WO1989004566A1 - Coding element - Google Patents

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WO1989004566A1
WO1989004566A1 PCT/DE1988/000649 DE8800649W WO8904566A1 WO 1989004566 A1 WO1989004566 A1 WO 1989004566A1 DE 8800649 W DE8800649 W DE 8800649W WO 8904566 A1 WO8904566 A1 WO 8904566A1
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WO
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sectors
coding element
scanning
coding
code
Prior art date
Application number
PCT/DE1988/000649
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English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Würzle
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1989004566A1 publication Critical patent/WO1989004566A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters
    • H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
    • H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
    • H03M1/26—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with weighted coding, i.e. the weight given to a digit depends on the position of the digit within the block or code word, e.g. there is a given radix and the weights are powers of this radix
    • 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
    • G01D5/244—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 influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/249—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 influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using pulse code
    • G01D5/2497—Absolute encoders
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/12—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using record carriers
    • G05B19/122—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using record carriers using cards, tapes or discs having conductive paths

Definitions

  • the invention relates to a further development of the coding element defined in the preamble of claim 1, which by itself
  • the invention was developed primarily for coding elements which represent the setpoint transmitter and the actual value sensors of the sunroofs of a motor vehicle that are moved by remote control.
  • the invention is also applicable to all those coding elements for remote controls and also for remote measurements that correspond to the preamble of claim 1.
  • the signal paths are scanned to generate binary-coded signals, apparently each with optical means.
  • (1) describes the scanning of the sectors when moving / rotating the coding element.
  • the code that is scanned by the different signal paths at the same time is not unique because the same code is used several times at different locations on the coding disk.
  • the assignment of a scanned code to rotation angles of the coding element is therefore ambiguous here.
  • a counter or a counter-like shift register for counting the code signals scanned gradually during rotation must therefore be attached, because only by means of such counts clearly a certain angle of rotation, which is initially more meaningful can be assigned to the scanned code.
  • the invention allows each relative shift, for example each rotation angle, to be assigned its own unique code and still achieve a fine classification of the codes to the shifts without requiring such a count.
  • the invention allows, if necessary, also to assign ambiguous codes to the individual displacement values or rotation angles and to achieve uniqueness by means of counters or units similar to counters.
  • (1) and (2) only such applications of the coding element are described in which it essentially serves as an actual value sensor.
  • the invention uses the advantage already present in (1) and (2), although not expressly disclosed there, of using the coding element as desired setpoint transmitter and / or as actual value sensor, the scanning of the relevant code being one of the relative ones Corresponds to the displacement between the scanning elements and the sectors, can in principle be used for remote control and / or for remote measurement of any objects.
  • the signal paths are divided into a very large number of sectors and because, in principle, any number of such signal paths can be attached to the coding element at the same time, a coding that is even very fine-tuned can be achieved with the coding elements known from (1) and (2) and with the invention Scanning of the relative displacement between the scanning elements on the one hand and the sectors or signal paths on the other hand can be achieved.
  • the invention uses yet another, other measure to greatly increase this fine classification.
  • the invention additionally allows the to make the number of signal paths and the number of sectors per signal path very large, in order to further increase the precision of the coding element.
  • the invention thus uses the sufficient precision of the coding that can be achieved by the coding element according to the invention for many cases, especially in automotive electronics for controlling sunroofs, windows, radiator blinds, air flaps of the air conditioning system, etc.
  • the invention also makes use of the advantage already present in (1) and (2), although not expressly disclosed there, that the coding element is hardly temperature-sensitive per se, in comparison to electronic, purely analog operated setpoint transmitter circuits or actual value sensor switches. exercises.
  • Analog electronic circuits often react very sensitively to the respective temperature changes at the installation location of the desired setpoint sensor or actual value sensor, the temperatures in a motor vehicle, for example, with a steep motor / actual value sensor fluctuate strongly in the doors or on the roof; Likewise, the temperatures in a motor vehicle fluctuate with a setpoint sensor, e.g. is usually quite strong behind the front wall of the interior.
  • temperature-sensitive circuits often work too imprecisely; above all, the positions of the controlled objects change when there are changes in temperature at the installation locations of these circuits, even if no change in position was desired.
  • this coding element does not necessarily have to be a rotatable coding disk itself in order to function as a SETPOINT encoder or as To be able to serve the actual value sensor, cf. also the FIGURES of (1) and (2). It is sufficient if this coding element is spatially fixed and only the scanning elements are moved along the signal tracks.
  • the coding element can also be, for example be a flat disk, the signal paths of which each form a straight line instead of a circle or circle section - the relative position between the scanning surfaces of the scanning elements and the linear signal paths is determined by scanning the code.
  • the preamble of claim 1 therefore does not necessarily assume a rotation of the coding element, but generally relative shifts between the - in principle arbitrarily shaped - coding element and the scanning elements.
  • the object of the invention is a particularly fine-tuned digital remote control or remote measurement, even with a particularly low one Number of signal paths and thus a very particularly small number of scanning elements and even with a moderate number of sectors per signal path, - without having to apply the same code several times, corresponding to several relative shift values, on the coding element, and thus without to unambiguously define this multiply applied code, an additional counter or a counter-like unit for counting the code signals scanned gradually during displacement is to be solved by the coding element defined in claim 1.
  • the surface of the coding element constructed according to the invention which carries the signal paths, can in principle have different shapes, namely e.g. be cylindrical and then have parallel signal paths on the circumference of the cylindrical surface.
  • the signal paths and scanning elements can then be attached as desired to the inner surface of this cylinder or to its outer surface.
  • This coding element can also e.g. flat, round and disc-shaped and e.g. be rotatable about a center, the signal paths then preferably being arranged concentrically around the center of this coding element.
  • the coding element according to claim 2 allows a very compact structure of the coding element to be achieved, 3, a particularly simple manufacture of the signal paths and the supply lines can be achieved in a common manufacturing process, 4, a very particularly compact structure of the coding element can be achieved, 5, to achieve a long service life of the coding element by the mechanical wear and tear of the sensor elements and / or the sectors can be greatly reduced in the event of their mutual displacements, namely due to the lack of protruding edges of the sectors,
  • FIGURE shows
  • FIG. 1 shows an example of a round disk-shaped encoding element which can be rotated around its center, that is to say a rotatable encoding disk
  • 2 shows a cross section through the in FIG. 1 example shown
  • FIG. 3 schematically an example of two special movement variants of a motor vehicle lifting sunroof.
  • FIG. 1 and 2 show a round flat example of the coding element CE which can be rotated about its central hole L and which here represents a thin coding disk. It consists essentially of the isolator IS and has a central hole L through which an axis can be inserted.
  • the hole L has e.g. 8 mm diameter.
  • the outside diameter of this coding disk is e.g. 37 mm.
  • the coding disk CE carries two signal tracks SB1, SB2 on the surface of its isolator IS, which in turn are at a constant distance from one another and are additionally divided into sectors SK in the longitudinal direction, cf. FIG. 1.
  • the sectors SK of the signal paths SB1, SB2 are each electrically conductive. They exist e.g. from a sufficiently abrasion-resistant copper alloy. During operation, electrical potentials are applied to these sectors SK, which are scanned by means of electrically conductive scanning elements AE1, AE2.
  • the respective relative displacement between the coding disk CE and the scanning elements AE1 / AE2 is therefore assigned in a very special way in each case its own, as clearly defined code as possible in the form of digit patterns from multistage digits, that is to say in the form of potential patterns.
  • a special feature of the invention is carin that when scanning the sectors SK there is not only an electrical potential of at most two possible electrical potentials, which would only result in binary code signals as digit patterns. In the invention, more than just two different electrical potentials can be scanned on the sectors SK in this scanning state, so that the scanning elements AE1, AE2 scan multistage digits, which in turn then have more than just two possible potential levels, for example three, five or eight different ones possible potential levels.
