EP0100346A1 - Digitaler längengeber - Google Patents

Digitaler längengeber

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Publication number
EP0100346A1
EP0100346A1 EP19830900702 EP83900702A EP0100346A1 EP 0100346 A1 EP0100346 A1 EP 0100346A1 EP 19830900702 EP19830900702 EP 19830900702 EP 83900702 A EP83900702 A EP 83900702A EP 0100346 A1 EP0100346 A1 EP 0100346A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensors
digital length
length encoder
substrate
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19830900702
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudi Redmer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VSR Martin Engineering GmbH
Original Assignee
VSR Martin Engineering GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VSR Martin Engineering GmbH filed Critical VSR Martin Engineering GmbH
Publication of EP0100346A1 publication Critical patent/EP0100346A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/25—Selecting one or more conductors or channels from a plurality of conductors or channels, e.g. by closing contacts
    • G01D5/251—Selecting one or more conductors or channels from a plurality of conductors or channels, e.g. by closing contacts one conductor or channel

Definitions

  • the invention relates to a digital length transmitter, in which a display or control means can be guided along a line-shaped structure and the change in state of the display or control means arising on the structure can be displayed.
  • Digital encoders of the type described are used to make mechanical movements displayable in digital form. Furthermore, controls or trackings, such as on machine tools, astronomical instruments or satellite reception antennas or similar devices, can be operated with the signals that trigger the display.
  • the jib must be brought into the zero position. However, if this cannot be reached due to the external conditions, then the absolute position of the boom can. can also no longer be determined.
  • the known absolutely working angle encoders avoid this disadvantage. You often determine the angular position using coded reticles.
  • the code commonly used for this is the GRAY code. This has advantages in the mechanical adjustment of the sensors scanning the code, because only one bit is changed for each change. The required mechanical adjustment accuracy can thereby be markedly reduced.
  • the GRAY code must first be converted into a machine-compatible code - such as a binary code or Sedezima code - if the digital value is to be further processed in terms of information technology.
  • a machine-compatible code - such as a binary code or Sedezima code - if the digital value is to be further processed in terms of information technology.
  • the graticule since the graticule has to be worked as precisely as possible, the effort required for the digi ta li si tion of a single axis of a device is not insignificant. In the usual applications, however, three or more axes predominantly have to be digitized.
  • the invention has therefore taken operational safety as its task.
  • the structure comprises a plurality of semiconductor sensors which can be controlled by external means and are arranged in a geometrical order on a substrate and are each provided with electrodes which are guided to the outside.
  • the respective control means is guided over the line of the controllable semiconductor elements to be referred to as the “sensor line”, which transmits the change of state caused thereby and then processes it further in terms of information technology.
  • the controllable semiconductor sensors are also referred to below as "lateral sensors”.
  • the geometric order of the lateral sensors is designed as an annular line.
  • the ring-shaped line can also be spiral. In addition to the circular movement, a radial movement must also be provided.
  • electronic switching elements are assigned to the semiconductor sensors.
  • These switching elements can be produced in a known manner as an integrated circuit on the substrate. This makes it possible to immediately convert the signals generated in the angle sensors into an EDP-compliant code, so that the completely coded signal can be removed from the external electrodes of the inventive angle encoder and immediately processed further using information technology.
  • the electrical leads to the semi conductor sensors and the electronic switching elements are expedient formed as a ring lines and arranged on the substrate.
  • the ring lines can be operated as bus lines.
  • the electronic switching elements can be assigned radially as well as arranged in the corners, each of which is delimited by two edges of the substrate and the annular line.
  • the substrate is integrally connected to a precision housing.
  • the encoder can be connected to the devices to be monitored and adjusted to them using the tools which are customary in mechanical engineering.
  • the substrate can expediently have an inner bore. This allows axes of rotation or pins to be guided through the angle encoder.
  • the semiconductor sensors can be tightly packed and arranged, for example, in rectangular areas.
  • a geometric transformation of the sensor surface is then expediently carried out. This is done in a simple manner in that each sensor is assigned one end of a light guide and the other ends of the sensors are brought into the required geometric order.
  • the rectangle of the silicon plate can be transformed into a circle suitable for angle measurement.
  • the lateral resolution is limited because there are limits to the bundling of the scanning magnetic field.
  • the design as a capacitively controlled MOSFET gate also results in a limited angular resolution.
  • lateral sensors designed as phototransistors, which are scanned by a well-focused light source.
