Analog-Digital-Wandler
Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Wandler sowie ein Verfahren zum Betrieb desselben.
Der vorliegende Wandler kann eine sehr genaue dezi male Ablesung der Drehlage eines Drehglieds vornehmen, welches mit relativ hoher Drehzahl drehbar ist. Die Anord nung soll keine genauen Herstellungstoleranzen erfordern.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass mit Markierungen versehene Aufzeichnungselemente sowie mit diesen zusammenwirkende Abtastvorrichtungen zur Abgabe binärer Signale vorgesehen sind, um eine mehrstellige, auf die
Basis N, wobei N grösser als 2 ist, bezogene Zahl zur Angabe desjenigen Analogwertes zu liefern, weicher der auf die Abtastvorrichtungen bezogenen örtlichen Lage der Aufzeichnungselemente entspricht, dass die Markierungen in sich periodisch wiederholender Weise auf den Aufzeichnungselementen aufgebracht sind, wobei die Markierungen wenigstens 2N Zeichen für wenigstens 2N den Zeichen eindeutig zugeordnete Einheits-Werte einer Stelle der Zahl festlegen, und dass Mittel zur Verknüpfung der abgetasteten Binärsignale vorgesehen sind,
um den Zahlenwert dieser Stelle zu bestimmen und den Wert der Binärstelle 2" für die binäre Darstellung des Zahlenwertes der nächsthöheren Stelle oder einer zusätzlichen Übertragsstelle der Zahl herzuleiten.
Die kleinste Dekade der Dezimalzahl kann durch Ablesen verschiedener Zonen eines binärcodierten Glieds wie einer Codescheibe gemäss einem Code festgestellt werden, der ein eindeutiges Ablesen ermöglicht und eine Fehlausrichtung sowie andere Herstellungstoleranzen ohne Ablesefeh ler zulässt.
Die aufeinanderfolgenden höheren Dekaden der Dezimalzahl (nach der kleinsten Dekade) können durch Ablesen -zusätzlicher binärcodierter Zonen durch Vor- und Nacheilleser festgestellt werden, wobei zunehmende Toleranzen für jede aufeinanderfolgende höhere Dekade möglich ist.
Vorzugsweise kann der beschriebene Wandler, zwei bi närcodierte Codescheiben aufweisen, von denen die erste die kleineren Dekaden der Dezimalzahl und das Bit mit dem Gewicht bzw. Wert, d. h. das Zählbit, für die nächste höhere Dekade hat, während die zweite die übrigen Bits der nächsten Dekade und auch eine zusätzliche höhere Dekade hat.
Die erste Scheibe kann direkt durch das Drehglied angetrieben werden, dessen Drehlage gemessen werden soll, und ein Untersetzungsgetriebe kann zwischen den beiden Codescheiben vorhanden sein, so dass die zweite Codescheibe mit einer Drehzahl rotiert, die ein Bruchteil der Drehzahl der ersten Codescheibe ist. Die Ablesetoleranzen für die zweite Codescheibe sind gross genug, so dass ein Spiel im Untersetzungsgetriebe keinen Fehler beim Dekadenablesen erzeugt, das durch die zweite Codescheibe vorgenommen wird.
Vorzugsweise, insbesondere wenn die lineare Lage eines Glieds gemessen werden soll, können die beiden Codescheiben durch identische Leseanordnungen abgelesen werden, und die gelesenen Signale codiert werden, um zunehmende Dezimalzahlen für entgegengesetzte Drehrichtungen zu liefern, wobei die Codescheiben gegeneinander ohne Austausch der Leseanordnungen für verschiedene zwangsläufige Drehrichtungen des drehbaren Eingangsglieds austauschbar sind.
Im weiteren kann die höchste Dekade der Dezimalzahl durch Schalter festgestellt werden, die von Kurvenscheiben betätigt werden, die über das Untersetzungsgetriebe von der zweiten Codescheibe angetrieben werden. Diese Kurvenscheiben können Vorbzw. Nacheilschalter gemäss einem binärcodierten Dezimalcode betätigen. Die erlaubten Toleranzen für diese höchste Dekade sind gross genug, um das Ablesen durch von Kurvenscheiben betätigte Schalter und das Getriebespiel ohne Ablesefehler dieser Dekade zu erlauben.
Es wird also ein verbesserter Analog-Digital-Wandler hoher Präzision angegeben.
Beim vorliegenden Analog-Digital-Wandler kann ferner ein Dezimalzahlablesen der zu messenden analogen Grösse durchgeführt werden, bei der die aufeinanderfolgenden höheren Dekaden zunehmend grössere erlaubte Toleranzen haben, ohne dass ein Fehler beim Dezimalzahlablesen bewirkt wird.
Im weiteren kann der vorliegende Analog-Digital-Wand ler mit zwei binärcodierten Scheiben ausgerüstet werden, die zur Gewinnung aufeinanderfolgender Dekaden unter Umsetzung in Dezimalzahlen gelesen werden, wobei die zweite Codescheibe durch das Untersetzungsgetriebe mit einem Bruchteil der Drehzahl der ersten Codescheibe angetrieben werden kann, und wobei die erlaubtep Toleranzen für das Ablesen der zweiten Codescheibe ohne Fehler bei der Umsetzung in Dezimalen gross genug sind, um ein Spiel im Untersetzungsgetriebe zwischen der ersten und der zweiten Scheibe zu erlauben.
Ausserdem können beim vorliegenden Analog-Digital Wandler eine sehr schnell drehbare Codescheibe, die gelesen wird, um die kleinsten Dekaden einer Dezimalzahl zu gewinnen, und eine langsamer drehbare Codescheibe vorhanden sein, die in der entgegengesetzten Richtung bei einem dezimalen Bruchteil der Drehzahl der schnell drehbaren Scheibe gedreht und abgelesen wird, um die höheren Dekaden der Dezimalzahl zu gewinnen, wobei die beiden Codescheiben für entgegengesetzte zwangsläufige Drehrichtungen eines drehbaren Antriebglieds austauschbar sind.
Im weiteren können beim vorliegenden Analog-Digital Wandler ein binärcodiertes Glied und Leseeinrichtungen so angeordnet sein, dass sie das binärcodierte Glied lesen können, um die kleinste Dekade eines Dezimalzahllesens gemäss einem neuen binärcodierten Dezimalcode zu gewinnen. Ferner kann beim vorliegenden Analog-Digital-Wandler die höchste Dekade eines Dezimalzahllesers durch von Kurvenscheiben betätigte Schalter gewonnen werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betrieb des Wandlers ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend der Grössenänderung des Analogwertes eine relative Bewegung zwischen einem die Aufzeichnungselemente enthaltenden Aufzeichnungsträger und einer Anzahl von Abtastvorrichtungen erzeugt wird, dass mittels der Abtastvorrichtungen Signale erzeugt werden, die durch wenigstens 2N aufeinanderfolgende Zeichen eindeutig bestimmt werden, wenn sich die relative Lage zwischen dem Aufzeichnungsträger und den Abtastvorrichtungen in einer gegebenen Richtung ändert.
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Analog-Digital Wandler gemäss der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine der binärcodierten Codescheiben des Wandlers von Fig. 1, wobei die transparenten und lichtundurchlässigen Flächen vertauscht worden sind, um die Abbildung und Beschreibung zu erleichtern,
Fig. 4 genauer in vergrössertem Massstab die Fläche der Codescheibe von Fig. 3, die durch Photozellen hinter einer geschlitzten lichtundurchlässigen Maske gelesen wird, deren Leseschlitze in Fig. 4 punktiert abgebildet sind und über der Codescheibe liegen,
Fig. 5 den neuen binärcodierten Dezimalcode für das Ablesen der kleinsten Dekade der Codescheibe von Fig. 3,
Fig. 6 die Booleschen Gleichungen für den Code von Fig. 5,
Fig.
7 den binärcodierten Dezimalcode für das Ablesen der nächsthöheren Dekade der Codescheibe,
Fig. 8 den binärcodierten Dezimalcode für alle nächsthöheren Dekaden,
Fig. 9 die zweite Codescheibe des Wandlers von Fig. 1,
Fig. 10 die Kurvenscheibe und die Vor- und Nacheilschalter zur Gewinnung des Bits mit dem Gewicht 2 im binärcodierten Dezimalcode für die höchste Dekade,
Fig. 11 die Kurvenscheibe für die Betätigung ähnlicher Schalter zur Gewinnung des Bits mit dem Gewicht 4 im binärcodierten Dezimalcode für die höchste Dekade,
Fig. 12 die Kurvenscheibe für die Betätigung ähnlicher Schalter zur Gewinnung des Bits mit dem Gewicht 8 im bi närcodierten Dezimalcode für die höchste Dekade,
Fig. 13 die Kurvenscheibe für die Betätigung ähnlicher Schalter zur Gewinnung des Bits mit dem Gewicht 10 im binärcodierten Dezimalcode für die höchste Dekade, und
Fig.
14 den binärcodierten Dezimalcode für jede der beiden Gruppen von Zonen auf der gröberen zweiten Codescheibe in einem abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäss der Erfindung, durch das Winkel abgelesen werden können.
Übersicht
Gemäss Fig. 1 hat der Wandler ein Gehäuse 21, das zwei drehbare binärcodierte Codescheiben 22 und 23 umgibt. Die schnell drehbare erste Codescheibe 22, die genauer in Fig. 3 abgebildet ist, ist auf einer drehbaren Antriebswelle 24 befestigt, die ausserhalb des Gehäuses an ein Drehglied gekuppelt ist, dessen Drehlage bestimmt werden soll, z. B. die Leitspindel in einer Werkzeugmaschine.
Die Antriebswelle 24 treibt eine zweite Welle 25 an, wobei eine Drehzahluntersetzung von 100:1 und eine Drehrichtungsumkehr durch die untersetzenden Zahnräder 26-31 stattfindet. Die langsamer drehbare zweite Codescheibe 23, die genauer in Fig. 9 abgebildet ist, ist auf der zweiten Welle 25 befestigt. Wie am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist eine Linse 32 ortsfest links von der zweiten Codescheibe 23 befestigt, um Licht von einer Lampe 33 auf eine vorbestimmte Fläche dieser Codescheibe zu werfen. Eine lichtundurchlässige, geschlitzte Maske 34 ist ortsfest rechts von der Codescheibe 23 direkt gegenüber der Linse 32 befestigt, um durch die transparenten Flächen der Codescheibe hindurchtretendes Licht aufzufangen. Die Maske 34 hat mehrere Schlitze, die vor entsprechenden Photozellen (nicht abgebildet) angeordnet sind, die ortsfest von einem Photozellenhalter 35 getragen werden.