  • the coding disk CE shown allows a particularly finely graduated digital remote control or remote measurement because of the more than two potentials of the scannable digits, although in the example shown only two signal paths SB1, SB2, each with relatively few sectors SK, are attached.
  • the sectors SK can each have five different potentials, up to 25 different codes can be scanned with this coding disk, which carries only two signal paths SB1 / SB2.
  • These 25 codes can e.g. be distributed around the center of the encoder disk so that there is a 25-stage, namely unambiguous, assignment of the angle of rotation between the encoder disk CE and the scanning elements AE1, AE2, without a counter or another counter-like unit for the clear diagnosis of initially ambiguous codes is necessary.
  • this coding disk CE if you e.g. permits six different potentials of the sectors SK or the digits, on this coding disk CE, if it only has two signal paths SB1 / SB2, up to 36 different angles of rotation can be uniquely assigned to a separate code.
  • the invention also allows the coding element CE to be equipped with more than just two different signal paths SB, where can be driven almost arbitrarily further by the finely graded assignment of cooes to angles of rotation or to displacement values, so that even quasi-analog, quasi-step-free assignments are possible.
  • the invention can be assigned a code of up to 216 different angles of rotation instead of 36.
  • the invention thus makes it possible to achieve an extremely fine classification of the assignment of codes to angles of rotation - an extreme precision, which almost corresponds to a purely analog signal sampling, and without the disadvantages, e.g. Temperature sensitivity, having to put up with analog circuits.
  • the invention allows the respective assignment standard of the potential pattern - that is, the standard for the assignment of the physical structure of a specific code - to a specific displacement or angle value to be chosen largely as desired.
  • the invention is therefore not tied to a specific standard for assigning potential patterns to sequences of numbers.
  • the invention when moving from one code value to the next neighboring code value, the invention is not tied to compliance with certain constant steps of shifts or angles along the signal paths SB1, SB2.
  • the FIG. 1 shows an example of this: there the sector SKO is extremely narrow compared to the other neighboring sectors SK, with many other sectors SK also being significantly wider than other sectors SK. Steps of different lengths between the neighboring code values are particularly advantageous with many actual value sensors, because if necessary, certain sections of the signal paths can then be measured very precisely and other sections can be roughly measured or remotely controlled.
  • this Cooier disc example additionally carries supply lines VL, VM not only on the front sensors, but also on the rear, for supplying potential to the individual sectors SK, perhaps also in multilayer technology on an inner level within the isolator IS.
  • the arrangements of the supply lines VL, VM shown in the FIGURES allow a particularly compact structure of the coding disk CE.
  • At least the supply lines VL, which are attached to the same side of the coding disk as the sectors SK or signal tracks SB1, SB2, can be produced together with the sectors SK in a single manufacturing process.
  • the supply lines VM attached on the rear side are conductively connected to the relevant sectors SK by means of through-contacts.
  • each sector SK receives its own definable potential.
  • this "own definable" potential can also be a floating potential, namely if a sector SK is deliberately not connected so that its potential can float - a sector SK with floating potential has almost the same effect as if this sector SK were at all would not be present, that is, as if only the surface of the insulator IS were present instead of this sector SK.
  • the potential scanned by a floating sector SK thus corresponds to a specific potential value of a digit in the multi-digit digital code.
  • this floating potential of a digit can be assigned to any logical value, e.g. the logical zero.
  • the potentials can be applied to the SK sectors in various ways. You can individually assign your own potential sources to the sectors. It is also possible to use a voltage divider consisting of resistors, for example even a single voltage common to all sectors SK, the sectors SK in question being conductively connected to a tap of the voltage divider via a supply line VL, LM.
  • the resistors of the voltage divider - or of the only existing voltage divider - can be attached away from the Cooiereleme ⁇ t CE, in which case the potentials tapped from the voltage divider can be passed on to the supply lines VL, VM, for example via additional grinding tracks.
  • example CE can, however, be attached in a particularly space-saving manner at least some of these resistors directly to the coding disk CE.
  • Two such contact pads K are so close together that they can easily be bridged with the aid of a soldered or welded resistor or with the help of a printed or vapor-deposited resistance layer.
  • different potentials are present at the connected sectors SK.
  • the input resistance is then to be considered in each case as a component of that voltage divider which generates the potential at the scanned sector SK.
  • the voltage applied to the relevant amplifier input resistor depends on the resistance value of both the input resistor and the other resistors in the voltage divider, from whose tap the sector SK receives its potential. This means that the current sector potential can often depend considerably on whether its potential is being scanned by a scanning element AE or not being scanned, because the input resistance of the amplifier in question only acts as part of the voltage divider during the scanning.
  • this sector SK therefore tends to react more or less strongly to the scanning, especially if between the voltage divider tap in question and the sector SK to be scanned in each case a separate branch resistor is inserted.
  • the length of the scanning surface of the scanning element AE1 or AE2 touching the relevant signal path can be made shorter than the distance between two sectors SK of the respective one, viewed along the signal paths SB1 and S52 Signal path SB1 or SB2. This prevents the scanning surface from simultaneously scanning two sectors SK of the relevant signal path SB when sliding on the signal path in individual displacement positions.
  • the uniqueness of scanned codes can be further improved in the transition area between two sectors by using a single signal path, e.g. SBl, simultaneously from several scanning elements, e.g. of several AEl is sampled together.
  • These jointly scanning scanning elements AE1 are arranged offset from one another, cf. the angle W between the radii R1 and R2 in FIG. 1 that one of these several scanning elements AE1 on the radius R1 scans with certainty a sector SK of this signal path SB1 if another of these scanning elements AE1 on the radius R2 currently scans only the isolator surface IS between two sectors SK of this signal path SB1, so that the latter scanning element AE1, which only scans the isolator surface IS, cannot scan a potential of a sector SK. There are then no longer any dead displacement positions because the jointly testing scanning elements AE1 now always scan a unique code, namely a code that is uniquely assigned to a definable displacement value.
  • each of these scanning elements AE can, for example, contain a small, electrically conductive wheel with its own small, electrically conductive axis, cf. FIG. 2, whereby the wheel can roll over the signal paths SB1 / SB2 or over their sectors SK.
  • the sectors SK can also be embedded so deeply in the insulator surface IS that they bear that between the scanned surfaces Sectors SK and the regions of the insulator surface IS which are adjacent thereto, at least almost no longer have any abutting edges.
  • the scanning elements AE can slide or roll from the insulator surface IS onto the sector surface SK almost without jolts.
  • a lowering of the sectors SK into the insulating surface IS can be achieved, for example, by using a thermoplastic deformable or heat-curable plastic as the insulating material IS and by placing the sectors SK at elevated temperature by means of a smooth stamp into the ( initially)) soft insulator compound IS is pressed in.
  • Such a coding element CE with lowered sectors SK can, however, also be produced in a different way, for example by using the prefabricated sectors SK which are mechanically rigidly connected to the supply lines VL, LM by spraying ⁇ er initially liquid, then hardening Isclator mass IS are embedded in the insulator IS almost shock-free.
  • coding disks CE for controlling the movements of a single object can be attached in a motor vehicle.
  • a first such coding disk CE can be used as a setpoint generator behind the interior lining in front of the driver's seat, e.g. behind the dashboard close to air conditioning switches or other switches, with a second such coding disc CE close to the object to be moved, e.g. directly in the vehicle roof on a gear axis of the sunroof servomotor, can be attached as an actual value sensor.
  • output signals for controlling the relevant servomotor which moves the object can be generated: either the comparison gives an output signal which makes the motor run forward, or a Output signal which causes the motor to run backwards or an output signal which causes the servomotor in question not to move.
  • the sectors - especially the ACTUAL value sensor - viewed in the longitudinal direction of the signal paths SB1 / SB2 are sometimes very narrow and sometimes quite wide - cf. . the particularly narrow sector SKO described above - then you can control some steps very finely, the other more or less roughly remotely.