  • laser diodes can be bundled into a light beam on the order of micrometers. As a result, resolutions of the order of micrometers or angular seconds can be achieved.
  • both components can be moved relative to one another.
  • they can also be arranged fixed in space, the scanning being carried out, for example, by a mirror on the movable part of the arrangement to be measured, which guides the light coming from the laser diode over the sensor line.
  • the light source can be integrated on the substrate.
  • Fig.1 a transmitter with an integrated light source
  • a substrate C is integrally connected to a precision housing B by a casting compound V.
  • the substrate C carries lateral sensors CF1 ... in an annular arrangement, which are scanned by a control means S, for example a light beam generated by a laser diode LD.
  • the scanning takes place via a wave mirror WS of a wave W running centrally to the substrate C.
  • the lines L1, L2 are individually discharged and connected to the electrical supply and signal lines L10, L20 ... These are led to the outside and connected to devices (not shown) for processing information signals.
  • the lateral sensors can be arranged in field C1, the supply and signal lines designed as ring lines in field C3, and a laser diode in field C4.
  • the elements are not shown because they can be easily adapted to any circuit task.
  • the field C2 can be used to hold integrated components that send bus-compatible information from the electronic signals to the. Transfer ring lines of field C3, from where they are led to the outside via lines L10, L20 ..
  • the housing B has a flat surface P and at least one edge K, which can be adjusted to the monitored device i st.
  • the substrate C has a hole CI.
  • This arrangement which is somewhat complex in the case of semiconductor wafers and can be produced more easily in the case of ceramic substrates, may be necessary if the rotary movement can only be supplied from one side.
  • the laser diode LD is arranged on the wave plate WP of the wave A to be measured and scans the lateral sensors CFi on the substrate C.
  • the semiconductor sensor CF3 which is assumed to be the photosensor, is struck by a measuring light beam, then the operational amplifier 0P3 becomes positive at its input E31 and its output A3. As a result, line LG1 becomes positive and thereby blocks operational amplifiers 0P2, 0P4 (and all other even-numbered operational amplifiers). The even-numbered photo sensors together with the line LG2 work accordingly.
  • Each of the photo sensors works in the manner described above, so that only ONE photo sensor and its associated operational amplifier is activated. This means that there is a unique code on lines L10, L20 ... The position of the measuring light beam can therefore be displayed absolutely. All elements of the circuit can be built on the substrate in an integrated manner in a known manner.
  • Fig. 4 shows a simple encoder for lateral movements using a rotary encoder.
  • a rack 150 is connected to a device 151.
  • the rack drives a gear wheel 152, which is connected in one piece to an angle encoder 153.
  • the scanning light beam S1 then generates the coded signal from the angle encoder 153.
  • Appropriate gear ratios Zi .., 154 .., further angle sensors 155 .. and further control means Si .. allow any technically desired length to be measured down to the micrometer dimension.
  • the phototransistors CFi ... are arranged in a rectangular area R.
  • a light guide LL1, LL2 .. is assigned to each semiconductor sensor and is optically closely coupled to it.
  • the other ends of the light guides are brought into a ring-shaped line and can therefore be used for angle measurement.
  • any other transformation of measuring surfaces is obviously also possible.
  • the control means S must be designed as a magnetic rod or metal rod and mechanically guided over the semiconductor sensors.
  • laterals sensors can also be selected without departing from the solution principle and other photosensitive sensors such as Hall generators or MOSFET gates with capacitive input for control or the like can be used.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

DIGITALER LÄNGENGEBER
Die Erfindung betrifft einen digitalen Längengeber, bei dem ein Anzeige-oder Steuermittel auf einer linienförmig angeordneten Struktur entlangführbar und die an der Struktur entstehende Zustandsänderung des Anzeige-oder Steuermittels arizeigbar ist.
Digitale Geber der bezeichneten Gattung werden verwendet, um mechanische Bewegungen in digitaler Form anzeigbar zu machen. Weiterhin können mit den die Anzeige auslösenden Signalen Steuerungen oder Nachführungen, wie beispielsweise an Werkzeugmaschinen, astronomischen Instrumenten oder Satellitenempfangsantennen oder ähnlichen Vorrichtungen betrieben werden.
Die bisher bekannten Geber werden entweder inkremental betrieben oder sie zeigen Länge, Drehwinkel und Drehrichtung absolut an.
