DE1762937B2 - Vorrichtung zur erzeugung n binaerer signale, insbesondere fuer binaer-dezimal kodierte weg- und winkelkodierer - Google Patents

Description

den Bruchteil — der Teilungswellenlänge L versetzt sind und daß die Bewegungsebene der Abtastelemente (A₁ bis A_n) zur Tangentialebene der Teilungsspur (12) parallel liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilungsspur eine Magnetspur (22) und als Abtastelemente Hallgeneratoren vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Teilungsspur (11) eine optische Spur und als Abtastelemente Fotodioden vorgesehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung η binärer Signale, insbesondere für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer, unter Verwendung nur einer Teilungsspur mit einer Teilungswellenlänge L und von η Abtastelementen sowie einer geeigneten Schaltung zur logischen Verknüpfung der abgeleiteten Binärsignale.

Für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer wird stets ein binäres Signal mit möglichst gleichlangen »0«- und »!«-Bereichen benötigt. Dieses Signal mit einer Länge der »0«- bzw. »!«-Bereiche von L₀ wird häufig durch eine geeignete logische Verknüpfung der mit Hilfe von η Abtastelementen und einer einzigen Teilungsspur mit der Teilungswellenlänge L = InL₀ abgeleiteten η Binärsignale erzeugt. Die Abtastelemente sind in einem gegenseitigen Abstand von jeweils

j^ + m J L angeordnet. Hierbei bedeutet η = Anzahl der binären Signale = Anzahl der Äbtastelemente, m = eine ganze Zahl.

In der Praxis hat es sich gezeigt, daß es kaum möglich ist, Teilungsspuren ohne Teilungsfehler herzustellen. Da die Teilungsfehler von Teilungen auf Strecken, die groß im Vergleich mit der Teilungswellenlänge L sind, im allgemeinen größer als die Fehler der Teilungswellenlänge L sind, ist es ungünstig, m von Null verschieden zu wählen, wie es bisher z. B. bei der Verwendung magnetischer Teilungsspuren geschieht. Wählt man bei solchen Teilungsspuren m von Null verschieden, so ergeben sich bei einer logischen Verknüpfung der abgetasteten Signale, die Bereiche der Länge -^- L definiert,

Schwierigkeiten, weil einzelne Bereiche zu kurz werden und vielleicht sogar ganz ausfällen können.

Durch die USA.-Patentschrift 3175210 ist es bekannt, bei Kodierern mit nur einer Teilungsspur mehrere in der Teilungsrichtung der Spur im Bereich einer Teüungswellenlänge jeweils um den Bruchteil

-=- '/ersetzte Abtastelemente der Anzahl η zu verwen- Zn

den. Hierbei sind die Abtastelemente auf dem Träger von vornherein in Richtung der Teüungsspur angeordnet, und zwar jeweüs mit einem Abstand voneinander von — der Teüungswellenlänge. Wird hierbei

die Teüungswellenlänge geändert, so müssen auch die Abstände der Abtastelemente untereinander entsprechend geändert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, η Abtastelemente in einfacher Weise innerhalb einer Teüungswellenlänge L derart anzuordnen, ohne daß bei Änderung der Teüungswellenlänge auch die Abstände der Abtastelemente untereinander entsprechend geändert werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abtastelemente auf einem gemeinsamen Träger äquidistant längs einer geraden Strecke, die nicht langer als die Breite der Teilungsspur ist, angeordnet sind, daß ferner die so entstandene Abtasteinheit über der Teilungsspur um eine Achse drehbar ist, derart, daß die Projektionen der Abtastelemente in Teilungsrichtung im Bereich einer Teüungswellenlänge L um jeweüs den Bruchteil y^ der Teüungswellenlänge L versetzt sind und daß die Bewegungsebene der Abtastelemente zur Tangentialebene der Teilungsspur parallel liegt.

Der Vorteil der Erfindunggegenüber dem Bekannten besteht darin, daß bei Änderung der Teüungswellenlänge nicht auch die Abstände der Abtastelemente untereinander entsprechend geändert werden müssen, da der Abstand der Abtastelemente untereinander

nicht j— der Teüungswellenlänge, sondern - der Breite der Teilungsspur beträgt. Erst durch Drehung der gesamten Abtasteinheit wird erreicht, daß jeweüs die Projektion der einzelnen Abtastelemente auf die

Teilungsspur um y- der Teüungswellenlänge in Teilungsrichtung verschoben ist. Der Abstand der Abtastelemente auf dem Träger beträgt also nicht den

Bruchteil γ- der Teüungswellenlänge.

