DE4028792A1 - Codierter winkelgeber - Google Patents

Codierter winkelgeber

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DE4028792A1
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Yoshi Kurosawa
Kazuo Yamaguchi
Seiichi Sato
Atsushi Ueda
Masami Matsumura
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Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
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Optec Dai Ichi Denko Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Winkelgeber zur Bestimmung des Drehwinkels einer Loch­ scheibe aufgrund eines dem Drehwinkel entsprechenden Winkelsignals und eines den 0°-Winkel angebenden Bezugssignals.
Einen optischen Winkelgeber hat man als Vorrichtung zur Bestimmung des Kurbelwellenwinkels eines Kraftfahrzeug­ motors verwendet, z.B. im Falle der Steuerung der Zündpunkteinstellung einer Zündkerze oder im Falle einer Änderung der Zündpunkteinstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors.
Der in Fig. 7 dargestellte optische Winkelgeber hat ein Code-Muster C1 zur Bestimmung des Drehwinkels und ein Code-Muster C2 zur Bestimmung einer Bezugslage, wobei die beiden Code-Muster in zwei konzentrischen Reihen auf einer Lochscheibe 1 angeordnet sind, so daß zwei Arten von optischen Impulssignalen entsprechend erzeugt werden.
Bei einem bekannten Winkelgeber wird Licht von zwei Lichtquellen 51, 52 über zwei lichtemittierende Licht­ leiter 53, 54 in die Code-Muster C1 und C2 entsprechend geleitet. Die von den Code-Mustern herausgelassenen optischen Impulssignale werden dann über zwei licht­ empfangende Lichtleiter 55, 56 gesandt und dann opto­ elektronisch durch zugehörige Lichtempfänger 57, 58 umgewandelt, wobei ein Winkelsignal S1 und ein Bezugs­ signal S2 erfaßt werden.
Zum Beispiel wird in einem Sechs-Zylinder-Motor ein Code-Muster C2 zur Beurteilung zugehöriger Zylinder gebildet, so daß das Bezugssignal S2 bei jeder 60°-Dre­ hung der Lochscheibe 1 herausgegeben wird. Die Zünd­ punkteinstellung wird in Abhängigkeit von der Anzahl der Impulse in dem Winkelsignal S1 nach der Eingabe der Impulse des Bezugssignals S2 gesteuert.
Die Welle der Lochscheibe 1 ist mit einer Kurbelwelle des Motors verbunden, während eine Steuervorrichtung 59, die mit elektronischen Einheiten zum Ansprechen auf Wärme oder Vibrationen, wie z.B. Lichtquellen 51, 52 und Lichtempfänger 57, 58, ausgerüstet ist, in einem Armaturenbrett des Fahrzeugführersitzes in genügendem Abstand vom Motor angeordnet ist, so daß sie gegen direkte Beeinträchtigung durch Wärme oder Vibrationen vom Motor geschützt ist.
Wenn jedoch die Lichtquellen 51, 52 und die Lichtempfän­ ger 57, 58 jeweils zu zweit angeordnet werden, müssen entsprechende optische Verbinder zur Verbindung der lichtemittierenden Lichtleiter 53, 54 und der licht­ empfangenden Lichtleiter 55, 56 vorgesehen sein. Dies erfordert die Bereitstellung eines genügend großen Raumes für die Unterbringungen der optischen Verbinder, wobei es schwierig ist, die Steuervorrichtung 59 in einem engen Armaturenbrett anzuordnen.
Es ist jedoch notwendig, zwei Reihen von Code-Mustern auf der Lochscheibe 1, und, entsprechend, zwei Reihen von optischen Systemen zur Gewinnung von zwei Arten von Informationen, nämlich durch das Winkelsignal und das Bezugssignal, vorzusehen. Dies erfordert jeweils zwei Lichtquellen 51, 52 und Lichtempfänger 57, 58, wobei es unmöglich ist, die Abmessungen der Verbindungsbereiche zu verringern.
Darüber hinaus wird bei Vergrößerung der Anzahl der Lichtquellen und Lichtempfänger die Anzahl der relevan­ ten Teile ebenfalls entsprechend vergrößert, wodurch die Montagearbeit aufwendig wird und die Herstellungskosten wachsen.
