +5 Volt, Hasse, +12 Volt, -12 Volt und GATTER umfaßt. Einer der Verbinderkontakte, der mit S bezeichnet ist, ist ebenfalls an eine Buchse 78 angeschlossen, die mit CG bezeichnet ist und der CHASSISMASSE entspricht, die an das Gehäuse 38 über die Bolzen 68 angelegt ist.

Wie zuvor erwähnt, zeigen die Fig. 7-17 schematische Schaltungsdiagramme verschiedener Module bzw. Platinen, die zusammengebaut werden können, um den Kodierer 30 und ver-

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schiedene andere ähnliche Kodierer vorzugeben. Es mag von Vorteil sein, zusätzliche Einzelheiten der Module bzw. Platinen zu beschreiben. Es versteht sich, daß die Module bzw. Platinen gedruckte Schaltungsplatinen sind, auf denen verschiedene Widerstände, Kondensatoren, integrierte Schaltkreise und andere Komponenten angeordnet sind. Die Platinen umfassen gedruckte Schaltkreise zur Vorgabe elektrischer Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten und ebenfalls zur Vorgabe von Verbindungen mit den Buchsen 78 und Stift/Buchsen 80.

Wie zuvor erwähnt, veranschaulicht Fig. 7 die Fotozellenplatine 52, welche die Mehrspur-Fotozelle 50 umfaßt. In diesem Fall besitzt die Fotozelle 50 14 Spuren, die in Fig. 7 beziffert sind und denen moduliertes Licht über 14 Spuren der optischen Codescheibe 40 zugeführt wird. Jede Spur der Fotozelle 50 weist einen Fotodetektor 100 auf, der zwischen einem +5 Volt-Anschluß und einem Ausgangskanal bzw. einer Leitung 102 angeordnet ist. Ein Lastwiderstand 104 ist zwischen jeder Leitung 102 und Masse angeordnet.

Eine der Spuren der Fotozelle 50,in diesem Fall die Spur 9, empfängt unmoduliertes Licht von einer transparenten Spur auf der Codescheibe 40, um ein Vorspannungs- bzw. Referenzsignal zu erzeugen, das verwendet wird, um irgendwelche Veränderungenⁿdem durch die Lichtquelle 44 erzeugten Lichtpegel auszugleichen. Gemäß Fig. 7 wird das Referenzsignal von der Leitung 102 der Reihe nach durch einenFolgeverstärker 106, ein variables Potentiometer 108 zur Verstärkungssteuerung, und einen weiteren Folgeverstärker 110 verarbeitet, dessen Ausgang an einen Ausgangskanal bzw. einen Anschluß 112 angeschlossen ist, auf dem die gewünschte Vor-

spannung bzw. ein Nullspannungspegel vorgegeben wird. Der Referenzkanal BRS-112 ist an eine Ausgangsbuchse 78 in der Standardposition C7 angeschlossen.

Gemäß Fig. 7 erzeugen die Spuren 7 und 8 der Fotozelle 50 die Sinus- und Kosinus-Signale mit einer Spurenauflösung

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von 2 . Die Sinus- und Kosinus-Signale von den Spuren 7 und 8 werden durch Folgeverstärker 114 und 115 verarbeitet, deren Ausgänge an Buchsen 78 in den Standardpositbnen A8 und C16 angeschlossen sind. Es sei in Erinnerung gerufen, daß die Position A8 ein Glied in der ersten Signalgruppe 92 bildet. Die Position C16 kann als ein gesondertes Glied der ersten Signalgruppe 92 angesehen werden. In Fig. 7 sind

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die Sinus- und Kosinus-Ausgangssignale mit sin 2 und

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cos 2 bezeichnet, um anzuzeigen, daß die Spurenauflösung dieser Signale 2 beträgt.

Gemäß Fig. 7 erzeugen die anderen Spuren 1-6 und 10-14 der Fotozelle 50 Digitalsignale mit einer Auflösung von 2 bis

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2 . Das Digitalsignal jeder dieser Spuren wird durch einen individuellen Triggerschaltkreis 116 verarbeitet, der einen Operationsverstärker 118 mit einer positiven Rückführung aufweist, um den Verstärker bistabil auszubilden. Der Verstärker 118 eines jeden Triggerschaltkreises 116 erhält eine Vorspannung von dem Referenzkanal 112 zugeführt. Jeder Triggerschaltkreis 116 erzeugt ein digitales Ausgangssignal in Form einer definierten Rechteckwelle mit genormter Größe, so daß der Ausgang des Triggerschaltkreises zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegelzustand entsprechend den Werten 1 und 0 hin- und herschaltet. Die Ausgangssignale der 11 Triggerschaltkreise 116 sind mit 2° bis 2'° bezeichnet und sie sind mit Buchsen 78 in den Positionen A9, A4, A6,

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C18, A7, A5, C20, A3, C19, A2 und C17 verbunden, die Glieder der ersten Signalgruppe 92 bilden.