Wird die Teilungsspur als Magnetspur ausgeführt, so ist es vorteilhaft, zur Abtastung Hallgeneratoren zu verwenden, und zwar solche, die ohne Veränderung der Abtasteigenschaften um eine zur Teüungsfläche senkrechte Richtung gedreht werden können. Bei Verwendung von optischen Teilungsspuren ist es zweckmäßig, als Abtastelemente Fotodioden zu verwenden.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: F i g. 1 in perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 in perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer magnetischen Teilungsspur und mit Hallgeneratoren als Abtastelemente,

F i g. 3 eine ideale und eine fehlerhafte magnetische Teilungsspur sowie die mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur nach der herkömmlichen Art erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal,

F i g. 4 eine ideale und eine fehlerhafte magnetische Teilungsspur sowie die mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur mit Hilfe der erfmdungsuemäßen Vorrichtung erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal.

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung gemäß der Erfindung. Mit 12 ist die Teilungsspur, mit 13 der gemeinsame Träger für die Abtastelemente A₁, A₂, A_v /l„-i ^u°d A„ bezeichnet. Der Doppelpfeil 14 deutet die Teilungsspurbreite an. Mit 15 ist die drehbare Achse und mit 16 die gesamte Abtasteinheit bezeichnet. Auf dem gemeinsamen Träger 13 sind die Abtastelemente (A₁... A_n) äquidistant längs einer geraden Strecke, die nicht länger als die Breite 14 der Teilungsspur 12 ist, angeordnet. Durch Drehen der Abtasteinheit 16 um die Achse 15 ist es möglich, die /.btastelemente A₁ bis A_n so zu justieren, daß sie um jeweils

— L in Teilungsrichtung versetzt sind. Beim Drehen

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der Abtasteinheit 16 liegt die Bewegungsebene der Abtastelemente A₁ bis A_n zur Tangentialebene der Teilungsspur 12 parallel. Bei der Drehung bleiben sämtliche Abtastelemente im Bereich innerhalb einer Teilungswellenlänge L.

Die F i g. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer magnetischen Teilungsspur und mit Hallgeneratoren als Abtastelemente. In der Figur ist mit 22 die magnetische Teilungsspur bezeichnet. Die Symbole N und S bezeichnen Bereiche entgegengesetzter magnetischer Polarisierungen. Der Teilungswellenlängcnbereich L setzt sich jeweils aus zwei Bereichen entgegengesetzter magnetischer Polarisierungen N und S zusammen. Mit ist der gemeinsame Träger für die Hallgeneratoren A₁ bis A₅ bezeichnet. Der gemeinsame Träger 23 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie z. B. aus Keramik oder Messing. Die Breite der magnetischen Teilungsspur 22 ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet. Die Bezugsziffer 25 bezeichnet die Achse, um die die Abtasteinheit 26 gedreht werden kann. Die magnetische Teilungsspur kann z. B. aus einer magnetisierbaren Folie bestehen, die mittels bekannter Magnetisierungsvorrichtungen entsprechend magnetisiert ist. Die Hallgeneratoren A₁ bis A₅ können z. B. aus den halbleitenden Verbindungen Indiumarsenid oder Indiumantimonid bestehen. Sie sind auf dem gemeinsamen Träger 23 äquidistant längs einer geraden Strecke angeordnet, die nicht länger als die Breite der magnetischen Teilungsspur ist. Durch Drehen um die Achse 25 werden die Hallgeneratoren in Teilungsrichtung so justiert, daß sie um

jeweils -=— L versetzt sind.

In der Fi g. 3 ist eine ideale und eine fehlerhafte magnetische Teilungsspur sowie das mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur nach der herkömmlichen Art erzeugte Signal sowie das durch ^;hre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal dargestellt

Die magnetische Teilungsspur ohne Teilungsfehler ist mit 11 und die magnetische Teilungsspur mit Teilungsfehler mit 32 bezeichnet. Mit d ist der Fehler (Abweichung) der Teilungswellenlänge L zwischen den beiden Teilungsspuren 11 und 32 gekennzeichnet. Der auftretende maximale Teilungsfehler ist als d_max bezeichnet.

übersichtshalber ist die Abtastung der Teilungsspuren lediglich mit drei Hallgeneratoren A₁, A₂ und A₃ ilargestellt. Der Abstand der Hallgeneratoren beträgt ' jeweils f -^- + mj L. Im Ausführungsbeispiel ist π = 3 und m = 1. Der Abstand der Hallgeneratoren gegeneinander beträgt im vorliegenden Fall somit jeweils -^L. Die Hallgeneratoren A₁, A₂, A₃ sind über den magnetischen Teilungsspuren angeordnet, die von rechts nach links unter den Hallgeneratoren vorbeibewegt werden.