Es ist entsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen optischen Winkelgeber zu schaffen, mit dem zwei Arten von Informationen durch ein Winkelsignal und ein Bezugssignal aus einer Serie von optischen Impulssignalen erhalten werden können, wobei die Anzahl der Teile reduziert und die Kosten vermindert werden und wobei die Abmessungen der Verbindungsbereiche zwischen den Lichtleitern und der Steuervorichtung reduziert werden können.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen codierten Winkelgeber gelöst, bei dem ein Winkelsignal und ein den 0°-Winkel festlegendes Bezugssignal als optische Impulssignale in Abhängigkeit von dem Dreh­ winkel einer Lochscheibe herausgegeben werden und der Drehwinkel der Lochscheibe aufgrund des Winkelsignals und des Bezugssignals erfaßt werden, wobei der codierte Winkelgeber folgende Teile aufweist:
  • A) Eine Lochscheibe mit einem Code-Muster zur Erfassung eines Winkels und Herausgeben eines optischen Winkelsignals und einem anderen Code-Muster zur Erfassung einer Bezugslage und Herausgeben eines optischen Bezugssignals, wobei die beiden Code-Muster konzentrisch zueinander längs des Umfangs der Lochscheibe angeordnet sind, und
  • B) eine Steuervorrichtung mit
    einer Lichtquelle für die Zuführung von Licht zu jedem der Code-Muster und einen Lichtempfän­ ger zum Empfang von zwei Arten von optischen Impulssignalen, die von jedem der Code-Muster sich gegenseitig überlagernd herausgegeben werden, und zur Umwandlung dieser in elektri­ sche Impulssignale,
    einem Paar von Schwellenspannungserzeugern, von denen einer eine erste Schwellenspannung er­ zeugt, die kleiner ist als das Spitzenniveau des elektrischen Signals, wenn nur der Impuls für das Winkelsignal eingegeben wird, und der andere eine zweite Schwellenspannung erzeugt, die höher ist als das Spitzenniveau des elektrischen Signals, wenn nur der Impuls für das Winkelsignal eingegeben wird, und niedriger ist als das Spitzenniveau des elektrischen Signals, wenn sowohl das Winkelsignal als auch das Bezugssignal gleichzeitig eingegeben wer­ den,
    einem Paar von Signalverarbeitern, von denen einer das von dem Lichtempfänger herausgegebene elektrische Signal mit der von einem der Schwellenspannungserzeuger erzeugten ersten Schwellenspannung vergleicht, um die Ab­ wesenheit oder Anwesenheit des Winkelsignals als binäre "0" oder "1" zu beurteilen, und der andere das von dem Lichtempfänger herausgegebe­ ne elektrische Signal mit der von dem anderen der Schwellenspannungserzeuger erzeugten Schwellenspannung vergleicht, um die Abwesen­ heit oder Anwesenheit des Bezugssignals als binäre "0" oder "1" zu beurteilen, so daß das von dem Lichtempfänger herausgegebene Impulssignal in das Winkelsignal und das Bezugssignal getrennt wird.
Da in der vorliegenden Erfindung das getrennt von der Lochscheibe herausgegebene optische Winkelsignal und optische Bezugssignal sich gegenseitig überlagernd in den Lichtempfänger eingegeben werden, kann das auf diese Weise zusammengesetzte Signal durch einen einzigen Lichtempfänger anstelle der aus dem Stand der Technik bekannten und in Fig. 7 gezeigten zwei Lichtempfänger verarbeitet werden.
In dem Lichtempfänger werden die eingegebenen optischen Signale optoelektronisch in ein überlagertes elektri­ sches Signal umgewandelt, um eine zusammengesetzte Wellenform mit niedrigerem Spitzenniveau für einen Bereich, der nur das Winkelsignal enthält, und eine Wellenform mit höherem Spitzenniveau in einem Bereich, der das Winkelsignal in Überlagerung mit dem Bezugs­ signal von der Lochscheibe enthält, zu ergeben.
