DE3225756C2 - Vorrichtung zum Modulieren von Licht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Modulieren von Licht, insbesondere zum Anzeigen eines Indeximpulses für einen Drehmelder, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 29 52 106 A1 be­ kannt. Die dort beschriebene inkrementale Längen- oder Winkelmeßeinrichtung umfaßt eine Maßverkörperung mit einer inkrementellen Teilung und mindestens zwei Referenzmarken sowie einer diese Maßverkörperung abtastenden Abtastplatte, die Ablesefelder für die Teilung und die Referenzmarken aufweist. In dieser Druckschrift ist weiter ausgeführt, daß die Referenzmarken jeweils aus einer Gruppe von Markie­ rungsstrichen bestehen und daß bei ungleichen Abständen der Striche einer Strichgruppe ein besonders günstiger Signal­ verlauf erreicht wird.

Ein anderer Drehmelder dieser Art ist in der US 4 266 125 beschrieben. Bei einem solchen Drehmelder sind Indeximpulse erforderlich, um die Codierscheibe mit dem Drehmelder zu synchronisieren. Beispielsweise dient in dem genannten US-Patent die Anordnung gemäß Fig. 1 zur Erzeugung eines solchen Index­ impulses. Gemäß Fig. 2A, 2B moduliert ein Gegentaktsystem mit zwei Spuren 140, 150 auf einer Codierscheibe zusammen mit zwei im wesentlichen gleichen Schlitzen 200, 210 auf einer Phasenplatte zwei Lichtstrahlen seriell zur Abgabe von Signalen I und . Diese Signale I und werden gemäß Fig. 3B durch einen optischen Kom­ parator verglichen, und es wird gemäß Fig. 3A ein Indeximpuls er­ zeugt entsprechend den Signalen I und , welche gleiche Amplituden erreichen. Bei diesem Beispiel enthält eine Spur 140 auf der Codier­ scheibe einen lichtundurchlässigen Abschnitt, der von zwei licht­ durchlässigen Abschnitten umgeben ist, welche Bogenabmessungen haben, die gleich oder größer sind als die Bogenabmessung des lichtundurchlässigen Abschnittes, der im wesentlichen gleich dem­ jenigen der Schlitze 200, 210 auf der Phasenplatte ist.

In dem vorstehenden, für den Stand der Technik typischen Beispiel wird ein einziger radialer Schlitz verwendet, um das Signal I oder zu erzeugen und einen Indeximpuls abzuleiten. Bei einem einzigen Schlitz ist die Breite des Ausgangsimpulses gleich der radialen Breite dieses Schlitzes. Für ein hohes Auflösungsvermögen sollte der Schlitz so schmal wie möglich sein. Indessen hat ein schmaler Schlitz den Nachteil, daß er nur eine kleine Fläche enthält, die es jedoch schwierig macht, durch den Schlitz genügend Licht für Detektorzwecke hindurch zu bekommen.

Dieser Nachteil kann überwunden werden, indem mehrfache Abschnitte (bzw. Schlitze gemäß dem Stand der Technik) verwendet werden, um einen großen Bereich für die Lichtübertragung zu erhalten. Dabei wird zwar eine hinreichende Lichtmenge hindurchgelassen, aber es ergibt sich ein anderes Problem, nämlich ein ungewisses Trigger­ verhalten. Bei dem einfachsten Indexsystem wird ein Indeximpuls erzeugt, indem ein Abschnitt auf einer Phasenplatte zur Modulation des Lichtes verwendet wird, welches durch einen Abschnitt auf einer Codierscheibe hindurchgelassen wird, wenn diese aneinander vorbeifahren. Die erzeugte Kurvenform für ein derartiges System ist in Fig. 4C dargestellt. Diese Kurvenform wird von einem optischen Komparator erfaßt, der bei einem Schwellwert einen Impuls gemäß Fig. 4D abgibt. Wenn man lediglich mehrfache Abschnitte gemäß Fig. 5A verwendet, ergibt sich die Kurvenform gemäß Fig. 5B. Wenn eine Spur an der anderen vorbei gelangt, koinzidieren die mehrfachen Abschnitte auf der einen Spur progressiv mit denjenigen auf der anderen und erzeugen Nebenkeulen. Diese Nebenkeulen sind ersichtlich aus Fig. 5B. Wegen dieser Nebenkeulen besteht die Ge­ fahr einer falschen Triggerung, wenn entweder die Amplitude sich ändert, beispielsweise wegen Änderungen der Lichtquelle, oder die Empfindlichkeit des optischen Detektors sich ändert. Dieses ist ersichtlich aus den Komparatorausgangssignalen A und B in Fig. 5C. Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­ gabe zugrunde, eine Modulationsvorrichtung für Licht zu schaffen, welche hinreichend starke Lichtimpulse erzeugt und das Problem der Nebenkeulen und der Triggerunsicherheit wesentlich vermindert.

Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Erfindungsgemäß werden modulierte, hinreichend starke Lichtsi­ gnale erzeugt, indem mehrfach lichtübertragende Abschnitte in den Spuren angeordnet werden. Diese Abschnitte sind jedoch nicht gleich­ förmig auf der Codierscheibe und der Phasenplatte angeordnet, so daß die lichtübertragenden Abschnitte nur in nicht progressiver Weise fluchten. Mit anderen Worten werden die Abschnitte derart ungleich­ förmig angeordnet, daß die Nebenkeulen bei einer Übertragung mit Mehrfachabschnitten sehr herabgesetzt werden und ein im wesentlichen isolierter Indeximpuls erzeugt wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnungen erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen herkömmlichen Drehmelder mit einer Einrichtung zum Er­ zeugen von Indeximpulsen,

Fig. 2A eine Codierscheibe,

Fig. 2B Übertragungsabschnitte auf einer Phasenplatte zum Modulie­ ren des Lichtes, welches von der Codierscheibe der Fig. 2A übertragen wird zur Ableitung eines Indeximpulses,

Fig. 3A die Kurvenform eines Indeximpulses,

Fig. 3B die Signale I und , die in dem Beispiel gemäß Fig. 1 verwendet werden zum Erzeugen des Indeximpulses der Fig. 3A,

Fig. 4C die Kurvenform, die durch die Übertragungsabschnitte auf der Spur A (Codierscheibe) entsprechend Fig. 4A und auf der Spur B (Phasenplatte) entsprechend der Fig. 4B erzeugt wer­ den, wenn die Spuren aneinander vorbeigelangen,

Fig. 4D schematisch einen Indeximpuls, der von der Kurvenform ge­ mäß Fig. 4C bei einem optischen Triggerschwellwert abge­ leitet wird,

Fig. 5B die Kurvenform, welche durch mehrfache Übertragungsabschnitte erzeugt wird, die sich in gleichförmigen Abständen auf den Spuren A und B einer Codierscheibe bzw. einer Phasenplatte befinden, die aneinander vorbeigelangen,

Fig. 5A die Spuren für die Kurvenformen gemäß Fig. 5B,

Fig. 5C Triggerimpulse, aus welchen die Triggerungewißheit hervorgeht,

Fig. 6A ein Muster zur Lichtmodulation entsprechend der Erfindung,

Fig. 6B die resultierende Kurvenform der optischen Signale, wenn das Modulationsmuster gemäß Fig. 6A zur Modulation ver­ wendet wird,

Fig. 7A ein anderes Muster entsprechend der Erfindung,

Fig. 7B die sich ergebende Kurvenform,

Fig. 8 einen Indeximpuls, der gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form der Erfindung abgeleitet wird.