  • a certain hysteresis of the position reached of the object to be moved can be more or less eliminated or deliberately generated more or less strongly: the one measured by the ACTUAL value sensor
  • the position of the object to be moved is in fact often set by means of a servomotor, which continues for a short time runs (overrun) even if it is already switched off.
  • a trailing servomotor is brought into its TARGET position when running forwards or backwards, it will eventually come to a stop to the left or right of the "set" position "predetermined" by the sector edges of the TARGET value transmitter, ie it will have a certain hysteresis of its position .
  • With a suitable width of the relevant sectors SK it can be achieved that the servomotor remains almost exactly in the same position, regardless of whether it ran from the right or from the left, because the wake is approximately twice the width of the relevant sector SK or SKO corresponds. If, on the other hand, you make the relevant SK / SKO sectors wider or narrower than twice the value of the overrun, you can consciously allow or plan for deviations in the rest positions of the servomotor, depending on its direction of rotation.
  • FIG. 1 shows an example in which the coding disk CE participates in two variants S1, S2 of the position changes of the sliding roof, cf. also FIG. 3, namely both when sliding the sliding roof into position S2 to the rear under the roof area there, and when lifting the sliding roof in position S1 solely by lifting at the rear edge upwards beyond the roof area there.
  • the sunroof can be opened to a greater or lesser degree by sliding S2 or lifting S1.
  • FIG. 1 shows an example in which the coding disk CE participates in two variants S1, S2 of the position changes of the sliding roof, cf. also FIG. 3, namely both when sliding the sliding roof into position S2 to the rear under the roof area there, and when lifting the sliding roof in position S1 solely by lifting at the rear edge upwards beyond the roof area there.
  • the sunroof can be opened to a greater or lesser degree by sliding S2 or lifting S1.
  • FIG. 1 shows coding disk CE along its signal paths SB1, SB2 two adjacent signal path regions SBB1, SBB2, each of which detects the two variants S1, S2, each with its own sectors SK, namely a first signal path region SBB1 for lifting S1 and a second signal path region SBB2 for pushing S2.
  • SBB1, SBB2 is the code for completely closing the sunroof, cf. SO in FIG. 3.
  • the codes for increase are in each case at the sectors SK positions S1 or. S2 this roof of the ship.
  • Dami ti is a reliable, finely graded remote control or. Remote measurement of this can be achieved with two movement variants with the help of a single coding element / a single coding disk CE.
  • the invention is not only suitable for remote control or remote measurement in motor vehicles, e.g. for the finely tuned control of a motor vehicle window, sunroof, a radiator blind or air flap of the air conditioning system, for finely tuned movement of the bonnet and the trunk lid, and for finely tuned seat adjustments etc., whereby modern motor vehicles can contain a large number of such servomotors, each controlled by the invention.
  • the invention is also outside of
  • Motor vehicles e.g. for the control of windows, doors and container openings in buildings, or for the control of weirs and gates of dams and ship locks, and for the remote control of switches in high-voltage and high-current systems - can also be used for remote control of practically any movable technical objects, including robots, etc .
  • the invention has a particularly low temperature sensitivity, especially in comparison to analog electronic circuits, the invention can also be used under very extreme conditions, e.g. to control cranes, loading platforms and aircraft and ship components, which are exposed to extreme temperature fluctuations.

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Description

Co di erel ement
Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung des im Oberbegriff von Patentanspruch 1 definierten Codierelements, welches für sich durch
(1) EP-A2 94 828 und
(2) DE-A (=AS) 1 287 630 vorbekannt ist.
Die Erfindung wurde zwar vorwiegend für Codierelemente entwickelt, welche SOLLwert-Geber und ISTwert-Sensoren von durch Fernsteuerung bewegten Schiebedächern eines Kfz darstellen.
Die Erfindung ist jedoch darüber hinaus bei allen jenen Codierelementen für Fernsteuerungen und auch für Fernmessungen anwendbar, die dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechen.
Bei den durch (1) und (2) vorbekannten Codierεlementen - hingegen nicht bei der Erfindung - werden die Signalbahnen zur Erzeugung binär codierter Signale abgetastet, und zwar anscheinend jeweils mit optischen Mitteln.
(1) beschreibt das Abtasten der Sektoren beim Bewegen / Rotieren des Codierelementes. Der Code, der zu ein und derselben Zeit von den verschiedenen Signalbahnen abgetastet ist, ist aber nicht eindeutig, weil derselbe Code an verschiedenen Stellen der Codierscheibe mehrfach verwendet wird. Die Zuordnung eines abgetasteten Code zu Rotationswinkeln des Codierelemεntes ist also hier mehrdeutig. Zur eindeutigen Definition, welchen Rotationswinkel die Codierscheibe momentan hat, muß daher hier zusätzlich ein Zähler bzw. ein zählerähnliches Schieberegister zur Zählung der beim Rotieren nach und nach abgetasteten Codesignale angebracht werden, weil nur mittels solcher Zählungen eindeutig ein bestimmter Rotationswinkel dem zunächst mehrdeu tigen abgetasteten Code zugeordnet werden kann. Die Erfindung gestattet jedoch, jeder relativεn Verschiebung, z.B. jedem Rotationswinkel, jeweils einen eigenen eindeutigen Code zuzuordnen, und trotzdem eine Feingestuftheit der Zuordnung von Codes zu den Verschiebungen zu erreichen, ohne eine solche Zählung zu benötigen. Die Erfindung läßt aber zu, bei Bedarf auch mehrdeutige Codes den einzεlnεn Verschiebungswerten bzw. Rotationswinkeln zuzuordnen und die Eindeutigkeit mittels Zählern oder zählerähnlichen Einheiten zu erreichen.
(2) beschreibt vor allem einen ganz speziellen Aufbau eines binären Code für ähnliche Codierelemente. Die Erfindung verwendet aber keinen binären Code. Darüber hinaus ist die Erfindung auch nicht an die Anwendung dieses ganz speziellen Aufbaus des Code gebunden.
Bei (1) und (2) sind an sich nur solche Anwendungen des Codierelementes beschrieben, bei denεn es im wesentlichen als ISTwert-Sensor dient. Die Erfindung nutzt den bei (1) und (2) bereits vorhandenen, wenn auch dort nicht ausdrücklich offenbarten Vorteil, das Codierelement beliebig als SOLLwert-Geber und/oder als ISTwert-Sensor zu verwenden, wobei die Abtastung des betreffenden Code, welcher der relativen Verschiebung zwischen den Abtastelementen und den Sektoren entspricht, im Prinzip zur Fernsteuerung und/oder zur Fernmessung von beliebigen Objekten verwendet werden kann.
Weil die Signalbahnen in sehr viele Sektoren aufgeteilt und weil überdies im Prinzip beliebig viele solche Signalbahnen gleichzeitig auf dem Codierelement angebracht werden können, kann schon deswegen sowohl bei den durch (1) und (2) bekannten Codierelementen als auch bei der Erfindung eine sogar sehr feingestufte Abtastung der relativen Verschiebung zwischen den Abtastelementen einerseits und den Sektoren bzw. den Signalbahnen andererseits erreicht werden. Die Erfindung nutzt aber noch eine weitere, andere Maßnahme, um diese Feingestuftheit stark zu erhöhen. Die Erfindung gestattet jedoch, zusätzlich die An zahl der Signalbahnen sowie die Anzahl der Sektoren pro Signal- bahn sehr groß zu machen, um auch dadurch weiter cie Feingestuftheit des Codierelementes zu erhöhen.
Die Erfindung nutzt also die für viele Fälle, vor allem in der Kfz-Elektronik für dir Steuerung von Schiebedächern, Fenstern, Kühlerjalousien, Luftklappen der Klimaanlage, usw., ausreichende Feingestuftheit der durch das erfindungsgemaße Codierelement erreichbaren Codierung.