In dem Signalverarbeiter für das Winkelsignal wird dann, da die erste Schwellenspannung niedriger als das Spitzenniveau bei ausschließlicher Eingabe des Winkel­ signals eingestellt ist, die binäre "1" für das Winkelsignal als Vergleichsergebnis sowohl in dem Fall, daß nur das optische Winkelsignal herausgegeben wird, als auch in dem Fall erhalten, daß das optische Winkelsignal und das optische Bezugssignal gleichzeitig von der Lochscheibe herausgegeben werden.
In dem anderen Signalverarbeiter für das Bezugssignal wird, da die zweite Schwellenspannung höher als das Spitzenniveau bei ausschließlicher Eingabe des Winkel­ signals und niedriger als das Spitzenniveau bei gleich­ zeitiger Eingabe des Bezugssignals und des Winkelsignals eingestellt ist, das Signal für den Bereich mit einem Spitzenniveau, das höher ist als die zweite Schwellen­ spannung, als binäre "1" für das Bezugssignal erfaßt.
Auf diese Weise können selbst dann, wenn das Winkel­ signal und das Bezugssignal in einem einzigen Impuls­ signal überlagert sind, die Signalverarbeiter die Signale sicher trennen, wobei der Drehwinkel auf die aus dem Stand der Technik bekannte Art erfaßt werden kann.
Entsprechend dieser Maßnahmen ist nur ein einziges Paar aus einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger erfor­ derlich. Dadurch können die Abmessungen der Verbindungs­ bereiche zwischen den Lichtleitern und der Steuervor­ richtung und die Anzahl der Teile verringert werden, wodurch die Kosten gesenkt werden können.
Die Erfindung wird nachstehend in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen codier­ ten Winkelgebers,
Fig. 2(a)-(c) Darstellungen der Ausgangs-Wellenformen herausgegebener Impulssignale,
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels eines in der Erfindung verwen­ deten Verbinders,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen codierten Winkelgebers,
Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der in Fig. 4 gezeigten Scheibe,
Fig. 6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils einer Scheibe gemäß einem weiteren Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines codierten Winkelgebers nach dem Stand der Technik.
Fig. 1 erläutert zeichnerisch den Aufbau eines Ausfüh­ rungsbeispiels des erfindungsgemäßen codierten Winkel­ gebers, wobei die Fig. 2 (a)-(c) die Wellenformen der herausgegebenen Impulssignale grafisch zeigen.
Auf einer Lochscheibe 1 sind längs des Umfangs ein Code-Muster C1 mit lichtdurchlässigen Schlitzen zur Ausgabe optischer Impulssignale als Winkelsignale und ein Code-Muster C2 mit lichtdurchlässigen Schlitzen zur Ausgabe optischer Impulssignale als den 0°-Winkel der Lochscheibe 1 festlegende Bezugssignale und optischer Impulssignale zur Beurteilung vorgegebener Motorzylinder für jeden 60°-Winkel so angeordnet, daß die beiden Code-Muster konzentrisch zueinander sind.
Eine Steuervorrichtung 2 weist eine Lichtquelle 5, die Licht über lichtemittierende Lichtleiter 3 bzw. 4 zu den auf der Lochscheibe 1 angeordneten Code-Mustern C1 und C2 leitet, und einen Lichtempfänger 8 auf, der das von den Code-Mustern C1 und C2 herausgegebene optische Winkelsignal und optische Bezugssignal über licht­ empfangende Lichtleiter 6 bzw. 7 empfängt.
Der Lichtempfänger 8 ist dazu ausgelegt, die aus dem optischen Winkelsignal und dem opitischen Bezugssignal hergestellten optischen Impulssignale opto-elektronisch umzuwandeln, und ist so angeschlossen, daß die elektri­ schen Impulssignale nach der Umwandlung in einen Signalverarbeitungsbereich 9 zur Beurteilung des elek­ trischen Winkelsignals S1 durch eine binäre "0" oder "1" und in einen Signalverarbeitungsbereich 10 zur Beurtei­ lung des elektrischen Bezugssignals S2 durch eine binäre "0" bzw. "1" hineingegeben werden.
