DE2510113B2 - Schaltungsanordnung zur digitalen Messung einer periodisch in Inkremente unterteilten Wegstrecke - Google Patents
Schaltungsanordnung zur digitalen Messung einer periodisch in Inkremente unterteilten WegstreckeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur digitalen Messung einer periodisch in Inkremente
unterteilten Wegstrecke mit einem zweiteiligen, sich relativ zur Wegstrecke bewegenden Abtastorgan,
dessen Teile entweder durch räumliche Versetzung
gegeneinander um eine Viertelperiode der Unterteilung
der Wegstrecke oder durch Abtasten zweier paralleler gegeneinander um eine Viertelperiode versetzter
Unterteilungen der Wegstrecke zwei zeitlich um eine Viertelperiode gegeneinander versetzte Abtastsignale
liefern, aus denen zwei Impulsfolgen erzeugt werden, von denen mindestens eine zur Bestimmung der Länge
der Wegstrecke durch einen Zähler gezählt wird und aus denen über einen Diskriminator ein die Richtung der
Relativbewegung des Abtastorgans bestimmendes und die Zählrichtung des Zählers festlegendes Signal
gewonnen wird.
Eine solche Art der Messung ist bekannt und
beispielsweise als »inkrementale Wegme5methode« in dem »Leitfaden der elektronischen Steuerungs- und
Regelungstechnik« Teil II, Francis-Verlag München, S.
30 bis 33 beschrieben. Die zu messende Wegstrecke ist durch ein Strichgitter als Impulsmaßstab unterteilt. Bei
der Abtastung wird längs des Weges eine beleuchtete Abtastplatte geführt, die zwei Lesespuren enthält Jede
der beiden Lesespuren ist durch mehrere Spalten unterteilt, wobei die Spalte der ersten Lesespur gegen
die Spalte der zweiten Lesespur um eine halbe Spaltbreite versetzt sind. Jede dieser beiden Spuren
wird von einer eigenen Fotodiode abgelesen. Bewegt
sich die Abtastplatte Ober den Maßstab, so liefern die beiden Fotodioden nach einer Impulsformung zwei
Rschteck-Impulsreihen, die gegeneinander um die halbe
Impulsbreite versetzt sind. Aus dem Verlauf der beiden
Inipulsreihen kann man die Bewegungsrichtung der Abtastplatte feststellen.
Technisch wird dieses Erkennen der Bewegungsrichtung in einem Diskriminator bewerkstelligt, in dem der
Maximalwert der einen Impulsreihe mit dem gleichzeitig erfolgenden Änderungswert der anderen Impulsreihe verglichen wird. Dieser Änderungswert wird durch
Differentiation gewonnen.
Nachteilig ist dabei nicht nur, daß diese inkrementale Wegmeßmethode empfindlich ist gegen Störimpulse,
wie es auch auf der Seite 32 der genannten Literaturstelle angegeben ist, sondern auch, daß sich bei
der Realisierung einer solchen Diskriminatorschaltung in MOS-Technik als integrierte Schaltung durch die
notwendige Differentiation erhebliche Schwierigkeiten ergeben. Aus den vielen integrierenden Parallelkapazitäten in einer MOS-integrierten Schaltung resultieren
sehr schlechte Flankensteilheiten, die eine Differentiation erschweren. Darüber hinaus müßte das Integral der
Differenzimpulse dennoch genügend groß sein, damit die Logik-Gatter ansprechen. Es könnte zwar eine Art
Pseudodifferentiation dadurch stattfinden, daß ein unverzögertes Signal mit einem verzögerten logisch
kombiniert wird. Diese Verzögerung kann durch einen integrierenden Kondensator geschehen. Das bedeutet
aber einen großen Platzbedarf. Neben den nach wie vor durch Schaltkapazitäten vorhandenen schlechten Flanken der Impulse ist auch nachteilig, daß diese
Pseudodifferentiation bei kurzen Impulsen unmöglich ist, da am Verknüpfungsglied das unverzögerte Signal
bei Ankunft des verzögerten nicht mehr ausreichende Wirkung hat.