Die Erfindung nutzt außerdem den bei (1) und (2) bereits vorhandenen, wenn auch dort nicht ausdrücklich offenbarten Vorteil, daß das Codierelement für sich gesehen kaum temperaturempfindlich ist, im Vergleich zu elektronischen, rein analog betriebenen SOLLwert-Geberschaltungen oder ISTwert-Sensorschal- tungen. Analoge elektronische Schaltungen reagieren nämlich häufig recht empfindlich auf die jeweiligen Temperaturänderungen am Einbauort des betreffenden SOLLwert-Gebers oder ISTwert-Sensors, wobei gerade die Temperaturen in einem Kfz z.B. bei einem Steilmotor / ISTwert-Sensor in der Türen oder am Dach stark schwanken; ebenso schwanken die Temperaturen in einem Kfz bei einem SOLLwert-Geber, der z.B. hinter der Frontwandung des Innenraumes liegt, meistens recht stark. Temperaturempfindliche Schaltungen arbeiten aber dann oft zu ungenau; vor allem ändern sich die Stellungen der gesteuerten Objekte bei Temperaturänderungen an den Einbauorten dieser Schaltungen, auch wenn gar keine Stellungsänderung gewünscht war.
Bei einer Prüfung von (1) und (2) zeigte sich übrigens, daß, abweichend von den in (1) und (2) bescliriebenen Anwendungen, eigentlich dieses Codierelement nicht unbedingt selbst eine rotierfähige Codierscheibe sein muß, um als SOLLwert-Geber oder als ISTwert-Sensor dienen zu können, vgl. auch die FIGUREN von (1) und (2). Es genügt bereits, wenn dieses Co'dierelement räumlich feststeht und nur die Abtastslemente längs der Signalbshnen bewegt werden. Zudem kann das Codierelemeπt auch z.B. eine flache Scheibe sein, deren Signalbahnen jeweils eine Gerade statt einen Kreis oder Kr ei sabschni tt bilden - cann wird die relative Lage zwischen den Abtastflächen der Abtastelemente und den geraolinigen Signalbahnen durch Abtasten des Code bestimmt.
Es kommt also sowohl beim Stand der Technik als auch bei der Erfindung eigentlich nur auf die relative Verschiebung zwischen den Abtastelementen und den Sektoren an. Im Oberbegriff des Patentanspruches 1 wird daher nicht in zwingender Weise von einer Rotation des Codierelementes, sondern allgemein von relativen Verschiebungen zwischen dem - im Prinzip beliebig geformten - Codierelement und den Abtastelementen ausgegangen.
Abweichend von den in (1) und (2) offenbarten Anwendungen ist es oft z.B. in der Kfz-Elektronik zur Steuerung von Schiebedächern, Fenstern, Kühlerjalousien usw. zweckmäßig, jeweils ein eigenes Codierelement für einen SOLL-wert-Geber z.B. im Frontbereich vor dem Fahrersitz und außerdem gleichzeitig ein weiteres Codierelement für einen ISTwert-Sensor am Stellmotor odτ Stellgetriebe des zu verstellenden Objektes z.B. am Stellmotor oder Getriebe in der Türe oder am Dach anzubringen, wobei der Stellmotor abhängig vom Vergleich des so feststellbaren ISTwertes und SOLLwertes vorwärts oder rückwärts gesteuert wird oder in seiner momentanen Stellung stehen gelassen wird.
Die Aufgabe der Erfindung, besonders zuverlässig z.B. in der Kfz-Elektronik auch ungestört durch Temperaturdifferenzen zwischen dem SOLLwert-Geber und dem an einem getrennten Einbauort eingebauten zugehörendem ISTwert-Sensor eine besonders feingestufte digitale Fernsteuerung bzw. Fernmessung, und zwar selbst bei einer ganz besonders geringen Anzahl von Signalbahnen und damit einer ganz besonders geringen Anzahl von Abtastelementen sowie selbst bei einer mäßigen Anzahl von Sektoren pro Signalbahn, zu erreicfhen, - Ohne ein und denselben Code mehrfach, entsprechend mehreren relativen Verschiebungswerten, auf dem Codierelemeht anbringen zu müssen, - und damit ohne, zur eindeutigen Definition dieses mehrfach angebrachten Code, zusätzlich einen Zähler oαer eine zählerähnliche Einheit zur Zählung der beim Verschieben nach und nach abgetasteten Codesignale anbringen zu müssen, wird durch das im Patentanspruch 1 definierte Codierelement gelöst.
Die die Signalbahnen tragende Oberfäche des erfindungsgemäß aufgebauten Codierelementes kann im Prinzip verschiedene Formen haben, nämlich z.B. walzenförmig sein und dann zueinander parallele Signalbahnen am Umfang der zylindrischen Oberfläche aufweisen. Die Signalbahnen und Abtastelemente können dann übrigens beliebig an der Innenoberfläche dieses Zylinders oder an dessen Außenoberfläche angebracht sein. Dieses Codierelement kann aber auch z.B. flach, rund und scheibenförmig und z.B. um einen Mittelpunkt drehbar sein, wobei dann die Signalbahnen bevorzugt konzentrisch um αen Mittelpunkt dieses Codierelementes angebracht sind.
Die in den Unteransprücheh definierten Codierelemente bieten zusätzliche Vorteile. Zusätzlich gestattet nämlich das Codierelement gemäß Patentanspruch 2, einen sehr kompakten Aufbau des Codierelementes zu erreichen, 3, eine besonders einfache Herstellung der Signalbahnen und der Versorgungsleitungen in einem gemeinsamen Herstellungsprozeß zu erreichen, 4, einen ganz besonders kompakten Aufbau des Codierelementes zu erreichen, 5, eine hohe Lebensdauer des Codierelementes zu erreichen, indem die mechanische Abnutzung der Ab tastel emente und/oder der Sektoren bei deren gegenseitigen Verschiebungen, nämlich mangels überstehender Stoßkanten der Sektoren, stark vermindert werden kann,
6, eine besonders raumsparende Anwendung des Codierelementes zu erreichen,
7, einen besonders einfachen Aufbau des Codierelementes zu erreichen und eine besonders geringe Anzahl von Abtastelementen zu benötigen,
8, eine besonders geringe Anzahl der Versorgungsleitungen auf dem Codierelement und/oder besonders geringe Längen der
Versorgungsleitungen auf dem Codierelement zu erreichen, bzw. eine besonders raumsparende Unterbringung von zumindest einen Teil der zur Potentialversorgung der Sektoren angebrachten Spannungsteiler-Widerstände zu erreichen, 9 , einen besonders geringen Aufwand für die Spannungsteiler zur Erzeugung der an die Sektoren gelegten Potentiale zu erreichen, 10, eine zuverlässige Fenster-Fe rnsteuerung bzw. -Fernmessung zu erreichen, 11, eine zuverlässige Schiebedach-Fernsteuerung bzw. -Fernmessung zu erreichen,
12, eine zuverlässige Fernsteuerung bzw. Fernmessung der zwei Bewegungsvarianten eines Hub-Schiebedaches zu erreichen,
13, eine zuverlässige Abtastung des Potentials der Sektoren zu erreichen,
14, die Eindeutigkeit von abgetasteten Codes auch im Übergangsbereich zwischen zwei Sektoren zu erreichen,
15, die Eindeutigkeit von abgetasteten Codes mit besonders wenig Aufwand an Abtastelementen und an Auswerteschaltungen, die an solche Abtastelemente anschließbar sind, zu erreichen, sowie
16, mit besonders wenig Aufwand eine Fernsteuerung zu erreichen
Die Erfindung wird anhand der in den FIGUREN gezeigten Ausfüh- rungsbeispiele weiter erläutert. Hierbei zeigt die FIGUR
1 ein Beispiel eines runden scheibenförmigen, um seinen Mittelpunkt drehbaren Cocierelementes, also einer drehbaren Codierscheibe, 2 einen Querschnitt durch das in FIG. 1 gezeigte Eeispiel, und 3 schematisch ein Beispiel für zwei spezielle Bewegungsvarianten eines Kfz-Hub-Schiebedaches.