Ein Paar von Schwellenspannungs-Erzeugerschaltkreisen 9a und 10a sind an die Signalverarbeitungsbereiche 9 bzw. 10 angeschlossen.
Der Schwellenspannungs-Erzeugerschaltkreis 9a erzeugt eine Schwellenspannung V1 als erste Schwellenspannung, die geringer ist als das Spitzenniveau P1 im Falle, daß nur das Winkelsignal S1 hineingegeben wird. Ein Impuls mit einem Niveau höher als die Schwellenspannung V1 wird als "1" beurteilt als Vergleichsergebnis in dem Signal­ verarbeitungsbereich 9 für das Winkelsignal S1.
Weiterhin erzeugt der Schwellenspannungs-Erzeugerschalt­ kreis 9b eine Schwellenspannung V2 als zweite Schwellen­ spannung, die geringer ist als das Spitzenniveau P2 in dem Falle, daß der entsprechende Impuls für das Winkelsignal S1 und das Bezugssignal S2 gleichzeitig eingegeben werden, und die höher ist als das Spitzen­ niveau P1 im Falle, daß nur das Winkelsignal S1 eingegeben wird. Ein Impuls mit einem höheren Niveau als die Schwellenspannung V2 wird als "1" beurteilt als Vergleichsergebnis in dem Signalverarbeitungsbereich 10 für das Bezugssignal S2.
Dementsprechend können, wie in den Fig. 2(a) bis (c) gezeigt ist, Impulssignale, die das Winkelsignal S1 und das Bezugssignal S2 als Überlagerung aufweisen (Fig. 2 (a)), durch die Signalverarbeitungsbereiche 9 und 10 in das Winkelsignal S1 (Fig. 2(b)) und das Bezugssignal S2 (Fig. 2(c)) getrennt werden.
In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 11 ein mathemati­ scher Prozessor zur Berechnung des Drehwinkels durch Zählung der Anzahl der Impulse des Winkelsignals S1 unter Bezugnahme auf das Bezugssignal S2 bezeichnet.
In dem mathematischen Prozessor 11 werden zwei aufeinan­ derfolgende binäre Eingänge "1" für das Bezugssignal S2 als 0° beurteilt, wohingegen ein isolierter binärer Eingang "1" als ein Zylinder-Unterscheidungssignal, das bei jeder 60°-Drehung auftritt, beurteilt wird. Der Drehwinkel wird durch Zählung der Anzahl der Impulse in dem Winkelsignal S1 unter Bezugnahme auf das Bezugs­ signal S2 erfaßt.
Fig. 3 zeigt im Querschnitt einen Verbinder 12, der dazu verwandt wird, die lichtemittierenden Lichtleiter 3, 4 und die lichtempfangenden Lichtleiter 6, 7 mit der Lichtquelle 5 bzw. dem Lichtempfänger 8 zu verbinden, wobei eine Hülse 13 zum Anschluß der lichtemittierenden Lichtleiter 3 und 4 und eine Hülse 14 zum Anschluß der lichtempfangenden Lichtleiter 6, 7 so angeordnet sind, daß sie der Lichtquelle 5 bzw. dem Lichtempfänger 8 gegenüberliegen. Die Steuervorrichtung 2 ist mit den betreffenden Lichtleitern 3, 4, 6 und 7 durch Schraub­ verbindung zwischen einer Überwurfmutter 15 mit dem Gewindebereich 16a einer an der Steuervorrichtung befestigten Fassung 16 kollektiv verbunden.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben beschriebe­ nen Ausführungsbeispiels der Erfindung näher beschrie­ ben.
Das Code-Muster C1 zur Herausgabe des optischen Winkel­ signals und das Code-Muster C2 zur Herausgabe des optischen Bezugssignals sind auf der Lochscheibe 1 angeordnet. Die lichtemittierenden Lichtleiter 3 und 4, die Licht zu den Code-Mustern leiten, und die licht­ empfangenden Lichtleiter 6 und 7, die von je einem der Code-Muster C1 und C2 ein optisches Impulssignal empfangen, sind durch den Verbinder 12 kollektiv mit der Steuervorrichtung 2 verbunden.
