DD63180B1 - Schaltungsanordnung zur selbsttaetigen signalpruefung fuer inkrementelle analog-digitalwandler - Google Patents

Description

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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen oignalprüfung Tür inkrementeile Analog*-Digitalwandler

Die Erfindung betrifft eine achaltungüanord.mmg zur seLbsttätigen Signalprüfung für inkrementelle Analog-Digitalwandler.

Unter einem· inkromentellcn' Analog-Digitalwaridler ißt eiqe bekannte Einrichtung au verstehen, v/elche die Umwandlung einer stufenlosen mechanischen Verstellung, z*B. des ZeigerauDschlagea einer Waage, in einen elektrischen Digitalwert bewirkt, wobei sich ein mit einer Rasterteilung ver» sehencö Glied lungs eines analogen Verstellweges vor zwei ortsfesten Abtastern, a.3. Potodiode.n, bewegt, die über einen "Richtimgadiskrirninator mit einem elektronischen Vor-Rückwärts> zähler verbunden sind. Das digitale ZUhlergebnis entspricht dann in jedem Augenblick dem mechanischen Analogwert. Der iiachteil eines inkreraeiitcllen Analog-Digitalwaudlers be>steht darin, daß ein einmal entstandener Zählfehler von Ließwert zu ließwert mitgenommen wird..

Zur Verbesseriang der Ließsicherheit bzw. zur .Fehlererkennung sind folgende technische Lösungen bekannt:

Bekannt ist, den Anfang der liastertoilung mit einer zusätzlichen Markierung zu versehen, der ein zusätzlicher Abtaster zugeordnet ist, welcher dem elektronischen Vor-Rückwärtszahler ei'nen llullstellimpulo aufprägt. Auf diese Weise wird wenigstens zu Beginn eines Lleßvorgangos die Übereinstimmung von Zähler und Ließ strecke am ϊϊ'υ.11ρυ:η]:.ΐ· erzwungen« Bekannt

ist ferner eine Taktsteuerung, bei der fremde, in den Signalweg eindringende Stör impulse, wenn sie nicht in den Taktrhytmus fallen, wirkungslos bleiben.

In beiden Fällen ist eine Fehlererkennung nicht möglich. Bekannt ist auch eine Selbstprüfschaltung, welche die von den Abtastern des Inkrementgebers abgegebenen Impulse auf eine bestimmte Folge kontrolliert. Die Prüfimg erstreckt sich jedoch nur auf die Abtaster selbst und den Loitungsweg von den Abtastern zum Pachtungsdiskriminator.

Ferner ist eine Codeprüfschaltung bekannt, mit deren Hilfe die digitalen Ausgangssignale auf mögliche oder nicht mögliche Signalkombination.cn geprüft werden. Diese PriuTung beschränkt sich auf den Ausgang des Analog-Digitalwanulers und den Leitungsweg bis zu den Polgegerät.en_o Fohler, die in der Signalkette vor dem Ausgang entstehen, werden nicht erkannt. ".Ve it er hin ist eine Schalt ungs anordnung bekannt, bei der durch Verdopplung der Bausteine zwei parallele Signalketten entstehen. L'it Hilfe eines Signalvergleich^ erfolgt eine Fehlermeldung dann, wenn nicht beide Ausgangssignale gleich sind, Nachteilig wirkt sich der große Aufwand aus und außerdem können immer noch fremde Störungen in beide Signalwege gleichermaßen eindringen, wobei hierdurch entstandene Fehler nicht erkannt werden.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, durch eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Signalprüfung den inkrementeilen Analog-Digitalwandler fehlersicher zu gestalten«, Dei: Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ähnliche vollständige Signalprüfung zu erreichen, wie dies bei der bekannten Schaltungsanordnung 'mit Verdopplung der bausteine erreicht wird, jedoch mit geringerem Aufwand, wobei außerdem durch unterschiedliche Gestaltung von Prüf- und Signalkreis vermieden werden soll, daß von äußeren Quellen herrührende Störimpulse durch gleiche Wirkung in beiden Kreisen die -Prüf ujtig unwirksam machen können.