Fig. 8 veranschaulicht eine modifizierte Fotozellenplatine 122, die die gleiche wie die Fotozellenplatine 52 in Fig. 7 ist, mit der Ausnahme, daß die Sinus- und Kosinus-Spuren mit den Spurnummern 7 und 8 durch zusätzliche Digitalspuren

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mit den Auflösungen 2 und 2 ersetzt sind. Zusätzliche Triggerschaltkreise 116 werden verwendet, um die zusätzlichen Digitalsignale zu verarbeiten. Die Ausgänge der zwei zusätz-

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liehen Triggerschaltkreise 116 sind mit 2 und 2 bezeichnet, um die Auf18sung der Spur anzuzeigen und sie sind in den Positionen A8 und C16 mit Ausgangsbuchsen 78 verbunden. Die Fotozellenplatine 122 gemäß Fig. 8 erzeugt somit ein digitales 13 Bit-Ausgangssignal, das entsprechend dem Graycode codiert ist.

Wie zuvor erwähnt, veranschaulicht Fig. 9 eine Multipliziererplatine 54, die die Frequenz der Sinus- und Kosinus-Eingangssignale sin χ und cos χ mit einem Faktor von 2 multpliziert, um Sinus- und Kosinus-Ausgangssignale sin 2x und cos 2x mit doppelter Frequenz zu erzeugen. Die Multipliziererplatine 54 umfaßt einen dual en Multiplizier schaltkreis 126_f der die Frequenz der Sinus- und Ko sinus-Eingangs signale multipliziert. Der Multiplizierschaltkreis 126 kann gemäß der älteren US-Patentanmeldung mit der Serial No. 202,166 vom 30,10.1980 ausgebildet sein, oder irgendeine andere bekannte Bauart aufweisen. Der Multiplizierschaltkreis 126 wird mit den Sinus- und Kosinus-Eingangssignalen sin χ und cos χ gespeist, die von der Fotozellenplatine 52 abgeleitet werden, wobei dies über Stift/Buchsen 80 geschieht, die in den Positionen A8 und C16 angeordnet sind. Die Signale sin χ und cos χ sind

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die gleichen wie die in Fig. 7 mit sin 2 und cos 2 bezeichneten Signale. Dem Multiplizierschaltkreis 126 wird ferner das Vorspannungssignal BRS zugeführt, wobei dies über eine Stift/Buchse 80 in der Position C7 geschieht.

Die Ausgänge des Multiplizierschaltkreises 126 liefern Sinus- und Kosinus-Signale mit doppelter Frequenz, die mit sin 2x und cos 2x bezeichnet sind und die Buchsen 78 in den Positionen A14 und C11 zugeführt werden. Der Multiplizierschaltkreis 126 liefert ferner ein invertiertes Ausgangssignal cos x, das einer Buchse 78 in der Position B9 zugeführt wird. Der Multiplizierschaltkreis 126 wird an Spannung von +12 Volt und -12 Volt durch die Buchsen 78 in den Positionen A20 und C2 gelegt, wobei diese Betriebsspannung von dem Spannungsversorgungsmodul 66 geaäß Fig. 17 abgenommen wird.

Gemäß Fig. 9 werden die digitalen Signalkanäle entsprechend den Spurenauflösungen 2° bis 2¹⁰ über die Multipliziererplatine 54 durch Stift/Buchsen 80 in den Positionen A9, A4, A6, C18, A7, A5, C20, A3, C19, A2 und C17 geführt, welche sich in den gleichen Positionen befinden, wie dies im Zusammenhang mit der Fotozellenplatine 52 in Fig . 7 der Fall war. Die aufgelisteten Stift/Buchsen 80 gemäß Fig. 9 greifen in die entsprechenden Buchsen 78 gemäß Fig. 7.

Es versteht sich, daß die Multipliziererplatine 54 gemäß Fig. 9 verwendet werden kann, um die Frequenz von irgendeinem Paar von Sinus- und Kosinus-Signalen zu multiplizieren. Zwei oder mehr Multipliziererplatinen 54 können hintereinander geschaltet werden, um gewünschtenfalls aufeinanderfolgende Stufen der Frequenzmultiplikation zu schaffen.

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Fig.10 veranschaulicht in der zuvor erwähnten Weise die Phasenteilerplatine 56, die die Phasen der Sinus- und Kosinus-Eingangssignale aufteilt, um Signale mit Zwischenphasen entsprechend den Phasenwinkeln von 22,5°, 45°, 67,5°, 112,5°, 135° und 157_f5° zu erzeugen. In diesem Fall erhält die Phasenteilerplatine 56 ihre Sinus- und Kosinus-Eingangssignale sin 2x und cos 2x von den Ausgängen der Multipliziererplatine 54 mittels Stift/Buchsen 80 in den Positbnen A14 und C11 zugeführt, wobei diese Stift/Buchsen in entsprechende Buchsen 78 der Multipliziererplatine eingreifen.