Bei inkremental betriebenen Gebern wird von einem an sich beliebigen Referenzpunkt aus der Längen- oder Winkelzuwachs und die Längen oder Winkelabnahme fortlaufend gezählt. Solche Geber sind so genau wie Schrittweite des kleinsten Inkrements und sie sind preiswert herstellbar, weil die erforderlichen Zählwerke elektronisch mit vergleichsweise geringem Aufwand erstellt werden können. Ihr wesentlicher Nachteil ist der Verlust der Abso lut ste l lung, wenn das Gerät vorübergehend oder ungewollt stillgesetzt wird.
Eine ungewollte Stillsetzung kann dabei zu schwierigen Problemen führen.
Ist beispielsweise die Position eines Kranauslegers zu bestimmen und geht durch Spannungsausfall der ausgezählte Winkelwert verloren, dann muss der Ausleger in die Nullposition verbracht werden. Ist diese jedoch aufgrund der äusseren Gegebenheiten nicht erreichbar, dann kann die absolute Lage des Auslegers. auch nicht mehr bestimmt werden.
Aufgrund der dadurch entstehenden Unsicherheit werden für solche Anwendungen deshalb keine inkremental arbeitenden Geber verwendet.
Die bekannten absolut arbeitenden Winkelgeber vermeiden diesen Nachteil. Sie bestimmen die Winkellage häufig mittels kodierten Strichplatten.
Der üblich dafür verwendete Kode ist der GRAY-Kode. Di eser hat Vorteile bei der mechanischen Justierung der den Kode abtastenden Sensoren, weil für jede Änderung nur jeweils ein Bit geändert wird. Dadurch kann die erforderliche mechanische Justiergenauigkeit merkbar verringert werden.
Der GRAY-Kode muss zur Weiterverarbeitung jedoch erst in einen maschinengerechten Kode - etwa Binärkode oder Sedezi ma Ikode - überführt werden, wenn der Digitalwert informationstechnisch wei tervεra rbei tet werden soll. Da zudem die Strichplatte möglichst genau gearbeitet sein muss, ist der Aufwand, der zur Di gi ta li si erüng schon einer einzigen Achse einer Vorrichtung erforderlich ist, nicht unerheblich. Bei den üblichen Anwendungen müssen jedoch überwiegend drei und mehr Achsen digitalisiert werden.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Absolutgeber ist, insbesondere bei grösseren Anforderungen an die Genauigkeit, das relativ grosse Trägheitsmoment der Strichplatte. Dadurch entstehen bei hohen Beschleunigungen, wie sie häufig in rückgekoppelten Systemen auftreten, grosse dynamische Kräfte, die zur Zerstörung des Gebers führen können.
Es sind zum anderen auch Anordnungen von Fotosensoren in einer Zeile bekannt geworden, bei denen die Zeileninformation seriell abrufbar ist. Auch hier ist der Aufwand, um eine Absolutposition anzeigbar zu machen, beträchtlich, sodass dieses Mittel bisher dafür keine Anwendung gefunden hat.
Eine Vereinfachung der Handhabe und des Aufbaues von absolut arbeitenden Gebern sowie eine Erhöhung der
Bertriebssicherheit hat sich die Erfindung deshalb zur Aufgabe gemacht.
Sie löst diese Aufgabe dadurch, dass als Struktur mehrere durch äussere Mittel steuerbare Halbleitersensoren in geometrischer Ordnung auf einem Substrat angeordnet und mit jeweils nach aussen geführten Elektroden versehen sind.
Dadurch ist es möglich, die Geberanordnung sehr klein zu halten. Dabei wird das jeweilige Steuermittel über die als "Sensorlinie" zu bezeichnende Linie der steue rba ren Halbleiterelemente geführt, die dadurch verursachte Zustandsänderung nach aussen übertragen und dann informationstechnisch weiter verarbeitet. Die steue rba ren Halbleitersensoren werden in der Folge auch als "Lateralsensoren" bezeichnet.
Eine solche Anordnung stellt bereits für sich eine erhebliche Verbesserung der bekannten Geber dar, weil trotz kleiner Abmessungen keine mechanischen Genauigkeitsprobleme am Geber selbst auftreten. Die aus der Herstellung von Halbleiterchips bekannten fotochemischen, chemischen oder vakuumtechnischen Verfahren sind auch bei sehr kleinen Abmessungen derart genau, dass die mechanischen Anforderungen aus Maschinenbau und Konstruktion, die für den erf indungsgemässen Geber beispielsweise infrage kommen, ohne besonderen Aufwand herstel lungssei ti g erfüllbar sind. Dabei können die Sensoren auf Substraten aus HaIbleitermaterial unmittelbar integriert oder auf keramischen Substraten aufgebracht sein.