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Die erf indungsgemäße- Lösung der Aufgabe besteht aus einer ,Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Signalprüfung für i,nkrementelle Analog-Digitalwandier, die einmal aus dem eigentlichen Analog-Digitalwaudler in einer an sieh bekannten Anordnung besteht, vro sich ein mit einer Rasterteilung versehenes Glied längs eines analogen Verstellweges vor zwei ortsfesten Abtastern bewegt, die über einen Ricbtungsdiskriminator mit einem elektronischen Ѵоз:¹/Rückwärtszähler verbunden sind»

Die Schaltungsanordnung besteht zum anderen aus der fehlerer kennung dienenden, mit den Analog-Digitalwandier verbundenen Teilen»

Das die Rasterteilung tragende Glied ist mit zusätzlichen Markierungen versehen, welchem ein ortsfester, zusätzlicher Abtaster zugeordnet ist und einem weiteren Glied mit einer einfachen Markierung sind weitere ortsfeste, besondere Abtaster zugeordnet. Die mechanische Anordnung ist eine solche, daß jeweils eine bestimmte der zusätzlichen I.Iarkicrungen genau mit dem zusätzlichen Abtaster korrespondiert, wenn sich die einfache markierung im Bereich eines bestimmten der besonderen Abtaster bewegt. Der Ausgang des zusätzlichen Abtasters, die Ausgänge der besonderen Abtaster sowie der Digitalausgang des Digital-Analogwandlers sind jeweils mit Eingängen einer Prüfschaltung verbunden, welche so eingerichtet ist, daß an einem Ausgang ein Fehlermeldesignal herauskommt, .wenn die verschiedenen Eingangssignale nicht in einer bestimmten Weise miteinander korrespondieren.

Die Prüfschaltung kann erfindungsgemäß aus einer Anordnung von Vergleichseinheiten, einem an sich bekannten Verzögerungsglied und einem an sich bekannten Plip-Flop-Speicher bestehen.

Bei dieser Anordnung ist je ein Eingang der einzelnen Vergleichseinheiten mit dem Ausgang eines bestimmten, der je~ weiligen Vergleichscinheit zugeordneten besonderen Abtasters verbunden, während die übrigen Eingänge jeweils gemeinsam mit dem Ausgang des zusätzlichen Abtasters bzw, mit dem Di- «gitalausgang des inkrementellen Analcg-Dj.gitalwandlers und

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die Ausgänge gemeinsam über das Verzögerungsglied mit dem Eingang dea Ріір-ІЧор-Г;) pe ichers verbunden sind. Das Verzögerungsglied ist so dimensioniert, daß sehr kurzzeitige Signale, die durch Laufseitdifferenzen in den Signalketten entstehen können', nicht v/irksam sind₀ Die einzelne Vergleichseinheit ist so eingerichtet, daß entweder das Eintreffen eines bestimmten Digitalwertes oder ein Signal des besonderen und ein Signal des zusätzlichen Abtasters ein Ausgangssignal erzeugen»

In einer erfindungögemäßen Ausgestaltung der Prüfschaltung besteht eine jeweils einzelne Vergleichseinheit aus an sich bekannten Schaltungsteilen .mit U.nd»-_, Oder- und iiegatorfunk*-· tionen. Diese sind folgendermaßen angeordnet: Eine erste Funktionsgruppe enthält ein Und-Glied, dessen Eingänge mit beim Eintreffen..eines der Vergleichseinheit zugeordneten Digitalwertes signalführenden Adern des Digitalanschlusces, sowie ein Oder-Glied, dessen Eingänge mit den beim .Eintreffen des Digitalwertes signalfreien Adern verbunden sind und dessen Ausgang durch eine Liegatorsc'naltung mit dem Ausgang des Uncl-Gliedes wiederum Und»- verknüpft ist.

Eine zweite Punktionsgruppe enthält ein zweites Und-Glied, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der ersten Punktionsgruppe, dessen zweiter und dritter Eingang mit den Eingängen der Vergleichseinheiv verbunden ist, wo die Ausgänge des besonderen und des zusätzlichen Abtasters angeschlossen sind, sowie ein zweites Oder-Glied, dessen erster Eingang mit dem ersten eingang und do-лэьмі zweiter Eingang durch ein vorges с h a11 e t e s d r i 11 e з.U η d-G1i с d m i t dem ζwe i t e η und dr i 11 e η Eingang des zweiten ünd-Gliedes verbunden ist, wobei der Ausgang des zweiten Und-Cfliedcs durch eine llegatorschaltung mit dem-Ausgang-_des zweiten Oder-Gliedes wiederum Und-verknüpft ist.und riickwirkungs'frei, z.B. durch eine Diode, am gemeinsamen Ausgang,der Verglcichseinheiten angeschlossen ist.