Bei dem Phasenteiler 56 gemäß Fig. 10 wird das Sinus-Eingangssignal sin 2x der Reihe nach durch ein veränderliches Potentiometer 130, einen Verstärker 132 mit negativer Rückführung und einen phaseninvertierenden Verstärker 134 verarbeitet. In gleicher ¥eise wird das Kosinus-Eingangssignal cos 2x der Reihe nach durch ein veränderliches Potentiometer 136, einen Verstärker 138 mit negativer Rückführung und einen phaseninvertierenden Verstärker 140 verarbeitet. Zu Abgleichzwecken werden veränderliche Vorspannungen über den Referenzkanal BRS-112 den Verstärkern 132 und 138 über die veränderlichen Potentiometer 142 und 144 zugeführt. Eine Vorspannung für die phaseninvertierenden Verstärker 134 und 140 wird an eine Leitung 146 durch einen Spannungsteiler 148 angelegt, der zwischen der Leitung +5 Volt und Masse angeordnet ist.

Bei dem Phasenteiler 56 gemäß Fig. 10 weist das Ausgangssignal de.s Phaseninverters 140 einen Phasenwinkel von 0° auf, während das Eingangssignal einen Phasenwinkel von 180° besitzt. Das Ausgangssignal des anderen Phaseninverters 134

•weist einen Phasenwinkel von 90 auf, "Während das Eingangssignal einen Phasenwinkel von 270° besitzt. Diese in vier Quadranten liegenden Spannungen werden einem Phasenteiler-Schaltkreis 150 zugeführt, der in Form eines Phasenteiler-Widers tands-Brückenschaltkreis es dargestellt ist, wobei in den vier Eckpunkten die vier Quadrantenspannungen zugeführt werden. Durch geeignete Auswahl der in dem Brückenschaltkreis verwendeten Widerstandswerte werden an den Abgriffen die Phasenteiler-Ausgangsspannungen mit den Winkeln 22,5°, 45°, 67,5°, 112,5°, 135° und 157,5° zusätzlich zu den Eingangsspannungen in den vier Quadranten erzeugt. Nur die Eingangsspannung unter dem Phasenwinkel von 0° wird als ein Ausgangssignal verwendet. Das Ausgangssignal unter dem Phasenwinkel von 45° wird in seiner invertierten Form verwendet und kann daher mit 2f5° bezeichnet werden.

Gemäß Fig. 10 werden die sieben Phasenteiler-Ausgangssignale durch sieben einzelne Triggerschaltkreise 16O verarbeitet, von denen jeder einen Verstärker 162 mit positiver Rückführung verwendet, so daß der Verstärker bistabil wird und ein wohldefiniertes Rechteckwellen-Ausgangssignal mit normierter Größe erzeugt. Somit wird das Ausgangssignal eines jeden Triggerschaltkreises 160 zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel entsprechend den Werten 1 und 0 hin- und hergeschaltet. Jeder Triggerschaltkreis 16O besitzt ein Paar von Eingangsanschlüssen, die an ein Paar von gegenüberliegenden Abgriffen an dem Phasenteiler-Brückenschaltkreis 150 angeschlossen sind. Die Eingänge der sieben Triggerschaltkreise 16O sind an geeignete Abgriffe angeschlossen, um Rechteckwellen-'· Ausgangssignale mit den Phasenwinkeln von 0°, 22,5°,

45° invertiert, 67,5°, 112,5°, 135° und 157,5° zu erzeugen, die Buchsen in den Positionen C12, A10, A11, B10, C14, C13 und C15 zugeführt werden. Es sei der Auflistung gemäß Fig.15 entnommen, daß die Positionen A10 und A11 zu der zweiten Signalgruppe 94 gehören. Die anderen Positionen B10, C14, C13, C15 und C12 können als Extrapositionen der zweiten Signalgruppe 94 angesehen werden. Die Triggerschaltkreise 160 gemäß Fig. 10 erhalten Vorspannungen von der Leitung 146 zugeführt.

Auf die Phasenteilerplatine 56 gemäß Fig. 10 folgt die Logikplatine 58 gemäß Fig. 11, der die Phasenteilersignale mit den ¥inkeln 22,5°, ^⁰, 67,5°, 112,5°, 135° und 157,5° mittels Stift/Buchsen 80 in den Positionen A10, A11, B10, C14, C15 und C13 zugeführt werden, wobei diese Stift /Buchsen .in entsprechend angeordnete Buchsen gemäß Fig. 10 eingesetzt werden. Die sechs Phasenteilersignale werden durch ein Logiksystem verarbeitet, das vier Exklusiv-ODER-Gatter 170, 172, 174 und 176 umfaßt. Insbesondere werden die Eingangssignale mit den Phasenwinkeln 55° und 135° dem Gatter 170 zugeführt, welches ein Ausgangssignal erzeugt, das mit η cos 4x bzw. 2 ^ bezeichnet ist und einer Buchse in der Position A13 zugeführt wird. Dies ist ein Rechteckwellen-Ausgangsägnal mit einer Frequenz entsprechend dem Vierfachen der ursprünglichen Kosinus-Frequenz der Fotozellenplatine 52 und der zweifachen Frequenz des Signales cos 2x von der Multipliziererplatine 54. Dieses Ausgangssignal entspricht einem direkten digitalen Ausgangssignal entsprechend einer Spuraa-

1"?
auflösung von 2 .