In einer besonders wichtigen ersten Ausbildung ist die geometrische Ordnung der Lateralsensoren als ringförmige Linie ausgebildet.
Dadurch wird ein einfach und in grossen Stückzahlen herstellbarer Winkelgeber ermöglicht. Das ist deshalb von besonderem Vorteil, weil Lateralbewegungen, etwa mit Zahnstangen-oder Schneckengetrieben, leicht in Drehbewegungen umgeformt werden können.
Sollen mehrfache Drehungen kodiert werden, kann die ringförmige Linie auch spiralig sein. Hierbei muss zusätzlich zur kreisförmigen noch eine radiale Bewegung vorgesehen sein.
In Weiterentwicklung der Erfindung sind den Halbleitersensoren elektronische Schaltelemente zugeordnet.
Diese Schaltelemente lassen sich in bekannter Weise als integrierte Schaltung auf dem Substrat erzeugen. Dadurch ist es möglich, die in den Winkelsensoren entstandenen Signale sofort in einen EDV-gerechten Kode umzurechnen, sodass an den Aussenelekt roden des erfindungsgemässen Winkelgebers das fertig kodierte Signal abgenommen und sofort informationstechnisch weiterverarbeitet werden kann.
Zweckmässig sind die elektrischen Zuleitungen zu den Halb lei tersensoren und den elektronischen Schaltelementen als Ri ng lei tungen ausgebildet und auf dem Substrat angeordnet. Die Ringleitungen können als Busleitungen betrieben werden.
Ist ein kreisförmiger Winkelgeber auf einem rechteckigen Substrat aufgebracht, können die elektronischen Schaltelemente sowohl radial zugeordnet, als auch in den Ecken angeordnet sein, die jeweils von zwei Kanten des Substrats und der ringförmigen Linie begrenzt sind.
Zum mechanischen Anschluss des Gebers an die jeweilige Vorrichtung ist der Substrat einstückig mit einem Präzis ionsgehäuse verbunden.
Dadurch kann der Geber mit den im Maschinenbau üblichen Werkzeugen mit den zu überwachenden Vorrichtungen verbunden und auf sie einjustiert werden.
Zweckmässig kann der Substrat bei Winkelgebern eine Innenbohrung aufweisen. Dadurch können Drehachsen oder Zapfen durch den Winkelgeber geführt werden.
Sollen andererseits möglichst kleine Si li zi umplät tchen verwendet werden, können die Ha Ib lei tersensoren dicht gepackt und beispielsweise in rechteckigen Flächen geordnet sein. Dann wird zweckmässig eine geometrische Transformation der Sensorfläche vorgenommen. Das geschieht in einfacher Weise dadurch, dass jedem Sensor das eine Ende eines Lichtleiters zugeordnet ist und die jeweils anderen Enden der Sensoren in die erforderliche geometrische Ordnung gebracht sind. So lässt sich beispielsweise das Rechteck des Si Liziumplättchens in einen zur Winkelmessung geeigneten Kreis transformieren.
Verschiedene Ausführungen von H a l b l e i t e r s e n s o r en s i nd möglieh. Sie können bei pi e Iswei se als Hallgeneratoren, als MOSFET-Gatter oder als Fototransistoren oder Fotodioden ausgebi Ldet sein.
Mit Lateralsensoren, die den HALL-Effekt verwenden, ist die Lateralauflösung begrenzt, weil der Bündelung des abtastenden Magnetfeldes Grenzen gesetzt sind.
Auch die Ausbildung als kapazitiv angesteuertes MOSFET-Gatter ergibt eine begrenzte Winkelauflösung.
Höhere Längenauflösungen lassen sich mit als Fototransistoren ausgebildeten Lateralsensoren erreichen, die durch eine gut gebündelte Lichtquelle abgetastet werden. Beispielsweise können Laserdioden zu einem in der Grössenordnung von Mikrometern feinen Lichtstrahl gebündelt werden. Dadurch sind Auflösungen in der Grössenordnung von Mikrometern bzw von Winkelsekunden erreichbar.