Dies kann die Herstellung der Verbindung erheblich vereinfachen. Da außerdem nur ein Paar aus einer Lichtquelle 5 und einem Lichtempfänger 8 vorgesehen ist, ist es möglich, die Abmessungen des Verbinders 12 zu reduzieren, der leicht innerhalb eines beschränkten, engen Raumes in einem Armaturenbrett an die Steuervor­ richtung 2 angeschlossen werden kann.
Zur Erfassung des Drehwinkels einer Kurbelwelle wird das optische Winkelsignal von dem lichtempfangenden Licht­ leiter 6 herausgegeben, während das optische Bezugs­ signal von dem anderen lichtempfangenden Lichtleiter 7 herausgegeben wird. Beide Signale werden dann gegensei­ tig überlagert und in den Lichtempfänger 8 eingegeben. Dementsprechend hat die Wellenform des durch den Lichtempfänger 8 optoelektronisch umgewandelten Impuls­ signals ein höheres Niveau P2 in einem Bereich, wo die Spitzenbereiche überlagert sind, und ein niedrigeres Niveau P1 in dem Fall, daß nur das Winkelsignal, wie in Fig. 2(a) gezeigt, eingegeben wird.
Wenn dann das elektische Impulssignal in den Signal­ verarbeitungsbereich 9 für das Winkelsignal S1 bzw. in den Signalverarbeitungsbereich 10 für das Bezugs­ signal S2 eingegeben werden, werden das Winkelsignal S1 und das Bezugssignal S2, da die Werte der Schwellen­ spannungen V1 und V2 durch die Schwellenspannungs-Er­ zeugerschaltkreise 9a und 9b in Abhängigkeit von den Spitzenniveaus P1 und P2 entsprechend vorgegeben sind, voneinander getrennt und nach ihrer Beurteilung entweder als binäre "0" oder "1" entsprechend in den mathemati­ schen Prozessor 11 eingegeben.
Auf diese Weise können die beiden sich gegenseitig überlagernden Signale sicher durch nur einen Licht­ empfänger 8 erfaßt werden.
Obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel sich auf einen codierten Winkelgeber vom Transmissionstyp bezieht, ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen beschränkt, sondern erfaßt ebenso einen codier­ ten Winkelgeber vom Reflektionstyp.
Weiterhin ist es auch möglich, einen mit der Lichtquelle 5 verbundenen lichtemittierenden Lichtleiter durch eine in der Nähe der Lochscheibe 1 angeordnete optische Verzweigung aufzuteilen, um jedes der Code-Muster C1 und C2 zu bestrahlen. Auch ist es möglich, die jeweiligen von den Code-Muster C1 und C2 herausgegebenen optischen Impulssignale durch einen optischen Zusammen­ führungskanal zu einem lichtempfangenden Lichtleiter zu verbinden und den Lichtleiter an den Lichtempfänger 8 anzuschließen.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen codierten Winkelgebers dargestellt, während Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils desselben zeigt.
Teile oder Bereiche, die mit denen in Fig. 1 dargestell­ ten identisch sind, werden durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet, auf deren wiederholte Beschreibung im folgenden verzichtet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Reihe von Code-Mustern C0 mit einer Vielzahl von lichtdurchlässi­ gen Schlitzen 22, 22 ---, die jeweils bestimmte Abstände aufweisen, längs des Umfangs auf einer Lochscheibe 1 angeordnet.
Jeder der Schlitze 22, 22 --- ist mit einem optischen Dämpfungsfilm zur Reduktion der Lichttransmission ausge­ bildet, mit Ausnahme der besonderen Schlitze 22a, 22a ---, die in 60°-Invervallen zur Herausgabe eines Bezugssignals S2 ausgebildet sind.