Die FIG. 1 und 2 zeigen ein rundes flaches, um sein Mittelloch L drehbares Beispiel des Codierelementes CE, welches hier eine dünne Codierscheibe darstellt. Sie besteht im wesentlichen aus dem Isolator IS und weist ein zentrisches Loch L auf, durch das eine Achse steckbar ist. Das Loch L hat z.B. 8 mm Durchmesser. Der Außendurchmesser dieser Codierscheibe beträgt z.B. 37 mm.
Die Codierscheibe CE trägt auf der Oberfläche ihres Isolators IS zwei Signalbahnen SB1, SB2, welche ihrerseits einen konstanten Abstand voneinander aufweisen und zusätzlich in Längsrichtung in Sektoren SK unterteilt sind, vgl. FIG. 1.
Bei der Erfindung sind die Sektoren SK der Signalbahnen SB1, SB2 jeweils elektrisch leitend. Sie bestehen z.B. aus einer genügend abriebfesten Kupferlrgierung. Im Betrieb sind an diese Sektoren SK jeweils elektrische Potentiale gelegt, welche mittels elektrisch leitender Abtastelemente AE1, AE2 abgetastet werden.
Hierbei sind den einzelnen Signalbahnen SB1, SB2, vg1. FIG. 2, jeweils eigene Abtastelemente AE1, AE2 zugeordnet, welche - z.B. längs einer Senkrechten der Signalbahnen SB1/SB2, also z.B. längs des Radius R1 der in FIG. 1 gezeigten Codierscheibe CE - die Potentiale der Sektoren SK abtasten. Das Potentialemuster, das gemeinsam gleichzeitig von allen Abtastelementen AE1/AE2 abgetastet wird, stellt einen Code dar, der seinerseits der momentanen relativen Verschiebung - hier : der momentanen gegenseitigen Verdrehung - zwischen der Stellung der Abtastelemente AE1/AE2 einerseits und der momentanen Stellung der Codierscheibe CE andererseits entspricht. Der jeweiligen relativen Verschiebung zwischen der Codierscheibe CE und den Abtastelementen AE1/AE2 ist also in ganz spezieller Weise jeweils ein eigener, möglichst eindeutig definierter Code in Form von Digitmustern aus vielstufigen Digits, also in Form von Potentialemustern, zugeordnet. Eine Besonderheit der Erfindung besteht also carin, daß beim Abtasten an den Sektoren SK jeweils nicht nur ein elektrisches Potential von maximal zwei möglichen elektrischen Potentialen liegt, welche nur binäre Codesignale als Digitmuster ergeben würden. Bei der Erfindung sind in diesem Abtastzustand mehr als nur zwei verschiedene elektrische Potentiale auf den Sektoren SK abtastbar, so daß die Abtastelemente AE1, AE2 vielstufige Digits abtasten, die nämlich dann ihrerseits mehr als nur zwei mögliche Potentialpegel aufweisen, z.B. drei, fünf oder acht verschiedene mögliche Potentialpegel.
Die gezeigte Codierscheibe CE gestattet wegen der mehr als zwei Potentiale aufweisenden abtastbaren Digits eine ganz besonders fein gestufte digitale Fernsteuerung bzw. Fernmessung, obwohl im gezeigten Beispiel nur zwei Signalbahnen SB1, SB2 mit jeweils verhältnismäßig wenigen Sektoren SK angebracht sind.
Falls also die Sektoren SK jeweils fünf verschiedene Potentiale aufweisen können, können bei dieser Codierscheibe, die nur zwei Signalbahnen SB1/ SB2 trägt, bis zu 25 verschiedene Codes abgetastet werden.
Diese 25 Codes können z.B. so um den Mittelpunkt der Codierscheibe verteilt werden, daß eine 25-stufige, und zwar einoeutige, Zuordnung des Drehwinkels zwischen der Codierscheibe CE und den Abtastelementen AE1, AE2 besteht, ohne daß dann noch ein Zähler oder noch eine zählerähnliche Einheit zur eindeutigen Diagnose von zunächst mehrdeutigen Codes nötig ist.
Wenn man hingegen z.B. sechs verschiedene Potentiale der Sektoren SK bzw. der Digits zuläßt, können auf dieser Codierscheibe CE, wenn sie nur zwei Signalbahnen SB1/SB2 aufweist, bis zu 36 verschiedene Drehwinkel eindeutig einem eigenen Code zugeordnet werden.
Die Erfindung gestattet überdies, das Codierelement CE mit mehr als nur zwei verschiedenen Signalbahnen SB auszustatten, wo durch die Feingestuftheit der Zuordnung von Cooes zu Drehwinkeln bzw. zu Verschiebungswerten nahezu beliebig weiter hoch getrieben werden kann, so daß sogar quasi-analoge, quasi-stufenfreie Zuordnungen möglich sind.
Wenn nämlich sechs verschiedene Potentiale je Digit und zusätzlich statt zwei Signalbahnen drei Signalbahnen angebracht werden, können bei der Erfindung statt 36 also sogar bis zu 216 verschiedenen Drehwinkeln eindeutig ein eigener Code zugeordnet werden.
Die Erfindung gestattet also, eine extreme Feingestuftheit der Zuordnung von Codes zu Drehwinkeln zu erreichen - eine extreme Feingestuftheit, die nahezu einer rein analogen Signalabtastung entspricht, und zwar ohne die Nachteile, z.B. Temperaturempfindlichkeit, von analogen Schaltungen in Kauf nehmen zu müssen.
Überdies gestattet die Erfindung, die jeweilige Zuordnungsnorm der Potentialemuster - also die Norm für die Zuordnung der physikalischen Struktur eines bestimmten Code - zu einem bestimmten Verschiebungs- bzw. Winkelwert weitgehend beliebig zu wählen. Die Erfindung ist also nicht an eine spezielle Norm für die Zuordnung von Potentialemustern zu Zahlenfolgen gebunden.
Überdies ist die Erfindung - beim Übergang von einem Codewert zum benachbarten nächsten Codewert - nicht an die Einhaltung bestimmter konstanter Schritte von Verschiebungen bzw. von Winkeln längs der Signalbahnen SB1, SB2 gebunden. Die FIG. 1 zeigt ein Beispiel dafür: Dort ist der Sektor SKO äußerst schmal im Vergleich zu den anderen benachbarten Sektoren SK, wobei auchim übrigen viele Sektoren SK deutlich breiter sind als andere Sektoren SK. Unterschiedlich lange Schritte zwischen den benachbarten Codewerten sind vor allem bei vielen ISTwert-Sensoren vorteilhaft, weil man dann bei Bedarf gewisse Abschnitte der Signalbahnen ganz besonders feinstufig und andere Abschnitte entsprechend grobstufig messen bzw. fernsteuern kann.
Beim in FIG. 1 und 2 gezeigten Beispiel der Ccdierscheibe CE sind also im Betrieb viele verschiedene Potentiale auf den Sek toren SK abtastbar. Daher trägt dieses Cooierscheibenbeispiel zusätzlich Versorgungsleitungen VL, VM nicht nur auf der Vordersondern auch auf der Rückseite zur Potentialversorgung der einzelnen Sektoren SK, vielleicht auch in Multilayertechnik noch in einer inneren Ebene innerhalb des Isolators IS. Die in den FIGUREN gezeigten Anordnungen der Versorgungsleitungen VL, VM gestatten einen besonders kompakten Aufbau der Codierscheibe CE. Zumindest die Versorgungsleitungen VL, welche auf der≤elben Seite der Codierscheibe wie die Sektoren SK bzw. Signalbahnen SB1, SB2 angebracht sind, können in eihem einzigen Herstellungsprozeß zusammen mit den Sektoren SK hergestellt werden. Die auf der Rückseite angebrachten Versorgungsleitungen VM werden mit Hilfe von Durchkcntaktierungen leitend mit den jeweils betreffenden Sektoren SK verbunden.
Jeder Sektor SK erhält auf diese Weise ein eigenes definierbares Potential.