Gemäß Fig. 11 werden die mit 112,5° und 157,5° bezeichneten Eingangssignale den Eingängen des Gatters 172 zugeführt. Die mit 67,5° und 22,5° bezeichneten Eingangssignale werden den Eingängen des Gatters 174 zugeführt. Die Ausgangssignale der Gatter 172 und 174 werden den Eingängen des Gatters 176 zugeführt, welches ein Ausgangssignal erzeugt, das mit η cos 8x bzw. 2 bezeichnet ist und einer Buchse 78 in der Position A14 zugeführt wird. Dieses Signal stellt ein Rechteckwellen-Ausgangssignal mit der 8-fachen ursprunglichen Kosinus-Frequenz der Fotozellenplatine 52 und der 4-fachen Ausgangsfrequenz 2x von der Multipliziererplatine 54 dar. Dieses Ausgangssignal entspricht einem digitalen Ausgangs-

14 signal mit einer Spurenauflösung von 2

In der Logikplatine 58 gemäß Fig. 11 wird das mit cos χ bezeichnete und über eine Stift/Buchse 80 in der Position B9 empfangene Signal durch eine Diode 178, einen Lastwiderstand 180 und einen Triggerschaltkreis 182 verarbeitet, der ein Ausgangssignal liefert, welches mit η cos χ

11
bzw. 2 bezeichnet ist und das einer Buchse 78 in der Position B11 zugeführt wird. Dies ist ein Rechteckwellen-Signal mit der gleichen Frequenz wie das ursprüngliche Kosinus-Signal von der Fotozellenplatine 52, das einem

11 Digitalsignal mit einer Spurenauflösung von 2 entspricht.

Das Signal mit dem Phasenwinkel 0°, das in den Fig. 10 und

1?

11 mit η cos 2x bzw. 2 bezeichnet ist, wird über die Logikplatine 58 durch eine Stift/Buchse 80 in der Position C12 übertragen. Dieses Signal ist ein Rechteckwellensignal mit dem zweifachen der ursprünglichen Kosinus-Frequenz, welches

12 einem Digitalsignal mit der Spurenauflösung von 2 ent-

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spricht. Die ursprünglichen Digitalsignale, die mit 2 bis

10
2 bezeichnet sind, werden über die Phasenteilerplatine 56 gemäß Fig. 10 und die Logikplatine 58 gemäß Fig. 11 über Stift/Buchsen 80 in den Positionen A9, A4, A6, C18, A7, A5, C20, A3, C19, A12 und C17 geführt, die Mitglieder der ersten Signalgruppe 92 bilden, was aus der Auflistung gemäß Fig. 15 erkennbar ist. Die Ausgänge in den Positionen B11, C12, A13 und A14 sind ebenfalls Mitglieder dar ersten Signalgruppe 92. Somit sind sowohl die durchgeführten Ausgangssignale und die unabhängigen Ausgangssignale der Logikplatine 58 über Positionen geführt, die Mitglieder der ersten Signalgruppe 92 bilden. Die unabhängigen Eingangssignale der Logikplatine 58 werden an Positionen eingegeben, die Mitglieder der zweiten Signalgruppe 94 bilden.

Wie zuvor angezeigt, veranschaulicht Fig. 12 eine Gatterplatine 60, die die mehrziffrigen binären Signale verriegelt. Im vorliegenden Fall umfaßt die Gatterplatine 60 vier Quadropol-Gattermodule 190, die die Form von handelsüblichen integrierten Schaltkreisen aufweisen können. Die vier Gattermodule 190 bilden 16 Kanäle, von denen 15 verwendet werden, um die 15 Bit-Digital-Signale von der Logikplatine 58 zu verriegeln. Die Gattermodule 190 verriegeln die Digitalsignale aufgrund von Steuersignalen von der Gatterleitung 192, wobei diese Steuersignale über eine Buchse 78 in der Position B6 empfangen werden, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 17 erwähnt wurde. Bei der Gatterplatine °gemäß Fig. 12 werden die 15 Bit-Digitalsignale von der Logikplatine 58 über Stift/Buchsen 80 in den Positionen A9, A4, A6, C18, A7, A5, C20, A3, C19, A2, C17, B11, C12, A13 und A14 empfangen, die in entsprechende Stift/Buchsen 80 und Buchsen 78 auf der Logikplatine 58 eingesetzt sind. Alle diese Po-

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sitionen bilden Mitglieder der ersten Signalgruppe 92, wie dies in Fig. 15 aufgelistet ist. Die Gatter-Ausgangssignale für die Spuren 2 bis 2 werden Buchsen in den Positionen B7, C3, Al8, C4, A17, A16, A12, A15, A11, A10, C5, C6, A19,B3 und B4 zugeführt, welche alle Mitglieder der zweiten Signalgruppe 94 bilden, wie dies in Fig. 15 aufgelistet ist.