Das Code-Muster C0 kann z.B. durch Aufdampfen von Chrom auf die Oberfläche der aus einer kreisförmigen Glas­ scheibe gefertigten Lochscheibe 1 hergestellt sein, um eine nicht transparente gesamte Oberfläche zu erreichen, wobei nur an den Stellen der Schlitze 22, 22 --- die Filmdicke des aufgedampften Chroms zur Bildung eines semitransparenten optischen Dämpfungsfilms reduziert ist. Weiterhin wird die Chromauflage an den Stellen der besonderen Schlitze 22a, 22a, --- nicht gebildet, so daß die Scheibe an diesen Stellen transparent bleibt.
Auf diese Weise wird ein optisches Impulssignal mit einem niedrigeren Spitzenniveau, das dem Winkelsignal S1 entspricht, durch die gewöhnlichen Schlitze 22, 22 --­ herausgegeben, während ein optisches Impulssignal mit einem höheren Spitzenniveau, das dem Bezugssignal S2 entspricht, durch die besonderen Schlitze 22a, 22a --­ herausgegeben wird. Die Signale werden als eine Serie von optischen Impulssignalen herausgegeben, in der Signale mit unterschiedlichen Niveaus gemeinsam vorhan­ den sind.
In der Steuervorrichtung 2 werden die elektrischen Impulssignale, die aus einer Überlagerung des Winkel­ signals S1 und des Bezugssignals S2 bestehen (Fig. 2(a)), in den Signalverarbeitungsbereichen 9 und 10 in das Winkelsignal S1 (Fig. 2(b)) und das Bezugs­ signal S2 (Fig. 2(c)) getrennt. Danach kann der Drehwinkel in dem mathematischen Prozessor 11 durch Zählung der Anzahl der Impulse in dem Winkelsignal S1 unter Bezugnahme auf das Bezugssignal S2 auf die gleiche Weise wie in dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel erfaßt werden.
Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen codierten Winkelgebers. In diesem Ausführungsbeispiel sind besondere Schlitze 32a, 32a --- zur Ausgabe des optischen Bezugssignals in radialer Richtung der Loch­ scheibe 1 länger ausgebildet, während andere Schlitze 32, 32 --- zur Ausgabe nur des Winkelsignals kürzer ausgebildet sind, um somit den Transmissionsgrad des hindurchgelassenen Lichtes zu verringern. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Unterschied zwischen den Spitzenniveaus der beiden Arten von Signalen dadurch erreicht, daß sich der Transmissionsgrad des Lichtes für die Schlitze 32 und 32a unterscheidet.
Auf diese Weise wird das optische Impulssignal mit einem niedrigeren Spitzenniveau von den kürzeren Schlitzen 32 herausgegeben, während das optische Impulssignal mit einem höheren Spitzenniveau, das das Winkelsignal und das Bezugssignal angibt, durch den längeren Schlitz herausgegeben wird.
Falls längs des Umfanges der Lochscheibe genügend Platz zur Verfügung steht, kann ein Unterschied im Trans­ missionsgrad des Lichtes auch dadurch erreicht werden, daß die Breite der Schlitze 32 und 32a unterschiedlich bemessen wird.
Bei einer Anwendung dieses Ausführungsbeispiels auf einen codierten Winkelgeber vom Refletionstyp kann ein Unterschied im Reflexiongrad des Lichtes zum Beispiel dadurch erreicht werden, daß die Oberfläche des längs des Umfangs der Lochscheibe 1 angeordneten lichtreflek­ tierenden Bereichs verschieden aufgerauht ist oder daß die zur Fläche der Lichtzuleitung ausgerichtete Fläche des lichtreflektierenden Bereichs verändert wird.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann die Anzahl der Lichquellen und der Lichtempfänger auf jeweils eine einzige bzw. einen einzigen verringert werden, da das Winkelsignal und das Bezugssignal aus dem die beiden Signale enthaltenden Impulssignal voneinander getrennt werden können. Dadurch werden sowohl die Kosten als auch die Abmessungen der Verbindungsbereiche zwischen den Lichtleitern und der Steuervorrichtung verringert, so daß die Steuervorrichtung innerhalb eines engen Raumes, wie z.B. einem Armaturenbrett, angeordnet werden kann.