Bei einer Geberanordnung, die aus dem Lateralgeber und dem abtastenden Steuermittel besteht, können beide Komponenten relativ gegeneinander bewegt werden. Sie können aber auch raumfest angeordnet sein, wobei die Abtastung etwa durch einen Spiegel auf dem beweglichen Teil der zu vermessenden Anordnung erfolgt, der das von der Laserdiode ausgehende Licht über die Sensorlinie führt.
Im letzteren Falle kann die Lichtquelle auf dem Substrat integriert sein.
In der Zeichnung, anhand derer die Erfindung näher erläutert wird, zeigen:
Fig.1 einen Geber mit integrierter Lichtquelle
Fig.2 einen Geber mit relativ bewegter Lichtquelle Fig.3 eine Verriegelungsschaltung
Fig.4 einen Längen-Winkelumformer
Fig.5 einen Messflächentransformator
In Fig. 1 ist die Erfindung anhand eines Winkelgebers beschrieben. Die für die Erfindung wesentlichen Elemente lassen sich jedoch ohne weiteres linear anordnen, sodass dann ein Lateralgeber entsteht. Im beschriebenen Beispiel des Winkelgebers ist ein Substrat C durch eine Vergussmasse V einstückig mit einem Präzisionsgehäuse B verbunden. Das Substrat C trägt in ringförmiger Anordnung Lateralsensoren CF1..., die durch ein Steuermittel S, beispielsweise einem von einer Laserdiode LD erzeugten Lichtstrahl, abgetastet werden. Die Abtastung erfolgt über einen Wellenspiegel WS einer zentrisch zum Substrat C laufenden Welle W. Die Leitungen L1, L2 sind einzeln abgeführt und mit den elektrischen Versorgungs-und Signalleitungen L10,L20...verbunden. Diese sind nach aussen geführt und mit nicht gezeichneten Vorrichtungen zur informationstechnischen Verarbeitung der Signale verbunden.
In der Draufsicht können in Feld C1 die Lateralsensoren, in Feld C3 die als Ringleitungen ausgebildeten Versorgungs-und Signalleitungen, in Feld C4 eine Laserdiode angeordnet sein. Die Elemente sind, weil sie ohne weiteres auf jede Schaltungsaufgabe angepasst werden können, nicht eigens eingezeichnet. Das Feld C2 kann zur Aufnahme integrierter Bauelemente dienen, die aus den elektronischen Signalen busfähige Informationen an die. Ringleitungen des Feldes C3 übertragen, von wo aus sie über die Leitungen L10,L20.. nach aussen geführt sind.
Das Gehäuse B weist eine Planfläche P und wenigstens eine Kante K auf, die auf das jeweils überwachte Gerät justierbar i st .
In Fig.2 weist der Substrat C eine Bohrung CI auf. Diese bei Halbleiterplättchens etwas aufwendige, bei keramischen Substraten einfacher herstellbare Anordnung kann erforderlich werden, wenn die Drehbewegung nur von einer Seite zuführbar ist. Im beschriebenen Beispiel ist die Laserdiode LD auf der Wellenplatte WP der zu messenden Welle A angeordnet und tastet die Lateralsensoren CFi auf dem Substrat C ab.
In Fig. 3 ist eine Verriegelungsschaltung für die Halbleitersensoren dargestellt. Sie arbeitet wie folgt:
Wird der als Fotosensor angenommene Halbleitersensor CF3 von einem Messlichtstrahl getroffen, dann wird der Operationsverstärker 0P3 an seinem Eingang E31 und seinem Ausgang A3 positiv. Dadurch wird die Leitung LG1 positiv und sperrt dadurch die Operationsverstärker 0P2, 0P4 (sowie alle weiteren gradzahligen Operationsverstärker). Die gradzahligen Fotosensoren zusammen mit der Leitung LG2 arbei.ten entsprechend.
Jeder der Fotosensoren arbeitet in der oben beschriebenen Weise, sodass immer nur EIN Fotosensor und sein zugeordneter Opertionsvertärker aktiviert ist. Dadurch liegt ein eindeutiger Kode an den Leitungen L10 ,L20 ... Die Position des Messlichtstrah les kann deshalb absolut angezeigt werden. Alle Elemente der Schaltung lassen sich in bekannter Weise integriert auf dem Substrat aufbauen.