Durch diese Anordnung kann, wie weiter unten erläutert werden soll, jede Photozelle Licht in denjenigen Drehlagen der Codescheibe 23 erhalten, in denen die Codescheibe eine transparente Fläche direkt vor dem Maskenschlitz für diese Photozelle aufweist, während die Photozelle kein Licht in denjenigen Drehlagen der Codescheibe erhält, in denen sie eine lichtundurchlässige Fläche direkt vor dem entsprechenden Maskenschlitz hat.
Eine ähnliche Leseanordnung ist zum Lesen der Drehlage der ersten Codescheibe 22 vorhanden und hat eine Lampe 43 und eine Linse 44 links von dieser Scheibe (Fig. 1) und eine lichtundurchlässige geschlitzte Maske 45 (Fig. 2) sowie einen Photozellenhalter 46 an der entgegengesetzten Seite.
Wie noch erläutert werden soll, hat die erste Codescheibe 22 mehrere radial nach innen aufeinanderfolgende Kreiszonen. Jede dieser Zonen hat abwechselnd transparente und lichtundurchlässige Flächen, die sich auf ihrem Kreisbogen abwechseln und durch die Photozellen hinter den jeweiligen Schlitzen in der Maske 45 abzulesen sind.
Eine Gruppe von äussersten Zonen auf der Codescheibe 22 bewirkt das Ablesen der kleinsten Dekade, die in einem praktischen Ausführungsbeispiel so abgestuft sein kann, dass sie 10 4. 2,5 cm der linearen Bewegung der von der Leitspindel angetriebenen Einrichtung anzeigen kann. Die nächste Gruppe von radial innenliegenden Zonen auf der Codescheibe 22 bewirkt das Ablesen der nächsthöheren Dekade (z. B. der 10 3. 2,5-cm-Dekade). Eine dritte, innerste Gruppe von Zonen auf der Codescheibe 22 dient zur Gewinnung der nächsten Dekade (z. B. der 10- 2,5-cm-Dekade).
Wie bereits erwähnt, liegt eine 100:1 Drehzahluntersetzung zwischen den Wellen 24 und 25 vor, so dass die zweite Codescheibe 23 sich mit dem 100. Teil der Drehzahl der ersten Codescheibe und in entgegengesetzter Richtung dreht.
Das heisst, wenn die erste Codescheibe 22 ansteigende Zahlen bei ihrer Drehung im Uhrzeigersinn hat, hat die zweite Codescheibe ansteigende Zahlen bei ihrer Drehung im Ge genuhrzeigersinn, oder umgekehrt.
Ferner weist die zweite Codescheibe 23 sich über mehrere Kreiszonen radial erstreckende bogenartige Zonen auf, welche der Anordnung der Photozellenhalter und der daran befestigten Photozellen entsprechen.
Das Ablesen der letzten, höchsten Dekade (z. B. der 10 s - 2,5-cm-Dekade) wird durch eine Gruppe von vier Kurvenscheiben C-2, C-4, C-8 und C-10 vorgenommen, die von einer drehbaren Welle 47 getragen und so angeordnet sind, dass sie Endschalter betätigen, die genauer anhand der Fig.
10-13 beschrieben werden sollen. Die Welle 47 wird von der zweiten Welle 25 über Zahnräder 48, 49 und 50 angetrieben, die eine Untersetzung von 10 : 1 von der Welle 25 zur Welle 47 bewirken.
Das Lesen der ersten Codescheibe (der drei niedrigsten Dekaden).
In den Fig. 3-8 wird zur zweckmässigen Erläuterung und Beschreibung angenommen, dass eine dunkle Fläche ein positives Signal (eine binäre 1) darstellt, während eine helle Fläche das Fehlen eines positiven Signals (binäre 0) bedeutet. Tatsächlich wird jedoch, wenn das Lesen photoelektrisch vorgenommen wird, eine binäre I erzeugt, wenn die Codescheibe eine transparente Fläche der entsprechenden Photozelle zeigt, und eine binäre 0, wenn die Codescheibe eine lichtundurchlässige Fläche zeigt. Daher hat in einer derartigen photoelektrischen Einheit die tatsächliche Codescheibe dunkle Flächen, wo in den Fig. 3 und 4 helle Flächen abgebildet sind, und transparente Flächen, wo in den Fig. 3 und 4 dunkle Flächen erscheinen.
Das gleiche gilt für die Maske für die Photozellen. Die Maske hat transparente Leseschlitze, die punktiert in Fig. 4 abgebildet sind, während die übrige Maske lichtundruchlässig ist. In Fig. 4 ist der punktierte Leseschlitz schraffiert, wenn er zum Lesen einer binären l-Fläche der Codescheibe dient, und nicht schraffiert, wenn er zum Lesen einer binären O-Fläche der Codescheibe dient.
Gemäss Fig. 3 hat die erste Codescheibe 22 eine Bezugsskala, die auf dem Umfang in 2000 gleiche und entsprechend numerierte Teile unterteilt ist, wobei die Nummern im Gegenuhrzeigersinn zunehmen. Gemäss Fig. 1 ist die Codescheibe 22 gegen die nicht drehbare geschlitzte Lesemaske 45 und Photozellen drehbar, die ortsfest an der entgegengesetzten Seite der Maske zur Codescheibe angeordnet sind. Eine Drehung der Codescheibe im Uhrzeigersinn erzeugt zunehmende Nummern auf der Codescheibe auf der Bezugsskala und soll daher als positive Drehung bezeichnet werden.
Die Codescheibe trägt zwölf verschiedene Kreiszonen, die radial aufeinanderfolgen und von 1-12 in Fig. 3 durchnumeriert sind, wobei die Zone 1 die äusserste Zone auf der Scheibe ist, während die Zone 12 die radial innerste Zone ist usw. Die Zonen 1-3 bewirken das Ablesen der kleinsten Dekade und das Ablesen (das heisst des Bits mit dem Gewicht 1) für die nächste Dekade. Die Zonen 4-8 bewirken das Ablesen der zweitniedrigsten Dekade und das Ablesen für die nächste Dekade. Die Zonen 9-12 bewirken das Ablesen der höchsten Dekade auf der Codescheibe 22 und das Ablesen für eine Dekade, die auf der zweiten Codescheibe 23 vervollständigt wird.
Gemäss den Fig. 3 und 4 hat sowohl die Zone 1 als auch die Zone 2 der Codescheibe 22 eine binäre 0 (hier als helle Fläche gezeigt, in Wirklichkeit aber eine lichtundurchlässige Fläche auf der Codescheibe) von den Bezugsskalennummern 1995-5, 15-25,35-45 35-45 usw. an gleichmässig getrennten Inter- vallen auf dem Umfang. Die übrigen Flächen der Zonen 1 und 2 (z. B. von 5-15, von 25-35 usw.) repräsentieren die binäre 1 (hier als dunkle Fläche gezeigt, in Wirklichkeit aber auf der Codescheibe transparent). Auf diese Weise haben die Zonen 1 und 2 abwechselnde binäre 0- und binäre l-Flä- chen auf ihrem Umfang, deren jede eine Umfangsbreite von 10 Nummern auf der Bezugsskala hat.
Die Zone 3 ist die Zone mit der feinsten Auflösung auf der Codescheibe, sie hat abwechselnd aufeinanderfolgende binäre 1- und binäre Flächen, von denen jede eine Umfangsbreite von zwei Nummern auf der Bezugsskala hat Z. B. erstrecken sich binäre Flächen von 2-4, 6-8, 10-12 usw. auf der Bezugsskala, während binäre Flächen von 0-2, 4-6, 8-10, usw. auf der Skala verlaufen.
Die Zone 4 hat binäre Flächen von 30-50, 70-90, 130-150, 170-190 usw. in Wiederholung, und binäre O-Flächen von 1990-30, 50-70, 90-130, 150-170 usw.
Die Zone 5 hat binäre Flächen von 70-110, 170-210, 270-310 usw. in wiederholter Reihenfolge, und binäre O-Flächen von 10-70, 110-170, 210-270 usw.
Die Zone 6 hat binäre Flächen von 30-50, 130-150, 230-250 usw. in wiederholter Reihenfolge, und binäre O-Flächen von 1950-30, 50-130, 150-230 usw.
Die Zone 7 hat binäre Flächen von 1930-30, 130-230, 330-430 usw. in wiederholter Reihenfolge, und binäre O-Flächen von 30-130, 230-330 usw.
Die Zone 8 hat binäre Flächen von 70-170, 270-370 usw. in wiederholter Reihenfolge, und binäre Flächen von 1970-70, 170-270 usw.
Die Zone 9 hat binäre Flächen von 180-380, 580-780, 1180-1380, 1580-1780 und binäre Flächen von 1780-180, 380-580, 780-1180 und 1380-1580.
Die Zone 10 hat binäre Flächen von 410-810 und von 1410-1810 und binäre Flächen von 1810-410 und 810-1410.
Die Zone 11 hat binäre Flächen von 780-980 und 1780-1980 sowie binäre Flächen von 1980-780 und 980-1780.
Die Zone 12 hat eine binäre Fläche von 1000-0 und eine binäre O-Fläche von 0-1000.
Das Ablesen der niedrigsten Dekade
Wichtig ist die Leseanordnung für die niedrigste Dekade, die nun genauer anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben werden soll.
Fig. 5 zeigt den Code der niedrigsten Dekade. Fig. 6 gibt die Booleschen Gleichungen für die Bits mit dem Gewicht 1, 2, 4, 8 und 10 an, die die Dezimalzahlen 0-19 im Code von Fig. 5 liefern.
Aus diesen Gleichungen und aus dem Code von Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Dezimalzahl N ungerade ist, wenn sowohl F und G eine binäre 0 oder wenn sowohl F als auch G eine binäre 1 sind. N ist gerade, wenn F und G verschieden sind. Das wird durch die erste Gleichung in Fig. 6 ausgedrückt, wo das Bit mit dem Gewicht 1 gleich F und G oder F und G ist.
Das Bit mit dem Gewicht 2 tritt für Dezimalzahlen auf, die auf 2, 3, 6 oder 7 enden. Das ist für Dezimalzahlen 2, 3, 6, 7, 12, 13, 16 und 17 im Code von Fig. 5 der Fall. Das Bit mit dem Gewicht 2 für die Dezimalzahlen 2, 3, 6 und 7 tritt auf, wenn E=l, A=O und G=O ist. Das Bit mit dem Gewicht 2 für die Dezimalzahlen 12, 13,16 und 17 tritt auf, wenn E=O, A=1 und G=l ist. Diese Bedingungen sind in der zweiten Gleichung von Fig. 6 ausgedrückt.