Bei einer aus der DD-PS 72 289 bekannten Diskriminatorschaltung werden neben drei Flipflop und drei
UND-Verknüpfungen zwei Verzögerungsstrecken benötigt Insbesondere in der integrierten Schaltungstechnik sind aber Signalverzögerungen relativ schwierig zu
realisieren, so daß die vorbekannte Diskriminatorschaltung aufwendig zu realisieren ist, selbst wenn man bei
Fehlen von Verzögerungsstrecken eine größere Anzahl von Stufen vorsieht, was aber in integrierter Technik
keinen Nachteil hinsichtlich des Aufwandes bedeutet In integrierter Technik bedeutet die Zahl von Bauelementen, wenn es sich dabei im wesentlichen um Transistor-Funktionseinheiten handelt, keinen ins Gewicht fallenden Aufwand, da solche Funktionseinheiten technologisch in praktisch beliebiger Anzahl relativ einfach
realisierbar sind. Verzögerungsglieder, die als statische
Elemente durch passive Funktionseinheiten realisiert
werden müssen, sind daher in integrierter Technik weit aufwendiger.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum inkrementalen Wegmessen anzugeben, bei denen das Erkennen der
Bewegungsrichtung ohne Differentiation von Impulsen erfolgt und eine Realisierung als integrierter Schaltkreis
in MOS-Technik möglich ist
ίο Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
durch folgende Merkmale gekennzeichnet: Durch einen ersten, ein erstes Abtastsignal aufnehmenden Kreis mit
mindestens einem Schwellwertschalter, dessen Schwell
wert so gewählt ist daß er an seinem Ausgang im
Bereich der Maxima des ersten Abtastsignals Maximalwertimpulse mit einer der Frequenz des ersten
Abtastsignals gleichen Frequenz liefert durch einen zweiten, ein zweites Abtastsignal aufnehmenden Kreis
mit zwei Schwellwertschaltern mit einem oberen bzw. einem unteren Schwellwert deren Ausgänge an ein
NOR-Gatter angekoppelt sind, das an seinem Ausgang während des Ansteigens und Abfallens des zweiten
Abtastsignals Differenzimpulse der doppelten Frequenz
liefert und durch eine Einspeisung der Maximalwertimpulse und der Differenzimpulse in den Diskriminator, in
dem der logische Wert jeweils eines Maximalwertimpulses festgehalten, zum Zeitpunkt des nächsten
Differenzimpulses mit dem logischen Wert des nächsten
Maximalwertimpulses verknüpft wird und daraus das
die Zählrichtung des Zählers festlegende Kennsignal gewonnen wird.
Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt die
F i g. 1 schematisch in Blockdarstellung die gesamte Anordnung mit dem Abtastorgan, der Impulsumformung, dem Diskriminator und mit dem Zähler. In der
F i g. 2 sind die zeitlichen Verläufe der auftretenden Impulse dargestellt Die
Fig.3 zeigt die schaltungstechnische Realisierung
der Impulsformer, die
Fig.4 in Blcckdarstellung die Diskriminatorschal-
5 tung für die Zweifachauswertung und die
F i g. 5 für die Vierfachauswertung. Die
F i g. 6 enthält den technischen Aufbau des Diskriminators nach der F i g. 4 mit logischen Bausteinen.
In der F i g. 1 sind mit 1 und 2 zwei inkremental
so unterteilten Wegspuren a und b bezeichnet die
gegeneinander in der durch einen Doppelpfeil dargestellten Bewegungsrichtung um eine Viertelperiode der
Inkrementalunterteilung versetzt sind. Ein optisches Abtastorgan wird durch zwei Fotodioden 3 und 4
gebildet wobei die Fotodiode 3 ein von der Spur 1 empfangenes optisches Signal zu einem elektrischen
Ausgangssignal und die Fotodiode 4 ein von der Spur 2 aufgenommenes optisches Signal zu einem elektrischen
Ausgangssignal umformen. Es sei bei dieser Darstellung
angenommen, daß das Abtastorgan mit den Fotodioden
3 und 4 stationär ist während sich die beiden Spuren 1 und 2 in die durch den Doppelpfeil gekennzeichneten
Bewegungsrichtungen bewegen können. Der Fotodiode 3 ibt ein Verstärker 5 und der Fotodiode 4 ein
Verstärker 6 nachgeschaltet. Das Ausgangssignal A des Verstärkers 5 führt auf zwei Schmitt-Trigger 7 und 8,
das Ausgangssignal B des Verstärkers 8 führt auf zwei Schmitt-Trigger 9 und 10. Die beiden Schmitt-Trigger 7
und 9 haben eine obere Ansprechschwelle Si, die beiden
Schmitt-Trigger 8 und 10 eine untere Ansprechschwelle S2.