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Die Erfindung soll an Hand nachstehenden Auaführungsbcisniels näher erläutert v/erden. Die zugehörige Zeichnung Zßigt ІП

- Figur 1 ί eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen

Signalprüfung für inkrementellс Analog-Digi-

talwanuler;

- Figur 2 i ein uchalturigsbaispiel einer Prüfschaltung für

die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung;

- Figur 3 i ein Schaltungsbeispiel einer Vergleichseinheit für die in Figur 2 dargestellte Prüfschaltung.

Bei der in-Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung wurde eine Signalprüfung an vier Stellen des analogen und digitalen ileßbereichs gewählt. Es ist nämlich so, daß jeder Digitalwert durch Zu- oder Abzählen von Impulsen von einem vorherigen Digitalivert aus entstanden ist₀ Daher genügt es, wenn nur wenige V/erte während der Vor- oder Rückwärtsbewegung des l.Ießgliedes auf ihre Fehlerfreiheit geprüft werden, um eine Aussage über die Fehlerfreiheit sämtlicher Digitalwerte zu erhaltene

Die Schaltungsanordnung besteht zunächst aus dem inkre.me.ntellen Analog-Digitalwandler selbst mit dem Glied 1 , welches das R_aster 2 trägt. Dieses kann auch am Umfang eines kreisfö'rmigen Gliedes angebracht sein, hier ist es der Einfachheit, wegen linear dargestellt. Beim Vorbeibewegen des Rasters 2 an den Abtastern 4 und 5 werden phasenverschobene elektrische Impulse erzeugt, die durch die Leitungen 7 und 8 zu einem Piichtungsdiskriminator 9 kommen. liier werden sie zu riehtungsunterschiedenen Zählimpulsen verarbeitet und gelangen durch die Leitungen 10 und 11 zu einem elektronischen Vor-Rückwärtszähler 12.

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Die Ausgangsleitung 13 des Zählers führt, zu ,verschiedenen, hier nicht dargestellten Folgegeräten, z.B_o zu einer Registriereinrichtung. Bis hierher entspricht die Schaltungsanordnung dem bekannten Stand der Technik.

Die der Fehlererkennung dienenden Teile der Schaltungsanordnung sind folgende: Das Glied 1 trägt die zusätzlichen Merkmale 27-30, die an dem zusätzlichen Abtaster 26 vorbeibewegt werden. Ein mit dem Glied 1 gekoppeltes Glied 3 trägt ein einfaches Merkmal 14. Dieses korrespondiert mit besonderen Abtastern 15-20. Als Abtaster können bekannte Ausführungen verwendet werden, z.B.'lichtelektrische oder induktive Geber. Da die spezielle Ausführung aller beschriebenen Abtaster für das Verständnis der Schaltungsanordnung ohne Bedeutung ist, wurden in der Beschreibung und in deι Zeichnung alle diesbezüglichen Einzelheiten, wie z.B. Lichtquellen, Verstärker usw. weggelassen. Die besonderen Abtaster 15-1B sind an den Eingängen 19-22, der zusätzliche Abtaster 26 ist am Eingang 31 und der Ausgang des Vor-Rückwärtszählers 12 ist am Eingang 24 einer Prüfschaltung 23 angeschlossen.

Der Grund für die Einführung des zusätzlichen Abtasters 26 ist folgender: An sich würden schon die besonderen Abtaster 15-18 genügen, um die vier Prüfpunkte im Meßbereich festzulegen. Diese müßten aber eine genau so hohe Präzision haben wie die Abtaster 4 und 5 des Inkrementalsysterns. Bei der beschriebenen Anordnung genügt es, daß ein einziger, allerdings zusätzlicher Abtaster 26 diese Präzision besitzt. Die' besonderen Abtaster 15-18 können dann von relativ grober Beschaffenheit sein. Hierzu muß die Bedingung eingehalten werden, daß jeweils eine bestimmte der zusätzlichen Markierungen 27-30 genau mit dem zusätzlichen Abtaster 26 korrespondiert, wenn sich die einfache Markierung 14 im Bereich eines ebenfalls bestimmten der besonderen Abtaster 15-18 bewegt. Die Prüfschaltung 23 ist so eingerichtet, daß sie an einem Ausgang 25 ein FehlermeIdesignal abgibt, wenn die

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verschiedenen Eingangssignale nicht in einer bestimmten Weise miteinander korrespondieren.

Die in der Figur 2 dargestellte Prüfschaltung 23 enthält vier Vergleichseinheiten 3.8-41 i'ür die verschiedenen Eingangssignale. An diesen sind einzeln die Eingänge 19-22, die mit den besonderen Abtastern verbunden sind, aber gemeinsam der Eingang 31, der mit dem zusätzlichen Abtaster verbunden ist und der Eingang-24, der mit dem Ausgang des Analog-Digitalwandlers verbunden ist, angeschlossen.