Das Bit mit dem Gewicht 4 tritt für die Dezimalzahlen 4, 5, 6, 7 sowie 14, 16 und 17 im Code von Fig. 5 auf. Das Bit mit dem Gewicht 4 für die Dezimalzahlen 4 und 5 tritt auf, wenn D=l, B=O und G=l ist, für die Dezimalzahlen 6 und 7, wenn C=l, A=O und G=O ist, für die Dezimalzahlen 14 und 15, wenn D=O, B=l und G=O ist, und für die Dezimalzahlen 16 und 17, wenn C=O, A=l und G=l ist. Diese Bedingungen sind sämtlich durch die dritte Gleichung von Fig. 6 ausgedrückt.
Das Bit mit dem Gewicht 8 tritt für die Dezimalzahlen 8, 9, 18 und 19 im Code von Fig. 5 auf. Das Bit mit dem Gewicht 8 für die Dezimalzahlen 8 und 9 tritt auf, wenn B=l, E=l und G=l ist, für die Dezimalzahlen 18 und 19, wenn B=O, E=O und G=O ist. Diese Bedingungen sind durch die vierte Gleichung in Fig. 6 ausgedrückt.
Das Bit mit dem Gewicht 1 in der nächsthöheren Dekade oder 10 20 ist das Bit mit dem Gewicht 10 in der ersten Dekade. Das ist für alle ungeraden Dekaden (z. B. die Dekade von 10-19) in Fig. 5 der Fall. Das Bit mit dem Gewicht 10 tritt für die Dezimalzahlen 11-18 im Code von Fig.
5 auf, wenn A=l und E=O ist, für 10, in, 14, 15 und 18, wenn G=O und A=l ist, und für 11, 14, 15, 18 und 19, wenn G=O und E=O ist. Diese Bedingungen werden durch die fünfte Gleichung von Fig. 6 ausgedrückt.
Aus den Gleichungen von Fig. 6 und dem Code von Fig.
5 ist ersichtlich, dass das Bit mit dem Gewicht 1 in der niedrigsten Dekade sowohl durch F als auch durch G begrenzt wird. Das ist für alle ungeradzahligen Dezimalstellen des Codes der Fall.
Die Bits mit dem Gewicht 2, 4, 8 und 10 in der niedrigsten Dekade werden alle durch G begrenzt.
Z. B. ist das Bit mit dem Gewicht 2 in den geraden Dezimaldekaden (z. B. 0-9 oder 20-29 usw.) vorhanden, wo G=O ist. Diese Stellen, wo G=O ist, werden durch E, das sich von 0 auf 1 ändert, am unteren Ende und A, das sich von 0 auf 1 ändert, am oberen Ende begrenzt. Es ist ersichtlich, dass E nicht genau bestimmt sein muss und sich irgendwo von 0 auf 1 in den Dezimalnummerstellen 0 und 1 im Code von Fig. 5 ändern kann, und dass A sich von 0 in 1 irgendwo in den Dezimalzahlenstellen 8 und 9 ändern kann, ohne dass das irgendwelchen Einfluss auf den Wert des Bits mit dem Gewicht 2 hat. Dadurch ergibt sich ein Toleranzbereich, der sich über F und G erstreckt, also zwei Dezimalstellen für den Anfang der Markierung in den Spalten A und E in Fig. 5.
Ähnlich tritt in den ungeraden Dezimaldekaden (z. B.
10-19, 30-39 usw.) das Bit mit dem Gewicht 2 auf, wenn G=l ist. Diese Stellen, wo G=l ist, werden durch E, das sich von 1 auf 0 ändert, am unteren Ende und A, das sich von 1 auf 0 ändert, am oberen Ende begrenzt. Es ist ersichtlich, dass E sich von 1 auf 0 irgendwo in den Dezimalzahlenstellen 10 und 11 ändern kann, und dass A sich von 1 auf 0 irgendwo in den Dezimalzahlenstellen 18 und 19 ändern kann, ohne dass das irgend einen Einfluss auf den Wert des Bits mit dem Gewicht 2 hat. Das ergibt einen Toleranzbereich, der sich über F und G erstreckt, also zwei Dezimalstellen für das Ende der Markierung in den Spalten A und E in Fig.
5.
Es ist daher ersichtlich, dass der Anfang und das Ende sowohl von A als auch von E sich um eine Dezimalnummerstelle in beiden Richtungen bezüglich der Änderung des Zustandes von G ändern dürfen, ohne dass die Genauigkeit des Ablesens beeinträchtigt wird, sofern das Bit mit dem Gewicht 2 betrachtet wird.
Durch ähnliche Untersuchungen der Gleichungen für die Bits mit dem Gewicht 4, 8 bzw. 10 kann gezeigt werden, dass G den Anfang und das Ende jedes dieser gewichteten Bits bestimmt und A-E einfach den richtigen Abschnitt des verwendeten Werts von G begrenzen. Daher ist bei der Änderung des binären Zustands jede der Grössen A. B, C, D und E eine Abweichung von bis zu, aber nicht einschliesslich einer Dezimalzahl in jeder Richtung bezüglich der Änderung des binären Zustands von G möglich, ohne dass die Ablesegenauigkeit beeinträchtigt wird.
Die erlaubte Abweichung von A-E ermöglicht Herstellungstoleranzen, die die Schwierigkeiten bei der Anordnung der liqaskenschlitze und der Photozellen für das Lesen der Zone 1 der Codescheibe von Fig. 3 beträchtlich verringert.
Ein Fehler von bis zu einer Nummernstelle in jeder Richtung auf der auf dem Umfang verlaufenden Bezugsskala entweder in der Lage eines Maskenschlitzes oder in der Lage oder der Betriebszeit einer Photozelle führt zu keinem Ablesefehler.
Aus den vorangegangenen Ausführungen ist ersichtlich, dass die Spalten F und G im Code von Fig. 5 am kritischsten sind, weshalb diese Spalten durch Lesen der am feinsten unterteilten Zone auf der Codescheibe von Fig. 3, nämlich Zone 3, bestimmt werden, wo die Codescheibe ihren binären Zustand alle zwei Nummern der insgesamt 2000 Nummern auf der Bezugsskala ändert.
Gemäss Fig. 4 hat die Maske eine Serie von drei Schlitzen F . Diese drei Schlitze haben jeweils eine Umfangsbreite von einer Nummer auf der Bezugsskala und einen Abstand von vier Nummern auf der Bezugsskala, so dass in irgendeiner gegebenen Drehlage der Codescheibe die drei Schlitze F alle ähnlich bezüglich binärer 0- oder binärer Flächen der Zone 3 der Codescheibe lesen. Das heisst, die Schlitze F' sind in Phase in allen Rotationslagen der Codescheibe. Licht, das durch die transparenten Flächen der Zone 3 der Codescheibe und durch die drei Schlitze Ft fällt, trifft auf eine einzelne Photozelle hinter der Maske, die dann als Ausgangssignal eine binäre 1 abgibt.
Durch diese Leseanordnung mit mehreren Schlitzen erhält die Photozelle dreimal so viel Licht, als wenn sie nur von einem einzelnen Schlitz der Maske gespeist würde. Dadurch werden stärkere Photozellensignale am Muster mit der höchsten Auflösung der Codescheibe erzeugt.
Die Maske hat auch drei Schlitze G (Fig. 4), um die Zone 3 der Codescheibe zu lesen. Die drei Schlitze G haben jeweils eine Breite von einer Nummer der Bezugsskala, und sie sind voneinander in der gleichen Weise wie die Schlitze F getrennt, so dass in irgendeiner gegebenen Drehlage der Codescheibe die drei Schlitze G ' alle ähnlich lesen.
Eine einzelne G'-Photozelle befindet sich hinter den drei Schlitzen G i aus den oben erwähnten Gründen.
Die Schlitze G | sind auf dem Umfang von den Schlitzen um um weniger als ein Vielfaches von vier Nummern der Be- zugsskala für die Codescheibe getrennt. Da die abwechselnden binären 0- und binären Flächen der Zone 3 auf der Codescheibe jeweils eine Umfangsbreite von zwei Bezugsnummern haben, laufen für jeweils vier Bezugsnummern, um die die Codescheibe gedreht wird, sowohl die Schlitze F als auch Gi durch einen kompletten Zyklus einer binären 1 und einer binären 0, wobei das F-Signal gegenüber dem G-Signal um 90" dieses Zyklus verzögert ist (oder um eine Nummer der Bezugsskala).
Gemäss Fig. 4 lesen in der Drehlage der Codescheibe die Schlitze F eine binäre 0 und die Schlitze G eine binäre 1. Wenn die Codescheibe um eine Nummer aus ihrer Nulllage (das heisst iim X.oo einer vollen Umdrehung) gedreht wird, lesen die Schlitze F eine binäre 1 und die Schlitze G' lesen weiter eine binäre 1. Die weitere Bewegung der Codescheibe zur Nummer 2 auf ihrer Bezugsskala bewirkt, dass die Schlitze F weiter eine binäre 1 lesen, während die Schlitze G'jetzt eine binäre 0 lesen. Bei der Nummer 3 lesen die Schlitze F eine 0 und die Schlitze G auch eine 0.
Ein Vergleich der Fig. 4 und 5 zeigt, dass die Drehung der Codescheibe im Uhrzeigersinn in Fig. 4 gegen die nichtdrehbare geschlitzte Maske und die Photozellen bewirkt, dass die den Schlitzen F und G zugeordneten Photozellen diejenige Folge von Kombinationen von binären 1- und binären O-Ausgangssignalen erzeugen, die jeden Zyklus von vier Nummern auf der Bezugsskala gemäss den Spalten F und G im Code von Fig. 5 wiederholen. Da zehn Nummern, die eine Dezimaldekade darstellen, nicht eine ganze Zahl von Zyklen beinhalten, wiederholt sich der Code alle zwanzig Nummern.