Einen einfachen Geber für Lateralbewegungen mittels eines Drehgebers zeigt Fig.4. Eine Zahnstange 150 ist mit einer Vorrichtung 151 verbunden. Die Zahnstange treibt ein Zahnrad152 an, das einstückig mit einem Winkelgeber 153 verbunden ist. Der abtastende Lichtstrahl S1 erzeugt dann das kodierte Signal des Winkelgebers 153. Durch entsprechende Zahnradübersetzungen Zi..,154.., weitere Winkelgeber 155.. und weitere Steuermittel Si.. kann jede technisch gewünschte Länge bis auf Mikrometerdimensionen genau gemessen werden.
In Fig.5 sind die Fototransistoren CFi... in einer rechteckigen Fläche R angeordnet. Jedem Halbleitersensor ist ein Lichtleiter LL1,LL2.. zugeordnet und ist optisch eng an diesen angekoppelt. Die jeweils anderen Enden der Lichtleiter sind im gezeichneten Beispiel in eine ringförmige Linie gebracht und können somit zur Winkelmessung verwendet werden. Es ist aber offensichtlich auch jede andere Transformation von Messflächen möglich.
Sind die Halbleitersensoren als Magnetoren, beipielsweise HALL-Gene ratoren oder als kapazitiv ansteuerbares MOSFET-Gatter ausgebildet, dann muss das Steuermittel S als Magnetstab oder Metallstab ausgebildet sein und mechanisch entsprechend über die HalbLeitersensoren geführt werden.
Ausser den gezeigten können auch andere Anordnungen für die Later.alsensoren gewählt werden, ohne dass dadurch das Lösungsprinzip verlassen wird und es können andere fotoempfindliche Sensoren, wie beispielsweise Hallgeneratoren oder MOSFET-Gatter mit kapazitivem Eingang zur Steuerung oder dergleichen verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Digitaler Längengeber, bei dem ein Anzeige-oder Steuermittel auf einer linienförmig angeordneten Struktur entlangführbar und die an der Struktur entstehende Zustandsänderung des Anzeige-oder Steuermittels anzeigbar ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass als Struktur mehrere, durch äussere Mittel (S) steuerbare Halbleitersensoren (CF1...) in geometrischer Ordnung auf einem Substrat (C) angeordnet und jeweils mit nach aussen geführten Elektroden (L1...) versehen sind.
2. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den Ha lb lei tersensoren (CF1...) Schaltelemente (Ri..,0Pi..) zugeordnet sind.
3. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (Ri..,0Pi ....) eine Schaltung zur Kodierung der von den Sensoren erzeugten Signale bilden.
4. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (CFi..) durch elektronische Mittel (OPi..) derart verriegelt sind, dass jeweils nur einer der vom Steuermittel beaufschlagten Sensoren aktiviert ist.
5. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Ordnung eine ringförmige Linie (C1) ist, in der die Ha lb lei tersensoren (CF1...) angeordnet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Linie spiralig ist.
7. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass elektronische Schaltelemente (Ri.,,0Pi..,Di...) den Ha lb lei t e rsensoren (CF1...) radial zugeordnet sind.
8. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Schaltelemente (Ri..0Pi..Di..) in den Ecken angeordnet sind, die von zwei Kanten des Substrates und der ringförmigen Linie begrenzt sind.
9. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Schaltelemente (Ri..OPi..Di..) zentrisch angeordnet sind.
10. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zuleitungen (L1...) zu den Halbleitersensoren (CF1...) und den elektronischen Schaltelementen (Ri..,0Pi..Di..) als Ring lei tungen ausgebildet und auf dem Substrat (C) angeordnet sind.
11. Digitaler Längengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat einstückig mit einem Präzisionsgehäuse (B) verbunden ist.
12. Digitaler Längengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (C) eine Innenbohrung (CI) aufweist.
13. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitersensoren (CF1...) als Magnetoren ausgebildet sind.
14. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitersensoren (CF1...) als kapazitiv ansteuerterba re MOSFET-Gatter ausgebildet sind
15. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halblei tersensoren als Fotosensoren (CF1...) ausgebildeten sind.
16. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotosensoren (CFi...) zur Transformation der Messflächen optisch auf Lichtleiter (LLi...) gekoppelt sind.
17. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuermittel (S) von einer Laserdiode (LD) erzeugt ist.
18. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (LD) auf dem Substrat (C) angeordnet ist.
19. Digitaler Längengeber nach
Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Längen-Winkelumformer (150-153-154) vorgesehen ist.
EP19830900702 1982-02-16 1983-02-16 Digitaler längengeber Withdrawn EP0100346A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19823205402 DE3205402A1 (de) 1982-02-16 1982-02-16 Digitaler laengengeber
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