Fig. 13 veranschaulicht die Wandlerplatine 62, die verwendet wird, um die Binärsignale im Gray-Code in Signale im natürlichen Binärcode umzuwandeln. Die Wandlerplatine 62 umfaßt eine Kette von 16 Exklusiv-ODER-Gattern 200, wobei 14 dieser Gatter in dem 15 Bit-Kodierer 30 verwendet werden. Die anderen beiden Gatter 2OQ bilden SondeieLemente, durch die die Wandlerplatine 66 erforderlichenfalls in der Lage ist, 17 Bit zu behandeln.

In Fig. 13 sind die ersten 15 Eingangssignale mit 2 bis 2 bezeichnet, entsprechend der Spurenauflösung, wobei diese Eingänge mit der gleichen Bezeichnung den 15 Ausgängen der vorangehenden Gatterplatine 60 gemäß Fig. 12 entsprechen. Diese 15 Eingänge der Wandlerplatine 62 in Fig. 13 sind an Stift/Buchsen 80 in den Positionen B7, C3, A18, C4, A17* A16, A12, A15, AU, A10, C5, C6, A19, B3 und B4 angeschlossen. Diese Stift/Buchsen 80 sind in Buchsen 78 an den gleichen Positionen auf der Gatterplatine 60 eingesetzt. Diese Positionen bilden Mitglieder der zweiten Signalgruppe 94.

Bei der Wandlerplatine 62 gemäß Fig. 13 sind die ersten bei-

O 1

den Eingänge 2 und 2 an die Eingänge des ersten Gatters

200. angeschlossen. Der Ausgang des ersten Gatters 200 ist

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mit dem einen Eingang'des zweiten Gatters 200 der Kette verbunden. In gleicher Weise ist der Ausgang eines jeden anderen Gatters 200 mit dem einen Eingang des folgenden Gatters in der Kette verbunden. Die anderen Signaleingänge

ρ ία
2 bis 2 sind an die entsprechenden zweiten Eingänge des zweiten bis vierzehnten Gatters 200 in der Kette angeschlossen.

Die Wandlerp Haine 62 gemäß Fig. 13 besitzt 17 Ausgänge, von denen 15 bei dem 15 Bit-Kodierer 30 verwendet werden. In Übereinstimmung mit der Tabelle in den Fig. 20a und 20b sind diese 15 Ausgänge mit 2 bis 2 bezeichnet entsprechend der Wertigkeit des Ausgangswortes im natürlichen Binärcode mit 15 Bit. Die Bitwertigkeit des Wortes ist entgegengesetzt der Spurenauflösung, die bei der Bezeichnung der 15 Eingänge verwendet wurde. Somit ist beispielsweise die Spurenauflösung für das signifikanteste Eingangsbit mit 2 vorgegeben, während die Bitwertigkeit des Wortes für das

14

entsprechende signifikanteste Ausgangsbit durch 2 vorgegeben ist. Am anderen Ende der Folge beträgt die Spurenauflösung für das Eingangsbit mit der geringsten Wertigkeit 2 , während das geringstwertige Bit für das Wort mit 2 vorgegeben ist. Der erste Ausgang 2 ist direkt mit dem

O 13

ersten Eingang 2 verbunden. Der zweite Ausgang 2 ist mit dem Ausgang des ersten Gatters 200 in der Kette verbun-

12

den. Die anderen aufeinanderfolgenden Ausgänge von 2 abwärts bis 2 sind an die Ausgänge der aufeinanderfolgenden

Gatter in der Kette angeschlossen. Die 15 Ausgänge von 2 herunter bis zu 2 sind an Buchsen 78 in den Positionen A9, A4, A6, C18, A7, A5, C20, A3, C19, A2, C17, B11, C12, A13 .und A14 angeschlossen, die Mitglieder der ersten Signalgruppe 92 bilden.

Fig. 14 zeigt eine modifizierte Wandlerplatine 202, die der Wandlerplatine 62 in Fig. 13 mit der Ausnahme entspricht, daß die Eingangs- und Ausgangspositionen vertauscht sind. Somit bilden die Eingangspositionen der modifizierten Wandlerplatine 202 Mitglieder der ersten Signalgruppe 92,während die Ausgangspositionen Hitglieder der zweiten Signalgruppe 94 bilden. Bei der Herstellung verschiedener Kodierer werden die ersten und zweiten Signalgruppen abwechselnd zwischen bestimmten Platinen verwendet, so daß beide Arten von Platinen im Hinblick auf eine maximale Flexibilität und Austauschbarkeit erforderlich sind.

Wie zuvor erwähnt, veranschaulicht Fig. 15 die Treiberplatine 64, die 17 Treiberverstärker 210 umfaßt, wobei 15 dieser Verstärker bei dem 15 Bit-Kodierer 30 verwendet werden. Die Verstärker 210 können aus integrierten Schaltkreisen bestehen. Wie zuvor erwähnt, sind die Eingänge der Verstärker an Stift/Buchsen 80 an den zuvor aufgelisteten Positionen angeschlossen, die Mitglieder der ersten Signalkanalgruppe 92 bilden, wobei diese Stift/Buchsen 80 in entsprechende Buchsen 78 der Wandlerplatine 62 gemäß Fig. 13 eingesetzt werden können. Die Ausgänge der Verstärker 210 sind an Buchsen 78 in den zuvor aufgelisteten Positionen angeschlossen, die Mitglieder der zweiten Signalkanalgruppe 94 bilden. Die Eingangs- und Ausgangspositionen sind in Fig. 15 entsprechend der Bitwertigkeit des Wortes mit 2 bis 2 in Übereinstimmung mit dem Diagramm in den Fig. 20a und 20b bezeichnet.