Bei einer zwangsläufigen Drehung (im Uhrzeigersinn) der Codescheibe werden die Spalten A, B, C, D und E im Code von Fig. 5 durch die Ausgangssignale von den einzelnen Photozellen erzeugt, die hinter entsprechenden einzelnen Schlitzen der Maske angeordnet sind, die in Fig. 4 mit A , B , C, D und E bezeichnet sind. Diese Schlitze liegen der Zone 1 der Codescheibe gegenüber. Die Mittellinien dieser Schlitze sind gleichmässig auf dem Umfang voneinander durch 22 Nummern der Bezugsskala der Codescheibe getrennt. jeder der Schlitze A'-E' hat eine Umfangsbreite von einer Nummer der Bezugsskala.
Da die aufeinanderfolgenden binären 1- und binären Flächen der Zone 1 auf der Codescheibe jeweils eine Umfangsbreite von 10 Nummern haben, sind die Schlitze A;-E effektiv um zwei Nummern voneinander getrennt, sofern das Lesen dieser Zone betrachtet wird. Es wäre unpraktisch zu versuchen, fünf getrennte Photozellen nur zwei Nummern auseinander auf der Skala der Codescheibe räumlich anzuordnen, dagegen erzeugt die gezeigte Anordnung in der sie um 22 Nummern räumlich voneinander getrennt sind, genau die gleiche Folge von binären Ausgangssignalen, wenn die Codescheibe im Uhrzeigersinn gedreht wird.
Gemäss Fig. 4 befindet sich in der Drehlage der Codescheibe der Schlitze E der Maske gegenüber der Fläche der Zone 1 zwischen den Nummern 44 und 45, der Schlitz D gegenüber der Codescheibe zwischen den Nummern 22 und 23, der Schlitz C gegenüber der Codescheibe zwischen den Nummern 0 und 1, der Schlitz Bi gegenüber der Codescheibe zwischen den Nummern 1978 und 1979 und der Schlitz A gegenüber der Codescheibe zwischen den Nummern 1956 und 1957. Die Schlitze A -E; lesen daher in diesem Zustand sämtlich eine binäre 0 von der Codescheibe ab.
Die Schlitze F der Maske sind gegenüber den Flächen der Zone 3 der Codescheibe zwischen 17 und 18, zwischen 21 und 22 bzw. 25 und 26, so dass die Schlitze F sämtlich eine binäre 0 von der Codescheibe ablesen. Die Schlitze G der Maske liegen den Flächen der Codescheibe zwischen 1954 und 1955, zwischen 1958 und 1959 bzw. 1962 und 1963 gegenüber, so dass die Schlitze G sämtlich eine binäre 1 von der Codescheibe ablesen. Die Drehlage der Codescheibe entspricht daher der O-Dezimalzahlenlage im Code von Fig.
5, wo der einzelne -Schlitz A=O, B=O, C=O, D=O, E=O, F=O und G=l liest.
Wenn jetzt die Codescheibe um skooo einer vollen Umdrehung im Uhrzeigersinn in Fig. 4 zur Nummer 1 gedreht wird, befindet sich der Schlitz E der Maske an der Codescheibe zwischen 45 und 46, der Schlitz D zwischen 23 und 24, der Schlitz C zwischen 1 und 2, der Schlitz B zwischen 1979 und 1980 und der Schlitz A zwischen 1957 und 1958.
Der Schlitz E liest jetzt eine binäre 1 und die Schlitze D C, B und A lesen weiter eine binäre 0. Die Schlitze F liegen der Codescheibe zwischen 18 und 19, 22 und 23 und 26 und 27 gegenüber, so dass die Schlitze F sämtlich eine binäre 1 lesen. Die Schlitze G liegen gegenüber der Codescheibe zwischen 1955 und 1956, 1959 und 1960 sowie 1963 und 1964 so dass die Schlitze G weiter eine binäre 1 lesen.
Diese Drehlage der Codescheibe entspricht der Stelle 1 der Spalte G im Code von Fig. 5.
Eine Durchsicht der Lagen der Codescheibe und der ortsfesten Leseschlitze A bis G in Fig. 5 zeigt, dass jede nachfolgende Drehlage der Codescheibe eine entsprechend dezimal abgezählte Lage im Code von Fig. 5 erzeugt, wobei sich der Zyklus wiederholt, wenn 20 Drehlagen erreicht worden sind.
Gemäss Fig. 4 hat die Maske eine Serie von drei Schlitzen F und eine Serie von drei Schlitzen G, die die Zone 3 der Codescheibe 1800 ausser Phase mit den Schlitzen F bzw. G ablesen.
Die drei Schlitze F haben jeweils eine Umfangsbreite von einer Nummer auf der Bezugsskala und sind voneinander um vier Nummern der Skala getrennt, so dass sie alle gleich ablesen. Die Schlitze F sind von den Schlitzen F um eine gerade Nummer der Bezugsskala getrennt, die nicht durch vier teilbar ist. Z. B. ist in Fig. 4 jeder Schlitz F um 22 Nummern auf dem Umfang vom entsprechenden Schlitz F getrennt. Da vier Nummern der Bezugsskala einen vollen 360"-An-Aus-Zyklus der Schlitze F darstellen, ist es ersichtlich, dass, wenn die Schlitze F binäre Flächen auf der Zone 3 auf der Codescheibe lesen, die F -Schlitze binäre Flächen lesen, und umgekehrt.
Die gleiche Beziehung gilt auch für die Schlitze G bezüglich der Schlitze G'.
Da die Schlitze F und G um 1800 mit den Schlitzen F und G ausser Phase sind, werden die - und -Schlitze abwechselnd im Gegentakt für ein verbessertes Schalten der Decodierschaltung für das Ablesen der niedrigsten Dekade abgelesen, was besonders wünschenswert ist, wenn sich die Antriebswelle 24 (Fig. 1) relativ schnell dreht.
Die gleiche Gegentaktlesetechnik kann bei Wunsch zum Lesen der Spalten A-E des Codes von Fig. 5 verwendet werden. Zu diesem Zweck hat die Maske fünf Schlitze A B, C, D, E (Fig. 4) und entsprechende einzelne Photozellen zum Lesen der Zone 2 der Codescheibe. Die Schlitze A -E sind auf dem Umfang gegen die entsprechenden Schlitze A -E um zehn Nummern der Bezugsskala versetzt, so dass ihre Ablesung um 1800 ausser Phase zu den entsprechenden Ablesungen der zu den Schlitzen A -E gehörenden Photozellen ist. (Zone 1 und 2 sind identisch).
In der Praxis kann jedoch dieses Ablesen der Schlitze A -E als unnötig weggelassen werden, um immer noch ein hinreichend genaues Ablesen der den Spalten A-E des Codes von Fig. 5 entsprechenden Informationswerte zu bewirken.
Das Ablesen der F - und G -Schlitze der Zone 3 der ersten Codescheibe kann verwendet werden, um die Richtungsanzeige digital zu machen. Wenn z. B. die Codescheibe im Uhrzeigersinn gedreht wird, ändert die am G -Schlitz abgegebene Information ihren binären Zustand von 0 auf 1, 90" (oder 1 Dezimalnummer) vor der entsprechenden Änderung des Zustands der zum F-Schlitz gehörenden Information, woraus ersichtlich ist, dass die Antriebswelle sich im Uhrzeigersinn dreht. Das Gegenteil ist der Fall, wenn die Antriebswelle sich im Gegenuhrzeigersinn dreht.
Die den Maskenschlitzen zugeordneten Photozellen erzeugen binäre Ausgangssignale, die einer Decodierschaltung (nicht abgebildet) zugeführt werden, die übliche logische Elemente enthält, die entsprechend den Boolschen Gleichungen von Fig. 6 geschaltet sind, um Ausgangssignale zu erzeugen, die den Bits mit den Gewichten 1, 2, 4, 8 bzw. 10 entsprechen.
Auf diese Weise sind die mit F und G bezeichneten Spalten in dem in Fig. 5 dargestellten Code zusammen mit der Zone 3 der Codescheibe 22 mit entsprechenden Leseanordnungen oder Abtastvorrichtungen über Maskenschlitze so ausgerichtet, dass genau definierte Signale erhalten werden.
Diese Signale geben die Grösse der binären Stelle 2" entsprechend der Gleichung in Fig. 6 an. Die Spalten A bis E in Fig. 5, welche der Zone 1 auf der Codescheibe 22 entsprechen, wirken mit ähnlich aufgebauten Leseanordnungen oder Abtastvorrichtungen über entsprechende Maskenschlitze zusammen, um die relativ ungenauen Signale abzugeben, also Signale, deren Anfang und Ende innerhalb gewisser Toleranzbereiche variieren kann, ohne dass die Genauigkeit der Anordnung nachteilig beeinträchtigt wird. Diese ungenauen Signale hängen von den genau definierten Signalen über die in Fig. 6 dargestellten Gleichungen logisch zusammen und definieren für jede Periode des mit Hilfe der Fig. 5 und 6 dargestellten Codes zwanzig Werte einer mehrstelligen binären Zahl.
Die mehrstellige Binärzahl ihrerseits bestimmt den Wert einer Stelle einer Zahl zur Basis 10 und den Wert der binären Stelle 2" einer zweiten mehrstelligen binären Zahl, welche den Wert der nächsten Stelle der mehrstelligen Zahl zur Basis 10 festlegt.
Das Lesen der zweiten Dekade
Für alle Lagen mit den Dezimalnummern 0-9 (das heisst für jede geradzahlige Dekade) des Codes von Fig. 5 erzeugt die mit den Photozellen für die Zonen 1-3 verbundene Decodierschaltung ein binäres O-Signal für das Bit mit dem Gewicht 1 in der nächsten Dekade, deren Code in Fig. 7 abgebildet ist. Für alle Lagen mit den Dezimalnummern 10-19 (das heisst für jede ungeradzahlige Dekade) des Codes von Fig. 5 erzeugt die mit den Photozellen für die Zonen 1-3 verbundene Decodierschaltung ein binäres l-Signal für das Bit mit dem Gewicht 1 in der nächsten Dekade. Dieses binäre l-Signal für die zweite Dekade ist das Bit mit dem Gewicht 10 der ersten Dekade und durch die Linien I in den Fig. 5 und 7 dargestellt. Daher hat in Fig. 7 das Bit mit dem Gewicht 1 einen Wert 0 während jeder geradzahligen Dekade der Bezugsskala (z.
B. von 0-9, 20-29 usw.) und einen Wert von 1 in jeder ungeradzahligen Dekade (z. B. von 10-19, 30-39 usw.) der Bezugsskala.
Der Code von Fig. 7 ist der übliche 1, 2, 4, 8-binärcodierte Dezimalcode mit einer addierten 10, die tatsächlich das Bit mit dem Gewicht 1 für die nächsthöhere Dekade ist.