Ausnahmsweise kann dieses "eigene definierbare" Potential aber auch ein floatendes Potential sein, wenn nämlich ein Sektor SK absichtlich nicht angeschlossen wird, damit sein Potential floaten kann - ein Sektor SK mit floatendem Potential hat aber nahezu die gleiche Wirkung, als ob dieser Sektor SK überhaupt nicht vorhanden wäre, also als ob statt dieses Sektors SK nur die Oberfläche des Isolators IS vorhanden wäre. Das von einem floatendem Sektor SK abgetastete Potential entspricht also einem bestimmten Potentialwert eines Digit im mehrstelligen digitalen Code. Dieses floatende Potential eines Digit kann also im Prinzip einem beliebigen logischen Wert zugeordnet werden, z.B. der logischen Null.
Die Potentiale können im Prinzip auf verschiedene Weise an die Sektoren SK gelegt werden. Man kann den Sektoren einzeln individuell eigene Potentialquellen zuordnen. Man kann auch einen - z.B. sogar einen einzigen, allen Sektoren SK gemeinsamen - Spannungsteiler aus Widerständen verwen'den, wobei die betref- fenden Sektoren SK jeweils über eine Verorgungsleitung VL, LM mit einem Abgriff des Spannungsteilers leitend verbunden werden. Die Widerstände der Spannungsteiler - oder des einzig vorhandenen Spannungsteilers - können abseits vom Cooierelemeπt CE angebracht werden, wobei dann die vom Spannungsteiler abgegriffenen Potentiale z.B. über zusätzliche Schleifspuren an die Versorgungsleitungen VL, VM weitergeleitet werden können. Bei dem in FIG. 1 gezeigten Beispiel CE kann aber in besonders platzsparender Weise zumindest ein Teil dieser Widerstände unmittelbar auf der Codierscheibe CE befestigt werden: Dazu weist ein Teil der Versorungsleitungen, vgl. VL in FIG. 1, Kontaktflecken K auf. Jeweils zwei solche Kontaktflecken K liegen so nahe beieinander, daß sie leicht mit Hilfe eines angelöteten oder angeschweißten Widerstandes oder mit Hilfe einer gedruckten oder aufgedampften Widerstandsschicht überbrückt werden können. Je nach dem Widerstandswert des überbrückenden Widerstandes, und je nach dem, um welchen Widerstand der verschiedenen Spannungsteiler-Widerstände es sich jeweils handelt, liegen jeweils unterschiedliche Potentiale an den angeschlossenen Sektoren SK.
Die mit Hilfe der Abtastelemente AE1, AE2 abgetasteten Potentiale werden. häufig eigenen, diesen Abtastelementen AE individuell zugeordneten Verstärkern zugeleitet, wobei diese Verstärker bekanntlich jeweils eigene Eingangswiderstände aufweisen. Der Eingangswiderstόnd ist dann jeweils als Bestandteil jenes Spannungsteilers zu betrachten, der das am abgetasteten Sektor SK liegende Potential erzeugt. Die am betreffenden Verstärker-Eingangswiderstand anliegende Spannung hängt ab von dem Widerstandswert sowohl des Eingangswiderstandes als auch der übrigen Widerstände im Spannungsteiler, von dessen Abgriff der Sektor SK sein Potential erhält. Dies bedeutet, daß häufig das momentane Sektorpotential jeweils erheblich davon abhängen kann, ob gerade sein Potential von einem Abtastelement AE abgetastet wird oder nicht abgetastet wird, weil der Eingangswiderstand des betreffenden Verstärkers nur während der Abtastung als Bestandteil des Spannungsteilers wirkt. Das Potential dieses Sektors SK neigt also dazu, mehr oder weniger stark auf die Abtastung zu reagieren, besonders wenn zwischen dem betreffenden Spannungsteiler-Abgriff und dem abzutastenden Sektor SK jeweils ein eigener Abzweigwiderstand eingefügt ist. Die betreffenden, über einen solchen Abzweigwiderstanα angescnlossenen Sektoren SK, deren Potential nicht abgegriffen wird, weisen also zunächst Potentiale auf, welche besonders stark von jenen Potentialen abweichen, welche während des Abtastens an diesen Sektoren SK liegen.
Um eine zuverlässige Abtastung der Potentiale der Sektoren SK zu erreichen, kann man, betrachtet längs der Signalbahnen SB1 bzw. S52, die Länge der Abtastfläche des die betreffende Signalbahn berührenden Abtastelementes AE1 bzw. AE2 jeweils kürzer machen als den Abstand zwischen zwei Sektoren SK der betreffenden Signalbahn SB1 bzw. SB2. Dadurch wird nämlich verhindert, daß die Abtastfläche beim Gleiten auf der Signalbahn in einzelnen der Verschiebungsstellungen gleichzeitig zwei Sektoren SK der betreffenden Signalbahn SB abtastet.
Die Eindeutigkeit von abgetasteten Codes kann im Übergangsbereich zwischen zwei Sektoren weiter verbessert werden, indem eine einzige Signalbahn, z.B. SBl, gleichzeitig von mehreren Abtastelementen, z.B. von mehreren AEl, gemeinsam abgetastet wird. Diese gemeinsam abtastenden Abtastelemente AE1 sind so gegeneinander versetzt angeordnet, vgl. den Winkel W zwischen den Radien R1 und R2 in FIG. 1, daß das eine dieser mehreren Abtastelemente AEl auf dem Radius Rl mit Sicherheit einen Sektor SK dieser Signalbahn SB1 abtastet, falls momentan ein anderes dieser Abtastelemente AE1 auf dem Radius R2 gerade nur die Isolator-Oberfläche IS zwischen zwei Sektoren SK dieser Signalbahn SB1 abtastet, so daß das letztere, nur die Isolator-Oberfläche IS abtastende Abtastelement AE1 kein Potential eines Sektors SK abtasten kann. Es gibt dann also keine toten Verschiebungsstellungen mehr, weil die gemeinsam abtestenden Abtastelemente AE1 nun stets einen eindeutigen, nämlich eindeutig einem definierbaren Verschiebungswert zugeordneten, Code abtasten.
Es ist auch auf andere Weise möglich zu vermeiden, daß die Abtastelemente AE1, AE2 in nicht eindeutig zuordenbarer Weise nur eine Isolator-Oberfläche IS zwischen Sektoren SK abtasten. Dazu kann man - entwecer für die drehbar gelagerten Abtastelemente AE1/AE2, oder auch für das drehbar gelagerte Codierelement CE - jeweils eine Rasteranordnung zum Einrasten der Verschiebungen anbringen, so daß nur bestimmte definierte Verschiebungen stabil auftreten können, und daß aber zwischen diesen stabilen Verschiebungslagen alle übrigen Verschiebungslagen instabil sind. Dadurch wird die Eindeutigkeit der Zuordnung der abgetasteten Codes zu definierbaren Verschiebungslagen / Verdrehungswinkeln mit besonders wenig Aufwand an Abtastelementen AE1, AE2 und besonders wenig Aufwand an zugehörigen Verstärkern / Auswerteschaltungen erreicht.