Bezugszeichenliste
 1 Lochscheibe
 2 Steuervorrichtung
 3 lichtemittierender Lichtleiter
 4 lichtemittierender Lichtleiter
 5 Lichtquelle
 6 lichtempfangender Lichtleiter
 7 lichtempfangender Lichtleiter
 8 Lichtempfänger
 9 Signalverarbeitungsbereich
 9a Schwellenspannungs-Erzeugerschaltkreis
10 Signalverarbeitungsbereich
10a Schwellenspannungs-Erzeugerschaltkreis
11 mathematischer Prozessor
12 Verbinder
13 Hülse
14 Hülse
15 Überwurfmutter
16 Fassung
16a Gewindebereich
22 Schlitz
22a Schlitz
32 Schlitz
32a Schlitz
51 Lichtquelle
52 Lichtquelle
53 lichtemittierender Lichtleiter
54 lichtemittierender Lichtleiter
55 lichtempfangender Lichtleiter
56 lichtempfangender Lichtleiter
57 Lichtempfänger
58 Lichtempfänger
59 Steuervorrichtung
C₁ Code-Muster
C₂ Code-Muster
C₀ Code-Muster
P₁ Spitzenniveau
P₂ Spitzenniveau
S₁ Winkelsignal
S₂ Bezugssignal
V₁ Schwellenspannung
V₂ Schwellenspannung

Claims (5)

1. Codierter Winkelgeber, bei dem ein Winkelsignal und ein den 0°-Winkel festlegendes Bezugssignal als optische Signale in Abhängigkeit von dem Drehwinkel einer Lochscheibe herausgegeben werden und der Drehwinkel der Lochscheibe aufgrund des Winkelsignals und des Bezugssignals erfaßt wird, wobei der codierte Winkelgeber folgende Teile umfaßt:
  • A) eine kreisförmige Lochscheibe mit einem Code-Muster (C1) zur Erfassung eines Win­ kels und zur Herausgabe eines optischen Winkel­ signals S1 und ein weiteres Code-Muster (C2) zur Erfassung einer Bezugslage und Herausgabe eines optischen Bezugssignals (S2), wobei die beiden Code-Muster (C1, C2) zueinander konzentrisch längs des Umfangs der Lochscheibe (1) angeordnet sind, und
  • B) eine Steuervorrichtung (2) mit einer Lichtquelle (5) zur Zuführung von Licht zu jedem der Code-Muster (C1, C2) und einem Licht­ empfänger (8) zum Empfang von zwei Arten von optischen Impulssignalen, die von den Code-Mustern (C1, C2) erzeugt werden und sich gegenseitig überlagern, und zur Umwandlung der opti­ schen Impulssignale in elektrische Impulssignale (S1, S2),
    zwei Schwellenspannungs-Erzeugern (9a, 10a), von denen einer eine erste Schwellenspannung (V1), die kleiner ist als das Spitzenniveau (P1) des elektrischen Signals, wenn nur der Impuls für das Winkelsignal (S1) eingegeben wird, und der andere eine zweite Schwellenspannung (V2) erzeugt, die höher ist als das Spitzenniveau (P1) des elektri­ schen Signals, wenn nur der Impuls für das Winkelsignal (S1) eingegeben wird, und kleiner ist als das Spitzenniveau (P2) des elektrischen Signals, wenn sowohl das Winkelsignal (S1) als auch das Bezugssignal (S2) gleichzeitig eingegeben werden,
    zwei Signalverarbeitern (9, 10), von denen einer (9) das von dem Lichtempfänger (8) herausgegebene elektrische Signal mit der von dem einen Schwel­ lenspannungs-Erzeuger (9a) erzeugten ersten Schwellenspannung (V1) vergleicht und die Abwesen­ heit oder Anwesenheit des Winkelsignals (S1) als binäre "0" oder "1" beurteilt, und der andere (10) das von dem Lichtempfänger (8) herausgegebene elektrische Signal mit der von dem anderen Schwellenspannungs-Erzeuger (10a) erzeugten zwei­ ten Schwellenspannung (V2) vergleicht und die Abwesenheit oder Anwesenheit des Bezugssignals (S2) als binäre "0" oder "1" beurteilt, so daß das von dem Lichtempfänger (8) herausgegebene Impulssignal in das Winkelsignal (S1) und das Bezugssignal (S2) getrennt wird.