Die fünf Spalten von Fig. 7 stellen (von rechts nach links) die Bits mit den Gewichten 1, 2, 4, 8 bzw. 10 dar. Wie bereits erwähnt, wird das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 7 durch Ablesen der niedrigsten Dekade erhalten. Das Bit mit dem Gewicht 2 in Fig. 7 wird durch Ablesen der Zone 4 der Codescheibe bestimmt, das Bit mit dem Gewicht 4 durch Ablesen der Zone 5, das Bit mit dem Gewicht 8 durch Ablesen der Zone 6 und das Bit mit dem Gewicht 10 durch Ablesen der Zone 7 oder 8.
Gemäss Fig. 4 hat die Maske einen Voreilschlitz 20d und einen Nacheilschlitz 20g zum Ablesen der Zone 4 der Codescheibe. Hinter jedem dieser Schlitze befindet sich eine einzelne Photozelle. Jeder Schlitz 20d und 20g hat eine Umfangsbreite von zwei Nummern der Bezugsskala. Wenn das Einheitsbit (das heisst das Bit mit dem Gewicht 1) in dem Code von Fig. 7 eine binäre 0 ist (was wie beschrieben in jeder geradzahligen Dekade der Bezugsskala auftritt), wird die Photozelle hinter dem Voreilschlitz 20d verwendet, um die Zone 4 der Codescheibe zu lesen. Wenn das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 7 gleich list, (was bei ungeradzahligen Dekaden der Bezugsskala auftritt), wird die Photozelle hinter dem Nacheilschlitz 20g verwendet, um die Zone 4 der Codescheibe zu lesen.
Ähnlich wird die Zone 5 der Codescheibe durch die Photozelle hinter einem Voreilschlitz 40d oder durch die Photozelle hinter einem Nacheilschlitz 40g gelesen, um das Bit mit dem Gewicht 4 im Code von Fig. 7 für die zweitniedrigste Dekade zu erhalten.
Die Zone 6 der Codesscheibe wird durch die Photozelle hinter einem Voreilschlitz 80d gelesen, um das Bit mit dem Gewicht 8 im Code von Fig. 7 der für die zweitniedrigste Dekade zu erhalten.
Die Zone 7 der Codescheibe wird durch die Photozelle hinter einem Nacheilschlitz lOOg gelesen, oder die Zone 8 der Codescheibe wird durch die Photozelle hinter einem Voreilschlitz lOOd gelesen, um das Bit mit dem Gewicht 10 im Code von Fig. 7 für die zweitniedrigste Dekade zu erhalten. Es werden zwei Zonen 7 und 8 verwendet, um das Bit mit dem Gewicht 10 im Code von Fig. 7 zu erhalten, damit der erforderliche Abstand auf dem Umfang aufrechterhalten wird. Dadurch können eine kleinere Linse und eine kleinere Maske verwendet werden.
In allen Zonen 5-8 wird die Auswahl eines Voreil- oder Nacheilschlitz-Lesens automatisch in Abhängigkeit von dem binären Zustand des Bits mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 7 vorgenommen, der der gleiche wie für die Zone 4 ist.
Die Leseschlitze für die Zonen 5-8 haben sämtlich eine Umfangsbreite von zwei Nummern der Bezugsskala, die nur 210 der Breite einer einzelnen Dezimalnummer der Skala von Fig. 7 beträgt, da jede Dezimalnummer dort 10 Nummern der Bezugsskala darstellt.
Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass das Ablesen des Bits mit dem Gewicht 2 (das von der Zone 4 der Codescheibe abgelesen wird) für die ersten beiden Dekaden (0-9 und 10-19) des Codes von Fig. 5 0 und für die nächsten beiden Dekaden (20-29 und 30-39) des Codes von Fig. 5 1 ergeben sollte.
Theoretisch kann dieses Lesen des Bits mit dem Gewicht 2 durch Verwendung eines einzelnen Schlitzes und einer einzelnen Photozelle zum Lesen der Zone 4 der Codescheibe erreicht werden. An einer Übergangsstelle zwischen dem Lesen einer binären 0 und einer binären 1 würde dies jedoch, wenn die Photozelle zu zeitig oder zu spät erregt würde, einen Ablesefehler von 10 Nummern der Bezugsskala bewirken. Um das zu vermeiden und gleichzeitig die möglichen Herstellungstoleranzen für die zweite Dekade der Codescheibe bedeutend zu erhöhen, sind die erwähnten Voreil- und Nacheilleseschlitze vorhanden.
Beispielsweise ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass der Voreilschlitz 20d für die Zone 4 der Codescheibe um sechs Nummern der Bezugsskala voreilt. Das heisst, der Code von Fig.
7 wäre befriedigend, wenn sich ein gedachter einzelner Schlitz der Breite 0 bei der Nummer 1910 der Bezugsskala in der O-Lage der Codescheibe (Fig. 4) befinden würde, so dass eine Drehung im Uhrzeigersinn der Codescheibe um zwanzig Nummern der Bezugsskala erforderlich wäre, bevor die nächste binäre Fläche der Zone 4 (von 1930-1950) zuerst an diesem gedachten Schlitz vorbeilaufen würde. In diesem Fall würde die Photozelle an diesem gedachten Schlitz das Lesen einer binären 1 von der Zone 4 genau beginnen, wenn das Einheitsbit des Codes von Fig. 5 sich von 1 auf 0 ändert.
In der in Fig. 4 abgebildeten Anordnung läuft jedoch diese binäre Fläche 1930-1950 der Zone 4 zuerst an der Mittellinie des Schlitzes 20d vorbei, nachdem die Codescheibe im Uhrzeigersinn um vierzehn Nummern der Bezugsskala gedreht worden ist, und sie bleibt unter dem Schlitz 20d von der Nummer 14 bis zur Nummer 34 der Codescheibe. Aus dem Code von Fig. 7 ist ersichtlich, dass die Photozelle hinter dem Voreilschlitz 20d verwendet wird, um die Zone 4 nur während gerader Dekaden abzulesen, z. B.
von der Drehlage der Scheibe mit der Nummer 20 bis zu der mit der Nunimmer 29. Daher beginnt die Photozelle am Voreilschlitz 20 mit dem Lesen einer binären 1 von der Zone 4 der Codescheibe sechs Nummern vor der Lage, die zum Erfüllen des Codes von Fig. 7 erforderlich ist. In diesem Sinn eilt die Photozelle am Voreilschlitz 20d der theoretischen Einzelschlitzlage für den Code von Fig. 7 voraus.
Der Nacheilschlitz 20g für die Zone 4 der Codescheibe eilt der theoretischen Schlitzlage um vier Nummern auf der Bezugskala nach. Das heisst, der Code von Fig. 7 liest die Photozelle hinter dem Schlitz 20g während der ungeraden Dekaden, z. B. nachdem die Codescheibe im Uhrzeigersinn sich von der Nummer 30 zur Nummer 39 gedreht hat. Die Photozelle hinter dem Schlitz 20g zeigt jedoch die binäre Fläche der Zone 4 wie abgebildet an, nachdem die Codescheibe sich um 24 Nummern gedreht hat, und bleibt bis zur Nummer 44 stehen, so dass sie um vier Nummern dem Lesen des theoretischen einzelnen Schlitzes nacheilt.
Die Ablesungen der Voreil- und Nacheilschlitze 20d und 20g überlappen sich zwischen den Bezugsskalennummern 24 und 34, so dass, selbst wenn Änderungen in der Zone 4 fehlerhaft bezüglich dem Einheitsbit der zweiten Dekade um mehrere Nummern entlang der Bezugsskala sind, kein Ablesefehler des Bits mit dem Gewicht 2 beim Ablesen der zweiten Dekade erzeugt wird. Das Einheitsbit der zweiten Dekade wird durch die Kanten der Muster der Zone 3 der Codescheibe begrenzt, die das Lesen der den Spalten entsprechend dem Code von Fig. 5 zugeordneten Photozellen bestimmen. Daher bestimmt die Zone 3, die die hohe Auflösung hat, die Genauigkeit, während die Zone 4 Fehler von mehreren Bezugsnummern aufweisen kann, ohne dass Nachteile auftreten.
Die vorausgegangenen Ausführungen gelten auch für jeden der übrigen Voreilschlitze 40d, 80d und lOOd und der Nacheilschlitze 40g, 80g und 100g dieser zweitniedrigsten Dekade.
In der Praxis sind daher die für das Ablesen der zweiten Dekade erlaubten Toleranzen beträchtlich grösser als die für die erste Dekade erlaubten. Die Lageänderungen des binären Zustands auf den Zonen 4, 5, 6, 7 und 8 der Codescheibe können um mehrere Bezugsskalennummern fehlerhaft sein; trotzdem wird die Codescheibe mit der Genauigkeit der Zone 3 mit der höchsten Auflösung oder mit l/2000 einer Umdrehung der Codescheibe gelesen.
Die Photozellen hinter den Voreil- und Nacheilschlitzen 20d, 20g, 40d, 40g, 80d, 80g, lOOd und lOOg erzeugen binäre Ausgangssignale, die einer Decodiererschaltung (nicht abgedet) zugeführt werden, die logische Elemente enthält, die entsprechend dem üblichen 1-2-4-8-binärcodierten Dezimalcode geschaltet sind. Das Umschalten zwischen den Voreilund Nacheil-Ausgangssignalen der Photozellen wird gemäss dem binären Zustand des Einheitsbits in dieser zweiten Dekade vorgenommen. Die logischen Elemente in dieser Decodierschaltung erzeugen Ausgangssignale, die den Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 bzw. 10 entsprechen.
Das Ablesen der höchsten Dekade auf der ersten Codescheibe
Die gleichen Überlegungen gelten auch für das Ablesen der Zonen 9-12 der Codescheibe für die höchste Dekade auf ihr.
Die für diese Dekade erlaubten Toleranzen sind zehnmal grösser als die für die zweite Dekade erlaubten. Die Leseschlitze für diese Zonen haben sämtlich eine Breite von vier Nummern der Bezugsskala, so dass weniger empfindliche
Photozellen verwendet werden können.
Fig. 8 zeigt den Code für die höchste Dekade auf der Codescheibe von Fig. 3. Es ist ersichtlich, dass das ein üblicher 1-, 2-, 4-, 8-binärcodierter Dezimalcode ist, wobei eine
10 addiert wird, die in Wirklichkeit das Bit mit dem Gewicht
1 für die nächste Dekade ist. Der Code von Fig. 8 ist mit dem Code von Fig. 7 identisch.