Um eine möglichst hohe Lebensdauer der abgetasteten Sektoren SK und der abtastenden Fläche der Abtastelemente AE1, AE2 zu erreichen, kann z.B. jedes dieser Abtastelemente AE ein kleines, elektrisch leitendes Rädchen mit einer eigenen kleinen elek- trisch leitenden Achse enthalten, vgl. FIG. 2, wobei das Rädchen über die Signalbahnen SB1/SB2 bzw. über deren Sektore SK rollen kann. Um die Lebensdauer des Codierelementes CE zu erhöhen, nämlich um die mechanische Abnutzung der Abtastelemente AE und/oder der Sektoren SK zu verringern, können außerdem die Sektoren SK so tief in die sie tragende Isolator-Oberfläche IS eingelassen werden, daß zwischen den abgetasteten Oberflächen der Sektoren SK und den dazu jeweils benachbarten Bereichen der Isolator-Oberfläche IS zumindest nahezu keine Stoßkanten mehr bestehen. Dann können nämlich die Abtastelemente AE nahezu stoßfrei von der Isolator-Oberfläche IS auf die Sektorenoberfläche SK gleiten oder rollen. Eine solche Absenkung der Sektoren SK in die Isolatcr-Oberfläche IS ist z.B. dadurch erreich- bar, daß als Isolatormaterial IS ein thermoplastisch verformbarer oder in der Hitze aushärtbarer Kunststoff verwendet wird und indem die Sektoren SK bei erhöhter Temperatur mittels eines glatten Stempels in die dann (zunächst noch) weiche Isolatormasse IS eingedrückt werden. Ein solches Codierelement CE mit abgesenkten Sektoren SK kann aber auch auf andere Weise hergestellt werden, z.B. indem die vorgefertigten, mit den Versorgungsleitungen VL, LM mechanisch starr verbundenen Sektoren SK durch Spritzen αer zunächst noch flüssigen, danach aushärtenden Isclatormasse IS nahezu stoßfrei im Isolator IS eingebettet werden.
Es können auch - z.B. in eiπem Kfz - mehrere erfindungsgemäße Codierscheiben CE zur Steuerung der ßewegungen eines einziges Objektes angebracht sein. Z.B. kann bei Verwendung der Erfindung in der Kfz-Technik eine erste solche Codierscheibe CE als SOLLwert-Geber hinter der Innenraumverklei dung vor dem Fahrersitz, also z.B. hinter dem Armaturenbrett nahe bei Klimaanlage- Schaltern oder sonstigen Schaltern, angebracht sein, wobei eine zweite derartige Codierscheibe CE nahe beim zu bewegenden Objekt, z.B. unmittelbar im Kfz-Dach auf einer Getriebeachse des Schiebedach-Stellmotors, als ISTwert-Sensor angebracht sein kann. Durch Vergleich des vom SOLLwert-Geber abgetasteten Code mit dem vom ISTwert-Sensor abgetasteten Code mittels einer Ver- gleicherschaltung sind Ausgangssignale zur Steuerung des betreffenden, das Objekt bewegenden Stellmotors erzeugbar: Entweder ergibt der Vergleich ein Ausgangssignal, welches den Motor vorwärtslaufen läßt, oder ein Ausgangssignal, welches den Motor rückwärtslaufen läßt, oder ein Ausgangssignal, welches veranlaßt, daß sich der betreffentie Stellmotor nicht bewegt.
Wenn bei diesem Beispiel, das sowohl einen erfindungsgemäßen SOLLwert-Geber als auch einen erfindungsgemäßen ISTwert-Sensor enthält, zusätzlich die Sektoren - vor allem des ISTwert-Sensors - betrachtet in Längsrichtung der Signalbahnen SB1/SB2 teils sehr schmal und teils ziemlich breit macht - vgl. den oben beschriebenen besonders schmalen Sektor SKO - , dann kann man manche Schritte sehr feiπstufig, die übrigen mehr oder weniger grobstufig fernsteuern. Durch eine geschickte Wahl der Breite dieser Sektoren SKO/SK kann man zusätzlich eine gewisse Hysterese der erreichten Stellung des zu bewegenden Objektes mehr oder weniger eliminieren bzw. bewußt mehr oder weniger stark erzeugen: Die vom ISTwert-Sensor gemessene erreichte
Stellung des zu bewegenoen Objektes wird nämlich häufig mitteis eines Stellmotors eingestellt, der kurzzeitig noch etwas weiter läuft (Nachlauf), auch wenn er bereits abgeschaltet ist. Je nach dem, ob ein solcher nachlaufender Stellmotor beim Vorwärtslauf oder beim Rückwärtslauf in seine SOLLstellung gebracht wird, wird er schließlich links oder rechts von der durch die Sektorkanten des SOLLwert-Gebers "vorgegebenen" SOLLstellung zum Stehen kommen, also eine gewisse Hysterese seiner Stellung aufweisen. Durch eine geeignete Breite der betreffenden Sektoren SK kann erreicht werden, daß der Stellmotor fast exakt in derselben Stellung stehen bleibt, unabhängig davon, ob er von recht oder von links her hinlief, weil der Nachlauf in etwa der doppelten Breite des betreffenden Sektors SK bzw. SKO entspricht. Macht man hingegen die betreffenden Sektoren SK/SKO breiter oder schmäler als dem doppelten Wert des Nachlaufes entspricht, dann kann man bewußt Abweichungen der Ruhestellungen des Stellmoters, abhängig von seiner Drehrichtung zulassen bzw. einplanen.
Es ist für sich bekannt, das Schiebedach eines Kfz mit ein und demselben Codierelement, also z.B. mit ein und derselben Codierscheibe CE, in verschiedener Weise zu bewegen. FIG. 1 zeigt ein Beispiel, bei welchem die Codierscheibe CE bei zwei Varianten S1, S2 der Stellungsänderungen des Schiebedaches mitwirkt, vgl. auch FIG. 3, nämlich sowohl beim Schieben dts Schiebedaches in die Stellung S2 nach hinten unter den dortigen Dachbereich, als auch beim Anheben des Schiebedaches in der Stellung S1 alleine durch Anheben an der rückwärtigen Kante nach oben über den dortigen Dachbereich hinaus. Das Schiebedach kann in feinen Stufen mehr oder weniger stark durch Schieben S2 oder Anheben S1 geöffnet werden. Dazu weist die in FIG. 1 gezeigte Codierscheibe CE längs seiner Signalbahnen SB1, SB2 zwei aneinander angrenzende, die zwei Varianten S1, S2 getrennt erfassende Signalbahnbereiche SBB1, SBB2 mit jeweils eigenen Sektoren SK auf, nämlich einen ersten Signalbahnbereich SBB1 für das Anheben Sl und einen zweiten Signalbahnbereich SBB2 für das Schieben S2. An der Grenze G zwischen diesen beiden Signalbahnbereichen SBB1, SBB2 liegt der Code für völliges Schließen des Schiebedaches, vgl. SO in FIG. 3. Mit wachsendem Abstand von dieser Grenze. G liegen an den Sektoren SK jeweils die Codes für zuneh mend stärker geänderte Stellungen S1 bzw . S2 diesε s Schi ebedaches . Dami t i st eine zuveri ässige feingestufte Fe rnst eue rung bzw . Fernmessung dies er zw ei Bewe gungsvarianten mi t Hil fe eines einzig en Codierelementes / ei ner e inzigen Codierscheib e CE err ei chbar .
Die Erfindung eignet sich nicht nur zur Fernsteuerung bzw. Fernmessung im Kfz, z.B. zur feingestuften Steuerung eines Kfz-Fensters, Schiebedaches, einer Kühlerjalousie oder Luftklappe der Klimaanlage, zur feingestuften Bewegung der Motorhaube und des Kofferraumdeckels, und zu feingestuften Sitzverstellungen usw., wobei moderne Kfz sehr viele solche, jeweils mit der Erfindung gesteuerte Stellmotoren enthalten können.
Die Erfindung ist nämlich darüber hinaus auch außerhalb von
Kfz, z.B. zur Steuerung von Fenstern, Türen und Behälteröffnungen in Gebäuden, oder zur Steuerung von Wehren und Toren von Staudämmen und Schiffsschleusen, und zur Fernsteuerung von Schaltern in Hochspannungs- und Starkstromanlagen anwendbar - darüber hinaus schlechthin zur Fernsteuerung praktisch beliebiger bewegbarer technischer Objekte, also auch Roboter usw.