Die Ausgangssignale der Schmitt-Trigger 7 bis 10 sind
nacheinander bezeichnetjnit A\, A2, B\, B2. Die beiden
Ausgangssignale A\ und A2 der beiden Schmitt-Trigger
7 und 8 werden in einem NOR-Gatter 11 zu einem Signal Ia, die beiden Ausgangssignale B\ und B2 der
beiden Schmitt-Trigger 9 und 10 in einem NOR-Gatter 12 zu einem Signal h geformt Die beiden Signale A \ und
Bt sind hier sog. Maximalwertimpulse, d.h. um den
Zeitpunkt des Maximalwerts der beiden Signale A und B, und zwar von einer Breite, die durch den oberen
Schwejlenwert S\ bestimmt ist. Die beiden Signale A2
und B2 sind negierte Maximalwertimpulse um den >5
Zeitpunkt des Maximums der beiden Signale A und B und in ihrer Breite definiert durch den unteren
Schwellenwert S2. Durch die Verknüpfung in den beiden
NOR-Gattern 11 und 12 sind die Signale Ia und Ib hier
sog. Differenzimpulse jeweils zu Zeitpunkten, wo sich die beiden Signale A und Ä jeweils zwischen den beiden
Schwellenwerten S\ und S2 bewegen. Die Maximalwertimpulse
A\ und B\ und die beiden Differenzimpulse Ia und Ib sind auf vier Eingänge eines Diskriminator 13
gegeben. Die beiden Differenzimpulse Ia und Ib sind in einem NOR-Gatter 14 verknüpft und zu Zähltakten ZT
für einen Zähler 15 umgeformt. Der Diskriminator 13 formt aus seinen Eingangssignalen ein Kennsignal K
zum Festlegen der Zählrichtung des Zählers 15.
Dies ist zunächst das gesamte Blockschaltbild für die Vierfachauswertung. Für die Zweifachauswertung fallen
der Schwellenwertschalter 8 und das NOR-Gatter 11 weg. Das NOR-Gatter 14 ist dann eine Negation. Dem
Diskriminator werden nur die Signale Ai und h
zugeführt; sein innerer Aufbau ist einfacher. Zur Darstellung dieses Falles sind der Schwellenwertschalter
8, das NOR-Gatter 11 und die die Signale A2 und IA
führenden Verbindungsleitungen sowie die Eingangsleitung des Diskriminators 13 für das Signal B\ gestrichelt
gezeichnet. «o
Der Verlauf der genannten Signale ergibt sich aus der Darstellung in der F i g. 2. Es ist zunächst die periodische
Unterteilung der beiden Spuren a und b dargestellt, die um eine Viertelperiode gegeneinander versetzt sind.
Weiter zeigt die Fig.2 den zeitlichen Verlauf der beiden von den Verstärkern 5 und 6 gelieferten Signale
A und B, annähernd sinusförmig, mit den beiden Schwellenwerten S1 und S2 der Schwellenwertschalter 7
bis 10. Daraus ergibt sich der zeitliche Verlauf der Maximalwertimpulse A\, A2, Bu B2. Die jeweilige so
Differenz ergibt sich für die Signale Ia und Ib- Dabei
zeigt sich, daß durch die Versetzung um eine Viertelperiode Differenzimpulse Ia zeitlich mit Maximalwertimpulsen
B\ bzw. B2 zusammenfallen und Differenzimpulse Ib mit Maximalwertimpulsen A\ bzw.
A2. Die Differenzimpulse Ia und Ib erscheinen mit der
doppelten Frequenz der Maximalwertimpulse; d. h, daß
auch zu den Zeitpunkten des Minimums der Signale A und B Differenzimpulse h bzw. Ia erfolgen. Jeweils zu
den Zeitpunkten, wo weder ein Differenzimpuls IA noch
ein Differenzimpuls Ib vorhanden ist, liegt ein Impuls des
Zähltaktes ZT. Zum Zeitpunkt ti erfolgt ein Wechsel in
der Bewegungsrichtung. Nach dem letzten Zähltakt wird dann das Kennsignal K geändert, im dargestellten
Fall von Null auf logisch 1.