Gemäß Fig. 6A sind mehrfache Übertragungsabschnitte 61 einer Codier­ scheibe derart ungleichförmig ausgerichtet, daß bei der Modulation des übertragenen Lichtes durch entsprechende mehrfache Übertragungs­ abschnitte 62 einer Phasenplatte ein nicht progressiver Impuls 63 abgeleitet wird. Die resultierende Kurvenform 64 ist in Fig. 6B dar­ gestellt. Aus Fig. 7A folgt wiederum eine andere Art einer nicht gleichförmigen Anordnung der Übertragungsabschnitte 61, und die re­ sultierende Kurve 64 ist in Fig. 7B dargestellt.

Um die Nebenkeulen 65 weiter zu vermindern, die sich bei der Über­ tragung durch mehrfache Übertragungsabschnitte ergeben, kann eine weitere Übertragungsstrecke verwendet werden. Bei dieser Ausführungs­ form gemäß Fig. 8 ist eine zweite mehrfache Übertragungsstrecke 81, 82 parallel zur ersten sowohl auf der Codierscheibe als auch auf der Phasenplatte angeordnet. Die Übertragungsabschnitte für diese zusätz­ lichen Spuren 81, 82 sind jedoch derart angeordnet, daß die Codier­ scheibe und die Phasenplatte auf diesen zusätzlichen Spuren praktisch überhaupt kein Licht übertragen, wenn die Übertragungsabschnitte 61, 62 der primären Spuren exakt fluchten. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal 83 von den zusätzlichen Spuren ver­ glichen werden mit dem Ausgangssignal 84 von den primären Spuren, um einen Indeximpuls 85 zu erhalten und die Nebenkeulen 86 zu senken. Dieser Vergleich kann durch einen Gegentaktdetektor oder einen Dif­ ferenzdetektor erfolgen. Durch nicht gleichförmige Anordnung der nicht progressiven koinzidierenden Übertragungsabschnitte wird ein genau definierter Indeximpuls 85 erhalten.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Modulieren von Licht mit einer ersten Spur (61) mit nicht gleichförmig angeordneten, abwechselnd lichtdurchlässigen und nicht lichtdurch­ lässigen Abschnitten eines ersten Musters zum Modulieren von Licht und
einer relativ zur ersten Spur (61) bewegbaren zweiten Spur (62) mit nicht gleichförmig angeordneten, ab­ wechselnd lichtdurchlässigen und nicht lichtdurch­ lässigen Abschnitten eines zweiten Musters zum Modulieren des von der ersten Spur durchgelassenen Lichts, wobei das zweite Muster beim Passieren der beiden Spuren aneinander vorbei eine Stellung durchfährt, bei der es mit einem Teil des ersten Musters exakt fluchtet,
gekennzeichnet durch
eine dritte Spur (81) mit abwechselnd lichtdurch­ lässigen und nicht lichtdurchlässigen Abschnitten eines dritten Musters, welches parallel zur ersten Spur angeordnet ist, eine vierte Spur (82) mit abwechselnd lichtdurchlässigen und nicht lichtdurchlässigen Abschnitten eines vierten Musters, welches zur Modulation des von der dritten Spur (81) modulierten Lichtes parallel zur zweiten Spur ange­ ordnet ist, wobei die dritten und vierten Muster praktisch überhaupt nicht fluchten, wenn die ersten und zweiten Muster zumindest in etwa fluchten, und eine Einrichtung zum Vergleichen des modulierten Aus­ gangssignales der Abschnitte der vierten Spur mit dem Ausgangssignal der Abschnitte der zweiten Spur, wobei der Vergleich z. B. durch einen Gegentaktdetektor oder einen Differenzdetektor erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Abschnitte eine Vielzahl von Schlitzen in nicht gleich­ förmigen Abständen enthalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Abschnitte eine Vielzahl von Schlitzen enthalten, die nicht gleichförmig ausgerichtet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Spur (61, 81) kreisförmige Spuren auf einer Codierscheibe bilden und daß die zweite und vierte Spur (62, 82) kreisförmige Spuren auf einer Phasen­ platte für einen Drehmelder bilden.