Gemeinsame Ausgänge 42 sind über ein Verzögerungsglied mit einem Eingang eines Flip-Flop-Speicher 44 verbunden. Der Flip-Flop-Spoicher 44 hat die Aufgabe, ein Fehlermeldesignal solange zu speichern, als es erforderlich ist und an einem Ausgang 25 auszugeben. Er kann an einem zweiten Eingang 45 wieder gelöscht werden. Das Verzögerungsglied ist so dimensioniert, daß sehr kurzzeitige Signale, die durch Laufzeitdifferenzen in den Signalketten entstehen können, nicht wirksam sind, damit nicht fälschlicherweise eine Fehlermeldung zustande kommt„ Die Vergleichseinheiten 38-41 sind so eingerichtet, daß entweder das Eintreffen eines jeweils bestimmten Digitalwertes oder das Signal des besonderen und das Signal des zusätzlichen Abtasters ein AuBgangssignal erzeugen. Die beschriebene Schaltungsanordnung bewirkt, daß eine Fehlermeldung herauskommt, wenn Analog-und Digitalwerte während der i'.lessung nicht die vorgeschriebene Äquivalenz besitzen.,

In Figur 3 ist ein Schaltungsbeispiel für eine der Vergleichseinheiten 33-41 Z₀B. der Vergleichseinhcit 40, im Detail dargestellte

Es ist angenommen, daß der Digitalausgang des Analog-Digitalwandlers drei Dezimalstellen besitzt, die nach dem bekannten Schema 1-2-4-0 dual verschlüsselt sind. Demnach besteht der Eingang 24 aus zwölf Adern a-1 und einer nicht dargestellten Bezugsader. Weiterhin lsi; angenommen, Л.а.3 Лзг au prüfende Digitalwert „532" beträgt.

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'Sobald am Eingang 24 die verschlüsselte Zahl „532" erscheint, sind die Adern a, c, e, f, j signalführend, die Adern b, d, g, h, i, k, 1 dagegen signalfrei. Die signalfübrenden Adern a, c, e, f, j sind mit den Eingängen eines aus Dioden bestehenden Und-Gliedes 67, die signalfreien Adern b, d, g, h, i, k, 1 mit den Eingängen eines ebenfalls aus Dioden bestehenden Oder-Gliedes 68 verbunden. Der Ausgang 49 des Oder-Gliedes· 68 ist durch der Anpassung dienende Bauelemente 5.0, 51 und 65 mit der Basis eines Transistors 52 verbunden, welcher eine liegatorfunktion hat. V/enn eine der Adern b, d, g, h, i, k, 1 signalführend ist, v/ird durch den Kollektor des Transistors 52 der Ausgang 46 de?. Und-Gliedes 6? kurzgeschlossen. Dies entspricht einer weiteren Und-Verknüpfung» Der Ausgang v/ird nur dann signalführend, v/enn am Eingang 24 der Digitalv/ert „532" ankommt. Durch eine Diode 48, welche mit einem Widerstand 47 eine Anpassungsfunktion hat, ist der Ausgang 46 mit einem Eingang eines Oder-Gliedes, welches im übrigen noch aus den Dioden 54 und 64 besteht, verbunden» Der andere Eingang des Oder-Gliedes ist durch ein vorgeschaltetes Und-Glied, bestehend aus dem V/iderstand 53 und der Diode 62, mit den Eingängen 21 und 31, an die der besondere und der zusätzliche Abtaster angeschlossen sind, verbunden. Der Ausgang 55 des Oder-Gliedes 47_S 48, 54» 64 führt durch eine Diode 61, welche Rückwirkungen verhindert, zum gemeinsamen Ausgang 42 der Vergleichseinheiten. Der bisher beschriebene Schaltungsteil bewirkt, daß ein Ausgangssignal entsteht, wenn der Digitalwert „532" ankommt oder wenn vom besonderen Abtaster und vom zusätzlichen Abtaster Signale eintreffen. V/enn alle drei Bedingungen zutreffen, darf kein Fehler gemeldet v/erden. Hierzu sind die Eingänge eines weiteren, aus dem Widerstand 56 und den Dioden 60 und 63 bestehenden Und-Gliedes' mit. dem einen Eingangdes Oder-Gliedes 4-7? 48, 54, 64, sowie mit den beiden Eingängen des diesem vorgeschalteten Und-Gliedes 53, 62 verbunden. Der Ausgang 57 des Und-