Das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 8 ist das
Bit mit dem Gewicht 10 im Code von Fig. 7 für die mittlere
Dekade. Dieses Bit wird von den Zonen 7 und 8 der Codescheibe abgelesen. Daher hat in den Drehlagen der Codescheibe von 0-99 das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von
Fig. 8 den Wert 0, von 100-199 das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 8 den Wert 1, von 200-299 0 usw. In den
Lagen, in denen dieses Bit den Wert 0 hat, wie es für alle geradzahligen Hunderter der Bezugsskala der Fall ist, werden die Voreilphotozellen hinter den Schlitzen 200d, 400d, 800d, lOOOd verwendet. In denjenigen Lagen, in denen dieses Bit den Wert 1 hat, wie es für alle ungeradzahligen Hunderter der Bezugsskala der Fall ist, werden die Nacheilphotozellen hinter den Schlitzen 200g, 400g, 800g, lOOOg verwendet.
Das ist im wesentlichen der beschriebenen Ablesesteuerung der mittleren Dekade wie beschrieben ähnlich.
Es ist aus Fig. 8 ersichtlich, dass das Bit mit dem Gewicht 2 in diesem Code erfüllt würde, wenn die Zone 9 ihr Lesen von 0 auf 1 ändern würde, nachdem die Codescheibe sich um 200 Nummern auf der Bezugsskala aus ihrer O-Lage von Fig. 4 im Uhrzeigersinn gedreht hat, und wenn sie sich von 1 auf 0 ändern würde, nachdem die Codescheibe die Nummer 400 erreicht hat. Die Lage des Voreilschitzes 200d für das Lesen der Zone 9 ist jedoch so, dass seine Photozelle erregt wird, nachdem die Codescheibe die Nummer 150 erreicht hat, und sie bleibt erregt, bis die Codescheibe die Nummer 350 erreicht hat. Dieses Photozellensignal wird von der Nummer 200 bis zur Nummer 299 benutzt. Der Nacheilschlitz 200g zum Ablesen der Zone 9 liegt so, dass seine Photozelle erregt wird, nachdem die Codescheibe die Nummer 250 erreicht hat, und erregt bleibt, bis die Codescheibe die Nummer 450 erreicht.
Dieses Photozellensignal wird von der Nummer 300 bis zur Nummer 399 verwendet.
Das gleiche gilt für die Photozellen am Voreilschlitz 400d und am Nacheilschlitz 400g zum Ablesen der Zone 10 der Codescheibe, um das Bit mit dem Gewicht 4 im Code von Fig. 8 zu erzeugen, ferner für die Photozellen am Voreil- und Nacheilschlitz 800d bzw. 800g zum Lesen der Zone 11 der Codescheibe, um das Bit mit dem Gewicht 8 im Code von Fig. 8 zu erzeugen sowie für die Photozellen am Voreilund Nacheilschlitz lOOOd bzw. lOOOg zum Lesen der innersten Zone 12 der Codescheibe, um das Bit mit dem Gewicht 10 im Code von Fig. 8 zu erzeugen.
Die mit den Voreil- und Nacheilphotozellen für diese dritte Dekade verbundene Decodierschaltung ist im wesentlichen die gleiche wie für die Photozellen der zweiten Dekade, was ebenfalls für die folgenden höheren Dekaden auf der zweiten Codescheibe gilt.
Das Lesen der zweiten Codescheibe
Fig. 9 zeigt die zweite Codescheibe 23, die bei einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn ansteigende Nummern aufweist. Auch hier ist zur Erleichterung der Abbildung die zweite Codescheibe mit lichtundurchlässigen Flächen für binäre Signale und hellen Flächen für binäre Signale abgebildet. In der Praxis jedoch sind diese vertauscht, so dass für ein binäres 1-Signal die Codescheibe eine transparente Fläche der entsprechenden Photozelle zeigt, während für ein binäres O-Signal die Codescheibe eine lichtundurchlässige Fläche der entsprechenden Photozelle zeigt.
Die zweite Codescheibe ist prinzipiell der ersten Codescheibe, die in Fig. 3 abgebildet ist und schon genauer beschrieben wurde, ähnlich mit der Ausnahme, dass sie mit binären 1- und binären Flächen für ansteigende Nummern bei einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn codiert ist. Die zweite Codescheibe hat zwölf Kreiszonen 1'-12', die durch Photozellen hinter einer geschlitzten undurchlässigen Maske abgelesen werden, die identisch mit der zum Ablesen der ersten Codescheibe verwendeten Maske, abgebildet in Fig. 4, ist.
Die beiden Zonen 1' und 2', die die äussersten Zonen auf dieser Codescheibe sind, haben eine binäre O-Fläche von der Bezugsskalennummer 1996-6, von 16-26 usw. an gleichmässig voneinander getrennten Intervallen auf dem Umfang, und binäre Flächen (z. B. von 6-16, 26-36 usw.) zwischen den binären Flächen. Auf diese Weise haben beide Zonen 1' und 2' abwechselnd binäre 1- und binäre Flächen hintereinander auf dem Umfang, wobei jede Fläche eine Umfangsbreite von zehn Nummern der Bezugsskala hat.
Die Zone 3' hat abwechselnde binäre 1- und binäre O-Flä chen nacheinander auf dem Umfang, wobei jede eine Umfangsbreite von zwei Nummern der Bezugsskala hat. Z. B. erstrecken sich binäre Flächen von 0-2, 4-6, 8-10 usw., und binäre Flächen von 1998-0, 2-4, 6-8 usw.
Die Zone 4 hat binäre Flächen von 10-30, 50-70, 110-130, 150-170 usw. in wiederholter Reihenfolge, und binäre Flächen von 1970-10, 30-50, 70-110, 130-150 usw.
Die Zone 5' hat binäre Flächen von 10-50, 110-150, 210-250 usw. sowie binäre Flächen von 1950-10, 50-110, 150-210 usw.
Die Zone 6' hat binäre Flächen von 30-50, 130-150, 230-250 usw. sowie binäre Flächen von 1950-30, 50-130, 150-230 usw.
Die Zone 7' hat binäre Flächen von 70-170, 270-370, 470-570 usw. sowie binäre Flächen von 1970-70, 170-270 usw.
Die Zone 8' hat binäre Flächen von 1930-30, 130-230, 330-430 usw. sowie binäre Flächen 30-130, 230-330 usw.
Die Zone 9' hat binäre Flächen von 220-420, 620-820, 1220-1420 und 1620-1820 sowie binäre Flächen von 1820-220, 420-620, 820-1220 und 1420-1620.
Die Zone 10' hat binäre Flächen von 390-790 und 1390-1790 sowie binäre Flächen von 1790-390 und von 790-1390.
Die Zone 11' hat binäre Flächen von 1820-20, und von 820-1020 sowie binäre Flächen von 20-820, und von 1020-1820.
Die Zone 12' hat eine binäre Fläche von 1000-0 und eine binäre O-Fläche von 0-1000.
Da die Anordnung von geschlitzter Maske und Photozellen zum Lesen der zweiten Codescheibe (Fig. 9) identisch mit der bereits anhand von Fig. 4 beschriebenen ist, braucht diese Beschreibung nicht in allen Einzelheiten wiederholt zu werden.
Wie bereits in der Übersicht erwähnt, wird die niedrigste Dekade der zweiten Codescheibe enthalten in den Zonen 1'-3' in Fig. 9) nicht abgelesen. Ein Grund dafür besteht darin, dass eine Getriebeuntersetzung von 1000:1 zwischen der ersten und der zweiten Codescheibe zu vermeiden ist, da vielmehr eine Getriebeuntersetzung von 100:1 verwendet wird, deren Spiel ohne Erzeugung eines Ablesefehlers zugelassen werden kann, wie weiter unten genauer erläutert werden soll.
Die Zonen 4-8' erzeugen die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 und 10 für die niedrigere Dekade, die auf der zweiten Codescheibe abgelesen wird, wobei das Bit mit dem Gewicht 1 in dieser Dekade durch Ablesen der Zone 12 auf der ersten Codescheibe gewonnen wird. Die Zonen 9'-12' erzeugen die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 und 10 für die höhere Dekade, wobei das Bit mit dem Gewicht 1 in dieser Dekade durch Ablesen der Zonen Zonen 7' und 8' erzeugt wird.
Diese Zonen werden durch die Voreil- und Nacheiltechnik erzeugt, wie bereits genauer für die Zonen 4-8 auf der ersten Codescheibe beschrieben worden ist, weshalb sich eine nochmalige Beschreibung erübrigt.
Die Zonen 4-8' auf der zweiten Codescheibe erzeugen alle Bits bis auf das Einheitsbit für die vierthöchste Dekade des Ablesens der Dezimalnummer, und die für diese Dekade erlaubten Toleranzen sind zehnmal grösser als die für die nächstniedrigere Dekade erlaubten (die die höchste Dekade auf der ersten Codescheibe ist). Es ist ersichtlich, dass die für diese vierthöchste Dekade erlaubten Toleranzen das Spiel der Getriebeuntersetzung von 100:1 zwischen den beiden Scheiben ebenso wie Lagefehler (wenn überhaupt vorhanden) der binären Codeflächen in den Zonen 4'-8' und Lagefehler der entsprechenden Leseschlitze berücksichtigen müssen.
Bei der gezeigten Anordnung wird jedoch das Bit mit dem Gewicht 1 in dieser vierten Dekade von der Zone 12 der ersten Codescheibe abgelesen, so dass ein Getriebespiel das Lesen dieses Bits nicht beeinflussen kann, das die Genauigkeit des Lesens dieser Dekade bestimmt, wie aus dem Code von Fig. 8 ersichtlich ist. Die erlaubten Toleranzen zum Lesen der übrigen Bits dieser Dekade sind so gross (wegen der vorhandenen Voreil- und Nacheilleseeinrichtungen, wie bereits für die Zonen 4-8 der ersten Codescheibe genauer beschrieben wurde), so dass alle vorhergehenden Fehler zugelassen werden können, ohne dass ein Fehler beim Ablesen der vierten Dekade auftritt.
Das ist ein bedeutender Vorteil der gezeigten Anordnung, dabei die Verwendung von zwei Codescheiben mit einem Untersetzungsgetriebe zwischen ihnen, die bei der Auftragung aller binärcodierten Flächen auf einer einzigen Codescheibe auftretenden Schwierigkeiten vermieden werden.