Fig. 16 zeigt eine*modifizierte Treiberplatine 212, die mit der. Treiberplatine 64 in Fig. 15 mit der Ausnahme überein-

stimmt, daß die Eingangs- -und Ausgangspositionen vertauscht sind. Wie zuvor herausgestellt, ist es von Vorteil, diese zwei Arten von Treiberplatinen im Hinblick auf eine maximale Flexibilität und Nützlichkeit bei dem Zusammenbau verschiedener Kodierer vorzusehen.

Fig. 17 zeigt die Spannungsversorgungsplatine 66, welche einen handelsüblich erhältlichen integrierten Schaltkreis 220 umfaßt, durch den Versorgungsspannungen mit +12 Volt und -12 Volt aus einer Eingangsspannung von +5 Volt abgeleitet werden. Die Spannungsversorgungsplatine 66 weist eine Vielzahl von Stift/Buchsen 80 auf, die unverändert die elektrischen 15 Bit-Binärsignale durch die Platine übertragen. Derartige Stift/Buchsen 80 sind auf der Platine in den zuvor aufgelisteten Positionen der zweiten Signalkanalgruppe 94 angeordnet. Wie in dem Verbindungsdiagramm gemäß den Fig. 20a und 20b aufgelistet, greifen die Stift/ Buchsen 80 der Spannungsversorgungsplatine 66 in entsprechende Buchsen 78 auf der Treiberplatine 64 ein. Die Leitungen 89 der verschiedenen Kontakte des Verbinders 72 sind in entsprechende Buchsen 80 auf der Spannungsversorgungsplatine 66 eingesetzt.

Wie bereits erwähnt, ergeben die Fig. 20a und 20b zusammen ein vollständiges Verbindungsdiagramm für den 15 Bit-Kodierer gemäß Fig. 1. Die Positionen der Buchsen 78 und der Stift/Buchsen 80 sind in diesem Diagramm für alle Eingänge und Ausgänge aller Platinen 52-66 und ebenfalls für den Verbinder 72 in dem Kodierer 30 angegeben.

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Viele unterschiedliche Kodierer können durch Zusammenbau verschiedener Kombinationen von Platinen hergestellt werden. Unter Bezugnahme auf den 15 Bit-Kodierer gemäß den Fig. 20a und 20b können einige Module weggelassen werden, wenn weniger aufwendige Kodierer gefordert sind. Wenn ein 14 Bit-Kodierer gefordert ist, so kann die Multipliziererplatine 54 weggelassen werden. Wenn andererseits ein 16 Bit-Kodierer gefordert ist, so kann eine zweite Multipliziererplatine in Reihe zu der ersten Hultipliziererplatine 54 verwendet werden.

Wenn ein 13 Bit-Kodierer gefordert ist, so können die Phasenteilerplatine 56 und die Logikplatine 53 weggelassen werden. Wenn die Verriegelungsfunktion nicht gefordert ist, so kann die Gatterplatine 60 weggelassen werden. Wenn ein Ausgangssignal gemäß einem Gray-Code gefordert ist, so kann die Wandlerplatine 62 weggelassen werden. Wenn eine Verstärkung der Ausgangssignale nicht erforderlich ist, so kann die Treiberplatine 64 weggelassen werden. Wenn die Multipliziererplatine 54 weggelassen wird, so kann die Spannungsversorgungsplatine 66 ebenfalls weggelassen werden. Verschiedene Verbinder der unterschiedlichsten Art können gewünscht enf alls verwendet werden.

Die Fig. 18a und 18b geben ein Verbindungsdiagramm für einen sehr viel einfacheren 13 Bit-Kodierer mit einem direkten Gray-Code-Ausgangssignal vor. Dieser Kodierer umfaßt nur die modifizierte Fotozellenplatine 122 gemäß Fig. 8, die unter Verwendung des Gray-Codes ein digitales Ausgangssignal mit 13 Bit liefert. Das 13 Bit-Ausgangssignal wird direkt einem Verbinder zugeführt, der dem Verbinder 72 entsprechen kann.