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Gliedes 56, 60, 6 3 ist durch Bauelemente 58 und 66, die der Anpassung dienen, mit der Basis eines Transistors 59., der eine I¹Te gatorf unkt ion hat, verbunden. Durch den Kollektor des Transistors 59 ^wi-^r'^{d асг} Ausgang 55 des Oder-Gliedes 47, 48, 54, 64 kurzgeschlossen, wenn am Ausgang des Und-Gliedes 56, 60, 63 °in Signal ankommt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1. Schaltungsanordnung: zur selbsttätigen Signalprüfung für incrementeile Analog-Digitalwandler, bestehend aus dem eigentlichen Analog-Digitalwandler in einer an sich bekannten Anordnung, wo sich ein mi't einer Basterteilung versehenes Glied längs eines analogen "Verstellweges vor zwei ortsfesten Abtastern bewegt, die über einen Richtungsdiskriminator mit einem elektronischen Vor/Rückwärtszähler verbunden sind; und weiterhin bestehend aus der Fehlererkennung dienenden, mit dem Analog-Digital-Wandler verbundenen Teilen der Schaltungsanordnung, gekennzeichnet dadurch, daß ein ortsfester zusätzlicher Abtaster (26) für zusätzliche Markierungen (27; 28; 29»

   30) auf dem die Raöterteilung tragenden Glied (1) und/ oder zusätzliche weitere ortsfeste, besondere Abtaster (15; 16; 17; 18) für eine weitere einfache Markierung auf dem beweglichen weiteren Glied (3) sowie der Digitalausgang des Digital-Analogwandlers über den Richtungsdiskriminator (9) und .den Vorwärts- Rückwärtszähler (12) jeweils mit Eingängen (19; 20; 21; 22; 24;

   31) einer Prüfschaltung (23) verbunden sind.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Prüfschaltung (23) aus einer Anordnung von Vergleichseinheiten (38; 39; 40; 41), einem Verzögerungsglied (43) und einem Flip-Flop-Speicher (44) besteht, wobei die Eingänge (19; 20; 21; 22) der Prüfschaltung (23) an die einzelnen Vergleichseinheiten (38; 39; 40; 41) geführt sind, während die übrigen Eingänge (24; 31) an alle Vergleichsschaltungen (38; 39; 40; 41) gelegt sind ^und die Ausgänge (42) aller Vergleicnsscnaltungen OQ; ЗЭ; ДО; Vi) gemeinsam ѴіЪет. aas Verzögerungsglied (43) mit dem Eingang des Flip-Flop-Speichers (44) verbunden sind.

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   Schaltungsanordnung nach, Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß jede der Vergleichseinheiten (38; 39; 40; 41) der Prüfschaltung (23) in einer ersten Funktionsgruppe ein Und-Glied (67), dessen Eingänge (a, c, e, f, j) auf den Digitaleingang (24) gelegt sind, sowie ein Oder-Glied (68) aufweist, dessen Eingänge (t>, d, g, h, i, k, 1) ebenfalls auf den Digitaleingang (24) geschaltet sind, und dessen Ausgang (49) durch eine liegatorschaltung (50; 51; 52; 65) mit dem Ausgang (46) des Und-Gliedes (6?) wiederum Und-verknüpft ist, daß eine zweite Punktionsgruppe ein zweites Und-Glied (56; 60; 63), dessen erster Eingang mit dem Ausgang (46) der ersten Funktionsgruppe und dessen zweiter und dritter Eingang jeweils mit einem der Eingänge (19; 20; 21 oder 22) und dem Eingang (31) der Vergleichseinheit (40) verbunden ist, sowie ein zweites Oder-Glied (47; 48; 54; 64) aufweist, dessen erster Eingang mit dem ersten Eingang und dessen zweiter Eingang über ein vorgeschaltetes drittes Und-Glied (53; 62) mit dem zweiten und dritten Eingang des zweiten Und-Gliedes (56; 60; 63) verbunden ist, wobei der Ausgang (57) des zweiten Und-Gliedes (56; 60;

   63) durch eine zweite liegatorschaltung (58; 59; 66) mit dem Ausgang (55) des zweiten Oder-Gliedes (47; 48; 54;

   64) wiederum Und-verknüpft ist und rückwirkungsfrei, z.B. über eine Diode (61) auf den gemeinsamen Ausgang der Vergleichseinheiten gelegt ist.

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