Während der Bewegung der Teilungsspur 32 wird vom Hallgenerator A₁ das Signal S₁, vom Hallgenerator A₂ das Signal S₂ und vom Hallgenerator A₃ das Signal S₃ erzeugt. Jedes Signal besteht aus »1«- und »O«-Bereichen. Diese Signale werden einer bekannten, zeichnerisch nicht dargestellten Logikschaltung zugeleitet, mit der das verknüpfte Binärsignal B₄ abgeleitet wird. Dieses Signal B₄ weist ebenfalls in alternierender Folge »1«- und »O«-Bereiche auf, die aber nicht sämtlich gleichlang sind. Große Unterschiede der Bereichslänge sind durch Pfeile markiert.

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An der mit einem Stern * bezeichneten Stelle ist ein »1 «-Bereich ausgefallen.

Unterhalb ist als Vergleich das verknüpfte binäre Signal B₅, das durch Abtastung der Teilungsspur 11 mit den Hallgeneratoren A₁, A₂, A₃ nach logischer Verknüpfung entstanden ist, gezeigt. Dieses Signal weist gegenüber dem Signal B₄ gleich lange »1«- und »0«-Bereiche auf.

In der F i g. 4 ist eine ideale und eine fehlerhafte magnetische Teilungsspur sowie die mit Hallgeneratoren und der fehlerhaften Teilungsspur mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Signale sowie das durch ihre logische Verknüpfung erzeugte Signal und das entsprechende ideale Signal dargestellt.

Die magnetische Teilungsspur ohne Teilungsfehler ist nicht zeichnerisch dargestellt, sie entspricht jedoch der Teilungsspur 11 gemäß Fi g. 3. Die magnetische Teilungsspur mit Teilungsfehler ist mit 42 bezeichnet. Die Teilungsspur 42 entspricht der Teilungsspur gemäß F i g. 3. Die Fehler d der Teilungswellenlänge L sind die entsprechenden gemäß F i g. 3.

Ubersichtshalber erfolgt auch hier die Abtastung der Teilungsspuren lediglich mit drei Hallgeneratoren A_{, A₂, A₃. Der Abstand der Hallgeneratoren beträgt

hier— L mit η = 3. Der Abstand der Hallgeneratoren In

in

gegeneinander ist im vorliegenden Fall somit jeweils ¹I₆L. Die Hallgeneratoren A₁, A₂, A₃ sind über den magnetischen Teilungsspuren angeordnet, die von rechts nach links unter den Ha.llgeneratoren vorbeibewegt werden.

Während der Bewegung der Teilungsspur 42 wird vom Hallgenerator A₁ das Signal S₁, vom Hallgenera-

tor A₂ das Signal S₂ und vom Hallgenerator .4₃ das Signal S₃ erzeugt. Jedes Signal besteht aus »1«- und »Ow-Bereichen. Diese Signale werden einer bekannten, zeichnerisch nicht dargestellten Logikschaltung zugeleitet, mit der das verknüpfte Binärsignal B₄ abgeleitet wird. Dieses Signal B₄ weist ebenfalls in alternierender Folge »1«- und »O«-Bereiche auf, die praktisch über die gesamte Signallänge gleich lang s Unter dem Signal B₄ ist als Vergleich das verknü binäre Signal B₅ gezeigt, das durch Abtastung Teilungsspur 11 nach logischer Verknüpfung
standen ist. Ein Vergleich dieser beiden Signale ζ daß sich ihre Bereichslängen nur unwesentlich ur scheiden, daß sie praktisch gleich lang sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung η binärer Signale, insbesondere für binär-dezimal kodierte Weg- und Winkelkodierer, unter Verwendung nur einer Teilungsspur mit einer Teilungswellenlänge L und von π Abtastelementen sowie einer geeigneten Schaltung zur logischen Verknüpfung der abgeleiteten Binärsignale, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastelemente (A₁ bis A_n) auf einem gemeinsamen Träger (13) äquidistant längs einer geraden Strecke, die nicht länger als die Breite (14) der Teilungsspur (12) ist, angeordnet sind, daß ferner die so entstandene Abtasteinheit (16) über der Teilungsspur (12) um eine Achse (IS) drehbar ist, derart, daß die Projektionen der Abtastelemente (Ai bis A_n) in Teilungsrichtung im Bereich einer Teilungswellenlänge L um jeweils