Die F i g. 3 enthält die schaltungstechnische Darstellung einer vorteilhaften Realisierung der Schwellenwertschalter
7 bis 10. Dabei ist die Schaltung für zwei Schwellenwertschalter 7 und 8 bzw. 9 und 10 dargestellt.
In diesen Schwellenwertschaltern werden aus den analogen Signalen A bzw^ B die digitalen Impulse Ai,
und A\ bzw. B\ und Bi geformt. Zwischen zwei
Versorgungspotentialen Vgg und Vss sind zwei Reihenschaltungen
aus den Drain-Source-Strecken jeweils zweier MOS-Feldeffekttransistoren 16, 17, 18 und 19
gelegt. Dabei liegen die Gate-Elektrode des Transistors 17 und die des Transistors 18 und die Source-Elektroden
der Transistoren 17 und 19 auf dem Versorgungspotential Vgg und die Drain-Elektroden der beiden Transistoren
16 und 18 auf dem Versorgungspotential Vss- Eine Eingangsklemme 20, die das Signal A führt, ist mit den
Gate-Elektroden des Transistors 16 und des Transistors 19 verbunden. Die Verbindungsstelle der beiden
Transistoren 16 und 17 und die der Transistoren 18 und 19 führen jeweils zum Eingang eines ÄS-Fiipfiops mit
den Ausgängen 21 und 22. Der Ausgang 21 führt das Signal A2, der Ausgang 22 das Signal Λι. Die beiden
ÄS-Flipflops sind jeweils aus zwei rückgekoppelten
NOR-Gattern 23 bis 26 realisiert, wobei die beiden RS-Eingänge jeweils über ein Negationsglied 27 bzw. 28
komplementär geschaltet sind. Für das Signal Bund die
Signale B\ und B2 gilt das Entsprechende.
In der Reihenschaltung der beiden Transistoren 16 und 17 dient der Transistor 16 als Schalttransistor und
der Transistor 17 als Lasttransistor. Maßgebend für das Durchschalten dieses Schalttransistors 16 ist eine
einzige Schwellenspannung, so daß über die Source-Elektrode des Transistors 16 und über das zugehörige
ÄS-Flipflop der Ausgang 21 dann einen Impuls A2 mit
dem logischen Wert 1 führt, wenn das Eingangssignal A unter dem unteren Schwellenwert S2 liegt Die
Reihenschaltung der beiden Transistoren 18 und 19 stellt einen Schalter mit einem höheren Schwellenwert
dar, weil der Transistor 19 als Schalttransistor und der Transistor 18 als Lasttransistor arbeiten und der
Transistor 19 dann durchschaltet, wenn das Eingangssignal A einen höheren Schwellenwert überschreitet
Nach Überschreiten dieses höheren Schwellenwerts S\
führt der Ausgang 22 einen Impuls A\ mit dem logischen Wert 1.
Die F i g. 4 stellt den inneren Aufbau des Diskriminators 13 für den Fall der Zweifachauswertung dar, wo an
seinem Eingang nur eine Sorte von Maximalwertimpulsen A\ und eine Sorte von Differenzimpulsen Ib gelegt
werden und daraus das Kennsignal K geformt wird. Ein sog. Delay-Master-Slave-Flipflop 29 hat einen mit D
bezeichneten und einen mit !"bezeichneten Eingang. An
den Eingang D sind die Maximalwertimpulse A\ gelegt, an den Eingang T die Differenzimpulse Ib- Beim
Schaltschritt des Flipflops 29, d. h, wenn die Differenzimpulse Ib über den Takteingang das Flipflop 29
schalten, wird der von den Maximalwertimpulsen A\ an den Eingang D gelegte Zustand in das Flipflop 29
übernommen und bis zum nächsten Schaltschritt aufbewahrt, wo sich das Flipflop 29 erneut nach seinem
Eingang D einstellt Das bedeutet, daß zum Zeitpunkt eines Differenzimpulses h am Ausgang des Flipflops 29
der Wert der Maximalwertimpulse A\ befindet, den diese zum Zeitpunkt des davorliegenden Differenzimpulses
Ib hatten.