Weil die Erfindung eine besonder geringe Temperaturempfindlichkeit aufweist, besonders im Vergleich zu analogen elektronischen Schaltungen, kann die Erfindung auch unter sehr extremen Verhältnissen verwendet werden, wie z.B. zur Steuerung von Kränen, Verladebühnen sowie Flugzeug- und Schiffsbestandteilen, welche jeweils extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Codierelement (CE) - z.B. drehbares Codierelement (FIG. 1) - als ISTwert-Sensor und/oder SOLLwert-Geber, bevorzugt für die Kfz-Elektronik, zur Zuordnung eines digitalen Code zu dem Ausmaß einer relativen Verschiebung zwischen dem Codierelement (CE) und Abtastelementen (AE1, AE2) - z.B. zu einem Verdrehungswinkel zwischen dem Codeelement (CE) und den Abtastelementen (AE1, AE2) - , wobei - es (CE) eine Oberfläche aufweist, welche ihrerseits mindestens zwei, bevorzugt nebeneinander in konstantem Abstand zueinander angeordnete, zur Codebildung in Längsrichtung in Sektoren (SK) unterteilte Signalbahnen (SB1, SB2) trägt, und
- im Betrieb jede Signalbahn (SB1, SB2) bzw. deten Sektoren (SK) von jeweils mindestens einem Abtastelement (AE1, AE2) abgetastet wird, um aus den abgetasteten Signalen den der momentanen Verschiebung zugeordneten Code zu erhalten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- es (CE) einen Isolator (IS) in solcher Weise enthält, daß die die Signalbahnen (SB1, SB2) tragenden Bereiche seiner (CE)
Oberfläche eine Isolator-Oberfläche (IS) ist,
- die Sektoren (SK) der Signalbahnen (SB1, SB2) elektrisch leitend sind, uni
- die Sektoren (SK) im Betrieb, nämlich beim Abtasten, mehr als nur zwei verschiedene elektrische Potentiale, zum Abtasten eines Code aus - mehr als nur zwei mögliche Potentialpegel aufweisenden - Digits mittels elektrisch leitenden Abtastelementen (AE1, AE2), aufweisen.
2. Codierelement (CE) nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- es (CE) zusätzlich elektrisch leitende Versorgungsleitungen (VL, VM) zur Potentialversorgung von an die Versorgungsleitungen (VL, VM) angeschlossenen Sektoren (SK) trägt.
3. Codierelement (CE) nach Patentanspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zumindest einige der Versorgungsleitungen (VL) neben den Sig nalbahnen (SB1, SB2) auf derselben Isolator-Oberf läche (IS) angebracht sind.
4. Codierelement (CE) nach Patentanspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zumindest eine der Versorgungsleitungen (VM) auf einer anderen Ebene des Isolators (IS) angebracht ist, und
- die betreffende Versorgungsleitung (VM) jeweils mittels einer Durchkontaktierung leitend mit mindestens einem der Sektoren (SK) verbunden ist.
5. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - zumindest die Sektoren (SK) so tief in die sie (SK) tragende Isolator-Oberfläche (IS) eingelassen sind, daß zwischen den Sektoren (SK) und den dazu jeweils benachbarten Bereichen der Isolator-Oberfläche (IS) zumindest nahezu keine Stoßkanten mehr bestehen, also - die von den Abtastelementen (AEl, AE2) abzutastenden Sektorenoberflächen (SK) und die dazu jeweils benachbarten Bereiche der Isolator-Oberfläche (IS) zumindest nahezu stoßfrei ineinander übergehen.
6. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- es (CE) eine runde flache Codierscheibe mit konzentrisch um den Mittelpunkt der Codierscheibe angeordneten Signalbahnen (SB1, SB2) ist.
7. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - es nur zwei Signalbahnen (SB1, SB2) aufweist.
8. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- zumindest ein Teil seiner Versorgungsleitungen (VL) Kontaktflächen (K) aufweisen, an welche (K) jeweils mindestens ein elektrischer Widerstand eines Spannungsteilers angeschlossen ist.
9. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bevorzugt nach Patentanspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- der Innenwiderstand des an das Abtastelement (z.B. AE1) angeschlossenen Signalempfängers als Spannungsteiler-Widerstand zur Erzeugung von während des Abtasten auftretenden Sektor- Potentialen (auf SK) ausgenutzt ist.
10. Codierelement CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - es (CE) als SOLLwert-Geber oder ISTwert-Sensor zur Steuerung der Stellung eines Kfz-Fensters dient,
11. Codierelement (CE) nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - es (CE) als SOLLwert-Geber oder ISTwert-Sensor zur Steuerung der Stellung (S0, S1, S2) eines Kfz-Schiebedaches dient.
12. Codierelemεnt (CE) nach Patentanspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - es (CE) bei zwei Varianten (S1, S2) der Stellungsänderungen (S0 zu S1, S0 zu S2) des Schiebedaches mitwirkt, nämlich sowohl beim Schieben des Schiebedaches nach hinten (S2) unter den dortigen Dachbereich, als auch beim Anheben (S1) des Schiebedaches alleine an dessen rückwärtiger Kante nach oben über den dortigen Dachbereich hinaus,
- es (CE) längs seiner Signalbahnen (SBl, SB2) jeweils zwei aneinander angrenzende, die zwei Varianten (S1, S2) getrennt erfassende Signalbahnbereiche (SBB1, SBB2) mit. jeweils eige nen Sektoren (SK) aufweist, nämlich einen ersten Signalbahnbereich (SBB1) für das Anheben (S1) und einen zweiten (SBE2) für das Schieben,
- an der Grenze (G) zwischen diesen beiden Signalbahnbereichen (SBB1, SBB2) der Code für völliges Schließen (SO) des Schiebedaches liegt, und
- mit wachsendem Abstand von der Grenze (G) an den Sektoren (SK) jeweils Codes für zunehmend stärkere Stellungsänderungen (S1, S2) des Schiebedaches liegen.
13. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- berachtet längs der Signalbahnen (SB1, SB2), die Länge der Abtastfläche des die betreffende Signalbahn (SBl, SB2) berührenden Abtastelementes (AE1, AE2) jeweils kürzer ist als der Abstand zwischen zwei an Potentiale gelegten Sektoren (SK) der betreffenden Signalbahn (SB1, SB2).
14. Codierelement (CE) nach einem der vor-hergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- im Betrieb mehrere Abtastelemente (z.B. mehrere AE1) gemeinsam eine einzige Signalbahn (z.B. SBl) so gegeneinander (um den Winkel W) versetzt abtasten, daß
— falls ein erstes dieser mehreren Abtastelemente (AE1) die betreffende Signalbahn (SB1) an einer Stelle der Isolator- Oberfläche (IS) zwischen zwei Sektoren (auf dem Radius R2) abtastet, also ohne dadurch ein angelegtes Potential als Codesignal abtasten zu können, ein zweites dieser mehreren Abtastelemente (AE1) einen Sektor (auf dem Radius R1) dieser Signalbahn (SB1) abtastet.
15. Codierelement (CE) nach einem der vorhergehenden Patentan- Sprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß
- eine Rasteranordnung zum Einrasten der Verschiebungen zwischen den Abtastelementen (AE1, AE2) und dem Codierelement (CE) vorhanden ist, so daß nur bestimmte definierte Verschiebungen stabil eingestellt werden können und caß aber zwischen diesen stabilen Verschiebungseinstellungen alle Verschiebungseinstellungen instabil sind.
16. Fernsteuereinrichtung zur Steuerung eines bewegbaren Objektes, mit zwei Codierelementen (CE) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß - das erste Codierelement (CE) einen abseits vom Objekt angebrachten SOLLwert-Geber darstellt, dessen momentane eigene relative Verechiebung einem SOLLwert der Stellung des zu steuernden Objektes entspricht,
- das zweite Codierelement (CE) einen nahe am zu steuernden Objekt angebrachten ISTwert-Sensor darstellt, dessen momentane eigene relative Verschiebung dem momentanen Steuerzustand des zu steuernden Objektes entspricht,
- der vom ersten Codierelement abgetastete Code mit dem vom zweiten Codierelement abgetasteten Code verglichen wird, und - bei Ungleichheit der beiden verglichenen Codes der Stellmotor des Objektes läuft, bis die beiden Codes gleich sind.
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