Die Fig. 19a und 19b geben ein Verbindungsdiagramm für einen 10 Bit-Kodierer mit einem Ausgangssignal im natürlichen Binärcode vor. Dieser Kodierer verwendet die modifizierte Fotozellenplatine 122 gemäß Fig. 8, die ein Ausgangssignal mit 13 Bit im Gray-Code liefert, die modifizierte Wandlerplatine 202 gemäß Fig. 14 zur Umwandlung des Gray-Codes in einen natürlichen Binärcode und die modifizierte Treiberplatine 212 gemäß Fig. 16 sowie einen Verbinder ähnlich dem Verbinder 72. Die modifizierte ¥andlerplatine 202 und die modifizierte Treiberplatine 212 werden verwendet, da ihre Eingangs- und Ausgangs-Signalverbindungen in die Folge von Platinen passen. Somit sind die Buchsen 78 und Stift/Buchsen 80, die zwischen der Fotozellenplatine 122 und der Wandlerplatine 202 ineinandergreifen, in Positionen der ersten Signalkanalgruppe 92 angeordnet. Die Buchsen 78 und Stift/ Buchsen 80 zwischen der Wandlerplatine 202 und der Treiberplatine 212 sind an den Positionen der zweiten Signalkanalgruppe 94 angeordnet. Die Buchsen- 78 für die Ausgangssignale der Treiberplatine 212 sind an den Positionen der ersten Signalkanalgruppe 92 angeordnet. Der durch die Fig. 19a und 19b dargestellte Kodierer veranschaulicht die andere Verwendung der zwei Signalkanalgruppen 92 und 94 bei der Übertragung der Signale zwischen benachbarten Platinen.

Ein Kodierer für die Erzeugung eines mehrziffrigen Codewortes entsprechend der Position und Bewegung einer T,^relle oder irgendeines anderen beweglichen Gliedes unifaßt ein Gehäuse, eine Fotozellenplatine oder irgendeine andere signalerzeugende Platine, die auf dem Gehäuse angeordnet ist und eine Fotozelle oder irgendwelche anderen signalerzeugenden Mittel trägt. Mehrere Kanäle liefern mehrere elektrische Signale, die die Position und Bewegung des Kodiergliedes anzeigen. Eine Vielzahl von Schaltkreisplatinen ist auf dem Gehäuse gestapelt in bezug auf die . signalerzeugende Platine angeordnet. Die Schaltkreisplatinen umfassen Mittel für die Verarbeitung der Signale von den signalerzeugenden Mitteln und eine Vielzahl von Steckern und Stiften, die auf den Platinen angeordnet sind und ineinandergesteckt werden, um elektrische Verbindungen zwischen aufeinanderfolgenden Platinen herzustellen. Jede Platine besitzt eine Vielzahl von Standardpositionen für die selektive Aufnahme von Buchsen und Stiften, wobei die Platinen eine gemeinsame Verbindungsgruppe aufweisen, die eine Vielzahl von solchen Standardpositionen umfaßt, um bestimmte elektrische Verbindungen gemeinsam für die gestapelten Platinen vorzugeben. Die gemeinsame Verbindungsgruppe umfaßt elektrische Anschlüsse für die elektrische Spannungsversorgung der gestapelten Platinen. Die Platinen umfassen mehrere Signalkanalgruppen von solchen Standardpositionen, deren Buchsen und Stifte mehrere elektrische Signale zwischen den Platinen übertragen. Die Signalkanalgruppen werden abwechselnd verwendet, um Signale zu und von bestimmten Platinen zu übertragen. Bestimmte Stifte

und Buchsen sind vorzugsweise in Stift/Buchsen kombiniert, um in andere Buchsen eingesetzt zu werden und um andere Stifte aufzunehmen. Eine der Platinen kann signalmodifizierende Einrichtungen umfassen, wobei sie eine Gruppe von Eingangs anschluss en und eine unterschiedliche Gruppe von Aus gangs an sc-hlüssen aufweist. Eine Signalkanalgruppe kann Buchsen und Stifte für die Zuführung von Eingangssignalen zu den Eingangs-Signalanschlüssen aufweisen, während eine andere Signalkanalgruppe Buchsen umfassen kann, die an die Ausgangs-Signalanschlüsse angeschlossen sind. Die gemeinsame Verbindungsgruppe kann Stifte und Buchsen für die Zuführung eines Steuersignales,wie beispielsweise eines Gattersignales, an bestimmte Platinen umfassen.

Leerseite

Claims

Postlach 700&45

Schnscksnhofetraße 27

D-8QÖ0 Frankfurt am Main 70

Telefon (0611) 617079

9. Dezember 1981 GzH/Ra.

BEI Electronics, Inc., Santa Barbara, Kalifornien 93103/USA

Kodierer

Patentansprüche

1.jKodierer, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, ein bewegliches in dem Gehäuse gelagertes Kodierelement, einen auf dem Gehäuse angeordneten signalerzeugenden Modul mit signalerzeugenden Mitteln, die mehrere Signalkanäle für die Lieferung mehrerer die Position und Bewegung des Kodierelementes anzeigender elektrischer Signale aufweisen, mehrere auf dem Gehäuse in bezug auf den signalerzeugenden Modul gestapelte Schaltkreismodule, welche Mittel zur Verarbeitung der Signale von dem signalerzeugenden Modul umfassen, und mehrere auf den Modulen angeordnete Buchsen und Stifte, die ineinandergesteckt werden, um elektrische Verbindungen zwischen den Modulen herzustellen, wobei jeder Modul mehrere Standardpositionen zur selektiven Aufnahme der Buchsen und Stifte aufweist, die Module eine gemeinsame Verbindungsgruppe besitzen, die mehrere Standardpositionen umfaßt, um bestimmte elektrische Verbindungen herzustellen, die sich gemeinsam zu bestimmten der gestapelten Module erstrecken, wobei die gemeinsame Verbindungsgruppe elektrische Verbindungen für die Spannungsversorgung bestimmter gestapelter Module umfaßt, und wobei die Module mehrere Signalkanal-