Im Normalfall, wo zum Zeitpunkt aufeinanderfolgender Differenzimpulse /β die Maximalwertimpulse A\
einen wechselnden logischen Wert haben, weisen der Eingang D und der Ausgang des Flipflops 29 immer.
einen unterschiedlichen logischen Wert auf. Das gilt für den Fall, wo die relative Bewegungsrichtung der Spuren
a und b und damit die Zählrichtung des Zählers 15 gleich
bleibt. Kehrt sich dagegen die relative Bewegungsrichtung der beiden Spuren a und b um — der Zeitpunkt t\ in
der F i g. 2 —, dann ist der Wert der Maximalwertimpulse A\ zu den Zeitpunkten eines Differenzimpulses /β vor
dem Richtungswechsel und des nächsten Differenzimpulses Ib nach dem Richtungswechsel gleich. Dann
führen aber zum Zeitpunkt dieses nächsten Differenzimpulses Ib der Eingang D und der Ausgang des Flipflops
29 denselben logischen Wert.
Zum logischen Erkennen eines solchen Vorgangs sind der Eingang D und der Ausgang des Flipflops 29 auf ein
EXCLUSIV-ODER-Gatter 30 gegeben, das an seinem Ausgang dann eine logische Null führt, wenn der
Eingang D und der Ausgang des Flipflops 29 entweder beide den Wert logisch 0 oder den Wert logisch 1
führen. Der Ausgang des EXCLUSIV-ODER-Gatters führt über eine Negation 31 zu dem einen Eingang eines
UND-Gatters 32. Der andere Eingang des UND-Gatters 32 ist mit dem Eingang T des Flipflops 29
verbunden. Damit führt der Ausgang des UND-Gatters 32 nur dann einen Impuls vom Wert logisch 1, wenn die
Maximalwertimpulse A\ zu den Zeitpunkten aufeinanderfolgender
Differenzimpulse h denselben Wert aufweisen. Der Ausgangsimpuls des UND-Gatters 32,
der für den Zähler 15 ein Signal zum Umschalten der Zählrichtung darstellt, wird vorteilhaft auf ein Trigger-Flipflop
33 gegeben. Ein solches Flipflop 33 schaltet seinen Ausgangszustand jeweils dann um, wenn ein
Impuls an seinen Eingang gelegt wird. Dieser Ausgangszustand des Flipflops 33 stellt für den Zähler 15 das
Kennsignal K&vc.
In der F i g. 5 ist der innere Aufbau des Diskriminators 13 für die Vierfachauswertung dargestellt Entsprechend
den zwei weiteren Eingängen des Diskriminators 13 nach F i g. 1 für die Maximalwertimpulse Bx und für die
Differenzimpulse U ist die Schaltung nach der Fig.4
erweitert durch ein zweites Delay-Master-Slave-Flipflop
34 mit einem Eingang D und mit einem Eingang T und mit einem Ausgang. An den Eingang D sind die
Maximalwertimpulse B\ und an den Eingang T die Differenzimpulse Ia gelegt. Der Eingang D und der
Ausgang des Flipflops 34 sind in einem EXCLUSIV-ODER-Gatter 35 verknüpft dessen Ausgang über ein
Negationsglied 36 mit dem Eingang Tdes Flipflops 34 in einem UND-Gatter 37 verknüpft ist. Der Ausgang des
UND-Gatters 37 ist mit dem Ausgang des UND-Gatters 32 nach der Fig.4 in einem ODER-Gatter 38
verknüpft und an den Takteingang eines Trigger-Flipflops 39 gelegt. Der Ausgang 40 des Trigger-Flipflops 39
führt das Kennsignal K zum Festlegen der Zählrichtung des Zählers 15. In diesem Fall der Vierfachauswertung
kann nach jedem Zähltakt ZTdurch beide Differenzimpulse
Ia und Ib ein Umschalten der Zählrichtung
vorgenommen werden. Allerdings muß im Trigger-Flipflop 39 noch garantiert sein, daß nach einem
Umschalten, das zum Zeitpunkt beispielsweise eines Differenzimpulses h ausgelöst worden ist nicht der bei
der neuen Bewegungsrichtung zum Zeitpunkt des nachfolgenden Differenzimpulses Ia erfolgende Ausgangsimpuls
erneut ein Umschalten auslöst Durch das NOR-Gatter 14 entsprechend der Fi g. 1 ist garantiert,
daß die Zähltakte ZT nicht mit einem Umschaltimpuls zusammenfallen.