Die Zonen 9'-12' erzeugen die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 und 10 für die nächsthöhere Dekade des Ablesens der Dezimalnummern, und die für diese Dekade erlaubten Toleranzen sind zehnmal grösser als die für die nächstniedrigere Dekade (Zonen 4'-8') erlaubten.
Das Ablesen der höchsten Dekade
Gemäss Fig. 1 werden die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 und 10 der höchsten Dekade durch Schalter erzeugt, die durch vier Kurvenscheiben C-2, C-4, C-8 und C-10 auf der Welle 47 erzeugt werden. Das Bit mit dem Gewicht 1 in dieser höchsten Dekade ist das Bit mit dem Gewicht 10 in der nächstniedrigeren Dekade, die durch Lesen der Zone 12' der zweiten Codescheibe 23 erhalten wird.
Diese Kurvenscheiben sind mit einer Buchse 51 auf dieser Welle verkeilt, und ihre axiale Lage auf der Welle ist durch ein Distanzstück 52 zwischen dem Zahnrad 50 und der Kurvenscheibe C-2, ein Distanzstück 53 zwischen den Kurvenscheiben C-2 und C-4, eine äussere Sct'ulter 54 auf der Buchse 51 zwischen den Kurvenscheiben C-4 und C-8 und ein Distanzstück 55 zwischen den Kurvenscheiben C-8, C-10 festgelegt. Ein Bolzen 56 hält die zusammengebauten Teile zusammen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Wenn die zweite Codescheibe 23 ansteigende Nummern bei einer Drehung im Gegenuhrzeigersinn zeigt, dann haben die Kurvenscheiben C-2, C-4, C-8 und C-10 die in den Fig.
10-13 angegebene Orientierung. Wenn jedoch die zweite Codescheibe bei einer Drehung im Uhrzeigersinn ansteigende Nummern zeigt, dann werden zwar die gleichen Kurvenscheiben verwendet, aber die entgegengesetzte Seite ist von ihnen nach oben gerichtet.
Der Code für die höchste Dekade ist der gleiche wie der in Fig. 8 dargestellte. Das Bit mit dem Gewicht 1 in diesem Code ist das Bit mit dem Gewicht 10 beim Ablesen der höchsten Dekade der zweiten Codescheibe 23. Das Bit mit dem Gewicht 2 in der höchsten und letzten Dekade wird durch Voreil- und Nacheilschalter erzeugt, die von der Kurvenscheibe C-2 betätigt werden. Das Bit mit dem Gewicht 4 in der letzten Dekade wird durch Voreil- und Nacheilschalter erzeugt, die durch die Kurvenscheibe C-4 betätigt werden. Die Bits mit dem Gewicht 8 und 10 in der letzten Dekade werden durch Voreil- und Nacheilschalter erzeugt, die von der Kurvenscheibe C-8 bzw. C-10 betätigt werden.
Aus Fig. 10 ist ersichtlich, dass die Kurvenscheibe C-2 mehrere höhere und niedrigere Flächen auf ihrem Umfang hat. Ein Voreilschalter 2d und ein Nacheilschalter 2g befinden sich auf entgegengesetzten Seiten der Kurvenscheibe C-2. Der Voreilschalter 2d ist so angeordnet, dass er durch einen angelenkten Hebel 60 betätigbar ist, der eine Kurvenrolle 61 trägt, die an der linken Seite der Kurvenscheibe C-2 9 über ihrer horizontalen Mittellinie angreift. Ein ähnlich angelenkter Hebel 62 zur Betätigung des Nacheilschalters 2g trägt eine Kurvenrolle 63, die an der rechten Seite der Kurvenscheibe C-2 9 über ihrer horizontalen Mittellinie angeordnet ist.
Eine Schraubenfeder 64 wird zwischen diesem Hebel unter der Kurvenscheibe zusammengedrückt, um ihre unteren Enden nach aussen vorzuspannen, so dass die Stifte 65 und 66 der entsprechenden Schalter niedergedrückt werden und die Kurvenrollen 61 bzw. 63 am Rand der Kurvenscheibe C-2 anliegen.
Der Voreilschalter 2d erzeugt ein binäres 1-Signal, wenn sein Stift 65 niedergedrückt wird, und ein binäres 0-Signal, wenn sein Stift nicht niedergedrückt wird. Der Nacheilschalter 2g erzeugt ein binäres 1-Signal, wenn sein Stift 66 niedergedrückt ist, und ein binäres 0-Signal, wenn sein Stift nicht niedergedrückt ist.
Die Kurvenscheibe C-2 hat vier höherliegende Bogensegmente und vier ebene niedrigere Segmente, die die höheren Segmente verbinden. Wenn die Kurvenrolle 61 für den Voreilschalter 2d an einem höheren Segment der Kurvenscheibe C-2 angreift, erzeugt dieser Schalter ein binäres Signal, und wenn sie an einem tieferen Segment der Kurvenscheibe C-2 angreift, erzeugt der Voreilschalter 2d ein binäres 1-Signal. Ähnlich erzeugt der Nacheilschalter 2g ein binäres l-Signal, wenn seine Kurvenrolle 63 an einem niedrigeren Segment der Kurvenscheibe C-2 angreift, und ein binäres 0-Signal, wenn seine Kurvenrolle an einem höheren Segment der Kurvenscheibe C-2 anliegt.
Es soll nun der Betrieb der Kurvenscheibe C-2 und der Schalter 2d und 2g unter Berücksichtigung des Codes von Fig. 8 betrachtet werden. Fig. 10 zeigt die Kurvenscheibe C-2 in ihrer 0-Drehlage, wobei beide Schalter 2d und 2g im binären 0-Zustand sind. Da der komplette Zyklus des Codes von Fig. 8 20 Dezimalnummern erfordert, ist ersichtlich, dass jede aufeinanderfolgende Dezimalnummer in diesem Code 18 der Drehung der Kurvenscheibe C-2 darstellt.
Die Drehung der Kurvenscheibe C-2 um 18 im Gegenuhrzeigersinn ius der 0-Lage von Fig. 9 ändert nicht den binären Zustand der beiden Schalter 2d oder 2g. Das erfüllt den Code von Fig. 8.
Wenn jedoch die Drehung der Kurvenscheibe C-2 im Gegenuhrzeigersinn fortgesetzt wird, wird die Kurven rolle 61 des Voreilschalters in Eingriff mit der nächsten niedrigeren Fläche der Kurvenscheibe 9 vor der 36 "-Lage gebracht, so dass der Voreilschalter 2d im binären Zustand zu dem Zeitpunkt ist, in dem die Kurvenscheibe C-2 die 36 "(oder Dezimalnummer 2)-Lage erreicht, und der Schalter 2d bleibt in diesem binären Zustand, bis die Kurvenscheibe sich um 9 hinter die 54 "(oder Dezimalnummer 3trage bewegt hat.
Die Kurvenrolle 63 für den Nacheilschalter 2g greift an der nächsten niedrigeren Fläche an der Kurvenscheibe C-2 9 nach der 36 "(Dezimalnummer Lage der Kurvenscheibe an, so dass der Nacheilschalter nun in seinem binären Zustand ist und in diesem Zustand bleibt, bis die Kurvenscheibe 9 hinter ihre 72 "(Dezimalnummer 4tLage gedreht worden ist.
Die mit den Voreil- und Nacheilschaltern 2d und 2g verbundene Decodierschaltung hat logische Elemente, die wahlweise gemäss dem binären Zustand des Bits mit dem Gewicht 1 für diese Dekade (das das Bit mit dem Gewicht
10 der höchsten Dekade auf der zweiten Codescheibe 23 ist) verwendet werden. Der Voreilschalter 2d ist so geschaltet, dass er diese Decodierschaltung betätigt, wenn das Einheitsbit 0 ist, und der Nacheilschalter 2g ist so geschaltet, dass er diese Schaltung betätigt, wenn das Einheitsbit list. Es ist daher ersichtlich, dass der Voreilschalter 2d die Lage mit der Dezimalnummer 2 der Kurvenscheibe C-2 liest, während der Nacheilschalter 2g die Lage mit der Dezimalnummer 3 der Kurvenscheibe liest.
Der Voreilschalter 2d wird in seinem binären Zustand durch die Kurvenscheibe C-2 9 vor der Stelle betätigt, an der es zur Erfüllung des Codes von Fig. 8 der Fall sein müsste, während der Nacheilschalter 2g in seinem binären Zustand bis 9 nach der Stelle gehalten wird, an der es zur Erfüllung des Codes von Fig. 8 der Fall sein müsste. Es tritt daher eine Überlappung von 9 im binären Zustand dieser Schalter auf. Es ist daher ersichtlich, dass diese Schalter ein Voreil- und Nacheillesen ermöglichen, das im wesentlichen dem durch die Voreil- und Nacheil-Schlitz sowie -photozellen zum Lesen der Codescheiben ermöglichten und bereits beschrieben ähnlich ist.
Es ist ersichtlich, dass die Kurvenscheibe C-2 so verläuft, dass die Voreil- und Nacheilschalter 2d und 2g betätigt werden, um den Code von Fig. 8 während jedes 360 "-Dreh- zyklus der Kurvenscheibe zu erfüllen.
Das gilt auch für die Kurvenscheibe C-4 (Fig. 11), die das Bit mit dem Gewicht 4 gemäss dem Code von Fig. 8 erzeugt, die Kurvenscheibe C-8 (Fig. 12), die das Bit mit dem Gewicht 8 erzeugt, und die Kurvenscheibe C-10 (Fig. 13), die das Bit mit dem Gewicht 10 erzeugt. Jede dieser Kurvenscheiben betätigt zwei Kurvenrollen sowie Voreil- und Nacheilschalter, die die gleiche Lage wie die in Fig. 10 abgebildeten haben. Der Verlauf jeder Kurvenscheibe bestimmt den Betrieb des entsprechenden Paars von Schaltern gemäss den entsprechend numerierten Spalten des Codes von Fig. 8. Jedes Paar von Voreil- und Nacheilschaltern führt das schon genauer beschriebene Voreil- und Nacheillesen durch.
Ein Ausführungsbeispiel eines Codierers der eine zweite, gröbere Codescheibe und Leseanordnung hat, die sich von der beschriebenen unterscheidet und die von den Kurvenscheiben betätigten Schalter weglässt, kann verwendet werden, um ein direktes Ablesen des Drehwinkels eines Glieds, wie eines drehbaren Schalttisches in einer Werkzeugmaschine zu ermöglichen. Z. B. kann der Schalttisch einen Schneckentrieb mit 180 Zähnen haben, wobei die Schnekkenwelle direkt mit der Antriebswelle 24 des Umsetzers von Fig. 1 verbunden sein kann. Die erste, feinere Codescheibe 22 und ihre Leseanordnung kann mit der bereits genauer beschriebenen identisch sein. Jede Drehung der Schneckenwelle bewirkt eine /,so Drehung des Schneckenrads oder eine Drehung um 2 des Schalttisches.