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gruppen mit Positionen zur Aufnahme der Buchsen und Stifte zur Übertragung der elektrischen Signale zwischen den Modulen aufweisen und diese Signalgruppen abwechselnd verwendet werden, um die Signale zu und von den Modulen zu übertragen.

2. Kodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmte Stifte und Buchsen zu Stift/Buchsen kombiniert sind.

3. Kodierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der signalerzeugende Modul mehrere Buchsen zur Aufnahme von Stiften des benachbarten Moduls aufweist.

4. Kodierer nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Verbindungsgruppe eine elektrische Verbindung zur Zuführung eines Steuersignales zu bestimmten Modulen umfaßt.

5. Kodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Signalkanalgruppen eine Gruppe von Signalverbindungen zwischen den Signalausgängen eines der Module und den Signaleingängen des benachbarten Modules umfaßt und daß eine andere Signalkanalgruppe eine Gruppe von Signalverbindungen zur Übertragung der Ausgangssignale von den Ausgängen des zuletzt erwähnten Moduls umfaßt.

6. Kodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schaltkreismodule eine Gruppe von Eingangs-Signalverbindungen und eine unterschiedliche Gruppe von Ausgangs-Signalverbindungen umfaßt, daß der zuletzt erwähnte Modul Signalmodifizierungsmittel umfaßt,

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die zwischen den Eingangs-Signalverbindungen und den Ausgangs-Signalverbindungen zur Modifizierung der elektrischen Signale angeordnet sind, wobei eine der Signalkanalgruppen an die Eingangs-Signalverbindungen angeschlossene Signal-Übertragungselemente aufweist und eine andere Signalkanalgruppe mit den Ausgangs-Signalverbindungen verbundene unterschiedliche Signal-Übertragungselemente aufweist.

7. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel eine Gruppe von Verstärkern zur Verstärkung der Signale umfassen.

8. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel eine Gruppe von Gattern zur Durchhaltung der Signale umfassen.

9. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel Logikelemente umfassen.

10. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel ein System von Logikelementen zur Umwandlung der Signale zwischen einem Drehcode und einem natürlichen Binärcode umfassen.

11. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel einen Multiplizierer zum Multiplizieren der Frequenz bestimmter Signale umfassen.

12. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die .Signalmodifizierungsmittel einen Phasenteiler zur Unterteilung bestimmter Signale in phasenversetzte Signale umfassen.

13. Kodierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmodifizierungsmittel einen Dekodierer zur Umwandlung der Signale von einem Code in einen anderen Code umfassen.

14. Kodierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Module Signalniodifizierungsmittel mit einer Gruppe von Eingangsverbindungen und einer unterschiedlichen Gruppe von Ausgangsverbindungen umfaßt, daß die Signalkanalgruppen eine Signalkanalgruppe umfaßt, welche Buchsen und Stifte zur Zuführung von Eingangssignalen zu den Eingangs-Signalverbindungen aufweist, und daß die Signalkanalgruppen eine v/eitere Signalkanalgruppe umfassen, welche Buchsen aufweist, die an die Ausgangs-Signalverbindungen angeschlossen sind.

15. Kodierer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere sich zwischen den gestapelten Modulen erstreckende Bolzen, um eine Abstützung zwischen den Modulen zu gewährleisten.

16. Kodierer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Verbinder mit mehreren Kontakten, wobei die Module einen speziellen als Ausgangsmodul dienenden Modul umfassen, die gemeinsame Verbindungsgruppe mehrere Buchsen an dem Ausgangsmodul und Mittel zur Verbindung der zuletzt erwähnten Buchsen mit bestimmten Kontakten des Verbinders umfaßt, und wobei eine der Signalkanalgruppen mehrere der Buchsen an dem Ausgangsmodul und Mittel

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zur Verbindung der zuletzt erwähnten Buchsen mit anderen Kontakten des Verbinders aufweist.

17. Kodierer nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle in dem Gehäuse, wobei das Kodierelement ein optisches Kodierglied umfaßt, welches beweglich in dem Gehäuse gelagert ist und mehrere Spuren zur Modulation des Lichtes von der Lichtquelle aufweist, wobei die signalerzeugenden Mittel Fotozellen in mehreren Spuren zur Aufnahme des von dem Kodierglied modulierten Lichtes umfassen und wobei die Fotozellen mehrere Signalkanäle zur Lieferung mehrerer elektrischer Signale besitzen, die die Position und die Bewegung des Kodiergliedes anzeigen.

18. Kodierer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Module Schaltkreisplatinen umfassen.