In der F i g. 6 ist eine beispielhafte Ausgestaltung des Diskriminatoraufbaus mit logischen Gattern dargestellt
s Als Grundlage ist dabei das Blockschaltbild nach der
Fig.4 für die Zweifachauswertung genommen. Die Erweiterung auf die Vierfachauswertung nach dem
Blockschaltbild der F i g. 5 kann leicht vorgenommen werden.
ίο Sowohl der Master-Teil als auch der Slave-Teil des
Delay-Master-Slave-Flipflops 29 besteht jeweils aus
einem RS- Flipflop aus jeweils zwei rückgekoppelten NOR-Gattern 41,42 bzw. 43,44. Die R- und S-Eingänge
zum Setzen und Rücksetzen der Flipflops sind jeweils angesteuert über ein UND-Gatter 45 bis 48. Der
Eingang mit den Maximalwertimpulsen A\ liegt an einem Eingang des UND-Gatters 46 und über ein
Negationsglied 49 an einem Eingang des UND-Gatters 45 des Master-Teils. Die jeweils anderen Eingänge der
UND-Gatter 45 und 46 liegen am Eingang für die Differenzimpulse /» jeweils ein Eingang der beiden
UND-Gatter 47 und 48 des Slave-Teils liegen über ein
Negationsglied 50 am Eingang für die Differenzimpulse Ib- Die beiden anderen Eingänge der UND-Gatter 47
und 48 sind mit den Ausgängen der beiden ODER-Gatter 41 und 42 verbunden.
Der Eingang mit den Maximalwertimpulsen A\ liegt außerdem sowohl an dem einen Eingang eines
ODER-Gatters 51 als auch an dem einen Eingang eines NAND-Gatters 52. An den beiden anderen Eingängen
des ODER-Gatters 51 und des NAND-Gatters 52 liegt der Ausgang des NOR-Gatters 44 des Delay-Master-Slave-Flipflops
29. Der Ausgang des ODER-Gatters 51 und der des NAND-Gatters 52 sind in einem NAND-Gatter 53 verknüpft dessen Ausgang zu dem
einen Eingang eines UND-Gatters 54 führt Mit dem anderen Eingang des UND-Gatters 54 ist der Eingang
für die Differenzimpulse h verbunden. Die Konfiguration der Gatter 51 bis 54 stellt das EXCLUSIV-ODER-Gatter
30 mit dem Negationsglied 31 und dem UND-Gatter 32 nach der F i g. 4 dar.
Das Trigger-Flipflop 33 ist aus einem Master-Slave-Flipflop
aufgebaut dessen beide Teile ebenfalls jeweils aus zwei ÄS-Flipflops mit NOR-Gattern und Ansteuerung
über UND-Gatter aufgebaut sind. Der Master-Teil enthält dabei zwei rückgekoppelte NOR-Gatter 55 und
56, die angesteuert werden über zwei UND-Gatter 57 und 58. Der Slave-Teil besteht aus zwei rückgekoppelten
NOR-Gattern 59 und 60, die über zwei UND-Gatter
so 61 und 62 angesteuert werden. Zur Ansteuerung des Trigger-Flipflops 33 ist der Ausgang des UND-Gatters
54 mit jeweils einem Eingang der beiden Master-UND-Gatter 57 und 58 verbunden und liegt über ein
Negationsglied 63 an jeweils einem Eingang der Slave-UND-Gatter 61 und 62. Die beiden anderen
Eingänge der Master-UND-Gatter 57 und 58 sind jeweils mit einem der beiden Ausgänge des Slave-Flipflops,
also den Ausgängen der beiden NOR-Gatter 59 und 60 verbunden. Der Ausgang des NOR-Gatters 60
führt das Kennsignal K zum Festlegen der Zählrichtung des Zählers 15.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur digitalen Messung einer periodisch in Inkremente unterteilten Wegstrecke mit einem zweiteiligen, sich relativ zur
Wegstrecke bewegenden Abtastorgan, dessen Teile entweder durch räumliche Versetzung gegeneinander um eine Viertelperiode der Unterteilung der