Die Zonen 1-3 der ersten Codescheibe 22 bewirken das Ablesen der niedrigsten Dekade (die die 0,001 -Dekade ist) gemäss dem Code von Fig.
5 ebenso wie des Bits mit dem Gewicht 1 der nächsthöhe ren Dekade. Die Zonen 4-8 der ersten Codescheibe 22 bewirken das Ablesen der nächsthöheren Dekade (die die 0,01 "-Dekade ist) gemäss dem Code von Fig. 7 ebenso wie des Bits mit dem Gewicht 1 der nächsthöheren Dekade. Die
Zonen 9-12 ersten Codescheibe bewirken das Ablesen der nächsthöheren Dekade (die die 0,1 "-Dekade ist) gemäss dem Code von Fig. 8 ebenso wie des Bits mit dem
Gewicht 1 für die nächsthöhere Dekade.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Getriebeunter setzung zwischen der ersten Codescheibe und der zweiten
Codescheibe 180:1. Die zweite Codescheibe hat gerade zwei
Gruppen binärcodierter, auf dem Umfang verlaufender
Zonen, die radial nach innen hintereinander angeordnet sind, und für jede Zone ist eine Voreil- und Nacheilleseeinrich tung vorgesehen, die gemäss den bereits oben beschriebe nen Grundsätzen arbeitet.
Die erste, aussen angeordnete, feinere Gruppe von binär codierten Zonen der zweiten Scheibe und die entsprechen den Leseeinrichtungen sind so angeordnet, dass ein Lesen gemäss dem Code von Fig. 8 ermöglicht wird.
Die äusseren vier Zonen bewirken das Ablesen der nächsthöheren Dekade (die die 1,0 "-Dekade ist) gemäss dem
Code von Fig. 8 ebenso wie des Bits mit dem Gewicht 1 der nächsthöheren Dekade.
Das Bit mit dem Gewicht 1 im Code von Fig. 8 wird durch Lesen der Zone 12 der ersten Codescheibe 22 erhal ten. Wie bereits erläutert, bestimmt dieses Einheitsbit die Genauigkeit des Ablesens dieser Dekade, und das Ablesen dieses Einheitsbits wird nicht durch das Getriebespiel zwischen den Codescheiben beeinträchtigt, da es von der ersten, schneller gedrehten Codescheibe abgelesen wird. Die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8 und 10 in diesem Code von Fig. 8 werden durch Ablesen entsprechender Zonen der ersten Gruppe auf der zweiten Codescheibe durch die bereits beschriebene Voreil- und Nacheiltechnik erhalten, die einen ausreichenden Spielraum für Fehler zulässt, um das Getriebespiel ebenso wie irgendwelche Lagefehler der binärcodierten Zonen oder Leseeinrichtungen zu tolerieren.
Die zweite, nach innen angeordnete, gröbere Gruppe von binärcodierten Zonen auf der zweiten Codescheibe und die entsprechenden Voreil- und Nacheilleseeinrichtungen bewirken ein Lesen gemäss dem Code von Fig. 14. Diese Zonen bewirken das Ablesen der nächsthöheren Dekade (die die 10 "-Dekade ist) gemäss dem Code von Fig. 14, ebenso wie der Bits mit dem Gewicht 1 und 2 in der nächsthöheren Dekade (die Teil einer 100 "-Dekade ist).
Es ist ersichtlich, dass der Code von Fig. 14 im wesentlichen eine Fortsetzung des Codes von Fig. 8 ist und mit diesem für die Dezimalnummern 0-19 übereinstimmt. Zusätzlich zu den Spalten für die Bits mit dem Gewicht 1, 2, 4, 8 und 10 hat der Code von Fig. 14 eine Spalte für das Bit mit dem Gewicht 20, das 0 von der Dezimalnummer 0 bis zur Dezimalnummer 19 sowie 1 von der Dezimalnummer 20 bis zur Dezimalnummer 35 ist. In Fig. 14 beginnen die Bits mit dem Gewicht 1, 2, 4, 8 und 10 einen erneuten Zyklus bei der Dezimalnummer 20, der bis zur Dezimalnummer 35 andauert. Das Bit mit dem Gewicht 1 bei diesem gröbsten Lesen wird durch das Bit mit dem Gewicht 10 in der nächstniedrigeren, feineren Dekade geliefert.
Die Bits mit den Gewichten 2, 4, 8, 10 und 20 werden bei diesem gröbsten Lesen durch Lesen entsprechender nach innen angeordneter Zonen auf der zweiten Codescheibe erhalten.
Durch diese Anordnung lesen also die feineren, weiter aussen liegenden Zonen auf der zweiten Codescheibe die Zunahme der Winkellage des Schalttisches von 0-20 ", was in einem 20 Zyklus wiederholt wird. Die gröberen, weiter innen liegenden Zonen der zweiten Codescheibe lesen von 20 "-360 ohne Wiederholung.
PATENTANSPRUCH I
Analog 1 Digital-Wandler, dadurch gekennzeichnet, dass mit Markierungen versehene Aufzeichnungselemente (1 bis
12) sowie mit diesen zusammenwirkende Abtastvorrichtungen (43, 44, 45, 46) zur Abgabe binärer Siganle vorgesehen sind, um eine mehrstellige, auf die Basis N, wobei N grösser als 2 ist, bezogene Zahl zur Angabe desjenigen Analogwertes zu liefern, welcher der auf die Abtastvorrichtungen bezogenen örtlichen Lage der Aufzeichnungselemente entspricht, dass die Markierungen in sich periodisch wiederholender Weise auf den Aufzeichnungselementen aufgebracht sind, wobei die Markierungen wenigstens 2N Zeichen für wenigstens 2N den Zeichen eindeutig zugeordnete Einheits-Weite einer Stelle der Zahl festlegen, und dass Mittel zur Verknüpfung der abgetasteten Binärsignale vorgesehen sind,
um den Zahlenwert dieser Stelle zu bestimmen und den Wert der Binärstelle 2 für die binäre Darstellung des Zahlenwertes der nächsthöheren Stelle oder einer zusätzlichen Übertragsstelle der Zahl herzuleiten.
UNTERANSPRÜCHE
1. Wandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste Abtast-Vorrichtungen (F+, F-) zur Abgabe einer ersten Gruppe von Signalen aufgrund von wenigstens N Markierungen während jeder Periode und zweite Abtast Vorrichtungen (G+, G-) zur Abgabe einer zweiten Gruppe von Signalen aufgrund von wenigstens N Markierungen während jeder Periode vorgesehen sind, wobei beide Abtast Vorrichtungen mit niindestens einem Aufzeichnungselement (3) zusammenwirken, und dass die ersten und die zweiten Abtast-Vorrichtungen um ein einer Zeichenlänge entsprechendes Intervall gegeneinander versetzt sind, so dass aus den beiden Signalgruppen eine Binärstelle innerhalb der binären Darstellung des Zahlenwertes für die zu bestimmende Stelle bestimmbar ist.
2. Wandler nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Aufzeichnungselementen (1, 2) zusammenwirkende dritte Abtast-Vorrichtungen (A+, B+, C+, D+, E+, A-, B-, C-, D-, E-) zur Abgabe von dritten Signalgruppen vorgesehen sind, aus welchen weitere Binärstellen des Zahlenwertes für diese Stelle bestimmbar sind und dass die dritte Signalgruppen mit der ersten und der zweiten Signalgruppe verknüpft sind.
3. Wandler nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Signalgruppen das Ergebnis nicht beeinflussende Anfangs- und End-Toleranzbereiche aufweisen, welche sich je über mindestens zwei je einer Zeichenlänge entsprechende Intervalle erstrecken.
4. Wandler nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten beiden Signalgruppen Toleranzbereiche aufweisen welche kleiner sind als diejenigen der dritten Signalgruppen, und dass die dritten Signalgruppen mit der ersten und der zweiten Signalgruppe derart verknüpft sind, dass für jeden der 2N möglichen Einheits-Werte der zu bestimmenden Stelle eine mehrstellige Binärzahl ableitbar ist.
5. Wandler nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnungselemente (1, 2) und die Abtast Vorrichtungen zur Abgabe der dritten Signalgruppen Mittel enthalten, welche für jede der dritten Signalgruppen (A, B, C, D, E,) einen Wechsel vom Binärwert 0 auf 1 und von 1 auf 0 nur einmal während jeder vollen Periode zulassen.
6. Wandler nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Signale der ersten und der zweiten Signalgruppen über zwei der 2N jeweils einer Zeichenlänge entsprechende Intervalle erstrecken und dass sich die Signale der dritten Signalgruppen je über wenigstens N-2 jeweils einer Zeichenlänge entsprechende Intervalle erstrecken.
7. Wandler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gegeneinander örtlich versetzte Gruppen von Ab tastvorrichtungen (AS, Bs, C, Df, Ei, A, B-, C-, D, zur Abgabe voreilender bzw. nacheilender Signale vorgesehen sind, wobei die Abtastvorrichtungen Signale abgeben, welche den Wert weiterer Stellen der mehrstelligen Binärzahl angeben, und dass Vorrichtungen zur Steuerung der örtlich versetzten Abtastvorrichtungen entsprechend den Grössen änderungen der Stelle 2 der mehrstelligen Binärzahl vorgesehen sind.
8. Wandler nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Art der Verknüpfung so gewählt ist, dass ein Wechsel des Binärwertes zu Beginn und am Ende der dritten Signalgruppen (A, B, C, D, E), der innerhalb vorgegebener Grenzen liegt, keinen Einfluss auf den Wert der mehrstelligen Binärzahl hat, welche den Wert dieser Stelle der mehrstelligen Zahl zur Basis N bestimmt.
9. Wandler nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von fünf dritten Abtast-Vorrichtungen (A+, B+, C+, D+, E+, A-, B-, C-, D, E ) abgegebenen Signalgruppen je fünf Elemente umfassen, von denen nur vier zur Bestimmung anderer Stellen der mehrstelligen Binärzahl in logischer Abhängigkeit von den ersten und zweiten Signalen verwendet werden.
10. Wandler nach Unteranspruch 8, dadurch gekenn
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.