2. Codierter Winkelgeber, bei dem ein Winkelsignal und ein den 0°-Winkel festlegendes Bezugssignal als optische Impulssignale in Abhängigkeit von dem Drehwinkel einer Lochscheibe erzeugt werden und der Drehwinkel der Lochscheibe aufgrund des Winkelsignals und des Bezugssignals erfaßt wird, mit
einer Lochscheibe (1) mit einem Code-Muster (C0), die längs ihres Umfangs lichtdurchlässige Bereiche oder lichtreflektierende Bereiche aufweist, wobei die lichtdurchlässigen Bereiche oder die licht­ reflektierenden Bereiche außer bestimmten licht­ durchlässigen Bereichen oder bestimmten licht­ reflektierenden Bereichen zur Erzeugung des Be­ zugssignals so ausgebildet sind, daß der Trans­ missionsgrad oder Reflektionsgrad des Lichtes darin verringert ist,
wobei optische Impulssignale mit einem höheren Spitzenniveau, die das optische Winkelsignal und Bezugssignal enthalten, von den bestimmten licht­ durchlässigen Bereichen oder lichtreflektierenden Bereichen erzeugt werden, während optische Impuls­ signale mit einem niedrigeren Spitzenniveau, die nur das optische Winkelsignal enthalten, von den anderen lichtdurchlässigen Bereichen oder licht­ reflektierenden Bereichen erzeugt werden,
einem Signalverarbeitungsbereich (9), der dem Winkelsignal (S1), das auf dem durch opto-elektro­ nische Umwandlung des optischen Impulssignals erzeugte Impulssignal basiert, eine binäre "1" oder "0" in Abhängigkeit von der Anwesenheit oder Abwesenheit der Impulseingabe unabhängig vom Spitzenniveau zuordnet, und einem weiteren Si­ gnalverarbeitungsbereich (10), der dem Bezugs­ signal (S2) eine binäre "1" oder "0" in Abhängig­ keit von der Anwesenheit oder Abwesenheit der Impulseingabe bei einem höheren Spitzenniveau zuordnet.
3. Codierter Winkelgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein optischer Dämpfungsfilm auf die lichtdurchlässigen Bereiche aufgedampft ist mit Ausnahme der bestimmten lichtdurchlässigen Bereiche für die Herausgabe des Bezugssignals.
4. Codierter Winkelgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmten lichtdurchläs­ sigen Bereiche oder lichtreflektierenden Bereiche für die Herausgabe des Bezugssignals in radialer Richtung der Lochscheibe (1) länger ausgebildet sind, während die anderen lichtdurchlässigen Bereiche oder lichtreflektierenden Bereiche kürzer ausgebildet sind, und das Spitzenniveau aufgrund der unterschiedlichen Transmission oder Reflektion des durch die licht­ durchlässigen bzw. von den lichtreflektierenden Bereichen gesandten Lichtes verändert ist.
5. Codierter Winkelgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Signalverarbeitungs­ bereiche (9, 10) mit dem Lichtempfänger (8) zur opto-elektronischen Umwandlung der optischen Im­ pulssignale verbunden ist und so ausgelegt ist, daß
den vom Lichtempfänger (8) erhaltenen Impuls­ signalen eine "1" oder "0" durch Vergleich mit einer Schwellenspannung zugeordnet wird, die kleiner als das Spitzenniveau der Signale einge­ stellt ist,
die Schwellenspannung in dem Signalverarbeitungs­ bereich (9) für das Winkelsignal niedriger als das niedrigere Spitzenniveau eingestellt ist, während
die Schwellenspannung in dem Signalverarbeitungs­ bereich (10) für das Bezugssignal zwischen dem höheren Spitzenniveau und dem niedrigeren Spitzen­ niveau eingestellt ist, und
das von dem Lichtempfänger (8) ausgesandte Impuls­ signal von jedem der beiden Signalverarbeitungs­ bereiche (9, 10) in das Winkelsignal und das Bezugssignal getrennt wird.
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