Wegstrecke oder durch Abtasten zweier paralleler gegeneinander um eine Viertelperiode versetzter
Unterteilungen der Wegstrecke zwei zeitlich um eine Viertelperiode gegeneinander versetzte Abtastsignalc liefern, aus denen zwei Impulsfolgen erzeugt
werden, von denen mindestens eine zur Bestimmung der Länge der Wegstrecke durch einen Zähler
gezählt wird und aus denen über einen Diskriminator ein die Richtung der Relativbewegung des
Abtastorgans bestimmendes und die Zählrichtung des Zählers festlegendes Signal gewonnen wird,
gekennzeichnet durch einen ersten, ein erstes Abtastsignal (A) aufnehmenden Kreis mit
mindestens einem Schwellwertschalter (7), dessen Schwellwert (S\) so gewählt ist, daß er an seinem
Ausgang im Bereich der Maxima des ersten Abtastsignals (A) Maximalwertimpulse (A\) mit
einer der Frequenz des ersten Abtastsignals gleichen Frequenz liefert, durch einen zweiten, ein zweites
Abtastsignal (B) aufnehmenden Kreis mit zwei Schwellwertschaltern (9, tO) mit einem oberen bzw.
einem unteren Schwellwert φ bzw. Si), deren Ausgänge an ein NOR-Gatter (12) angekoppelt sind,
das an seinem Ausgang während des Ansteigens und Abfallens des zweiten Abtastsignals (B) Differenzimpulse (Ib) der doppelten Frequenz liefert, und durch
eine Einspeisung der Maximalwertimpulse (Ai) und der Differenzimpulse (Ib) in den Diskriminator (13),
in dem der logische Wert jeweils eines Maximalwertimpulses (Ai) festgehalten, zum Zeitpunkt des
nächsten Differenzimpulses (Ib) mit dem logischen Wert des nächsten Maximalwertknpulses (A\)
verknüpft wird und daraus das die Zählrichtung des Zählers (15) festlegendes Kennsignal (K) gewonnen
wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das erste Abtastsignal (A)
aufnehmende Kreis einen weiteren Schwellwertschalter (8) mit dem unteren Schwellwert (Si)
enthält, daß die Ausgänge der Schwellwertschalter (7, 8) des das erste Abtastsignal (A) aufnehmenden
Kreises an ein weiteres NOR-Gatter (11) angekoppelt sind, das an seinem Ausgang während des
Ansteigens und Abfallens des ersten Abtastsignals (A) weitere Differenzimpulse (Ia) liefert, daß der
Ausgang des Schwellwertschalters (9) mit dem oberen Schwellwert (Si) und der Ausgang des
weiteren NOR-Gatters (It) an den Diskriminator (13) angekoppelt sind, in dem der logische Wert
jeweils eines Maximalwertimpulses (B\) vom Ausgang den Schwellwertschalter (9) mit dem oberen
Sch well wert (Si) in dem das zweite Abtastsignal (B)
aufnehmenden Kreis festgehalten, zum Zeitpunkt des nächsten weiteren Differenzimpulses (Ia) mit
dem logischen Wert des nächsten Maximalwertimpuls (B\) vom Schwellwertschalter (9) mit dem
oberen Schwellwert (Si) in dem das zweite
Abtastsignal liefernden Kreis verknüpft wird und die daraus gewonnenen Impulse neben den zum
Zeitpunkt der Differenzimpulse (Ib) gewonnenen Impulse zu dem die Zählrichtung des Zählers (15)
festlegenden Kennsignal (A^ verarbeitet werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (13) ein
erstes Delay-Master-Siave-Flipflop (29) mit einem
D-Eingang, einem Γ-Eingang und mit einem Ausgang enthält, daß die Maximalwertimpulse (Ai)
vom Schwellwertschalter (7) mit dem oberen
ίο Schwellwert (Si) in dem das erste Abtastsignal (A)
aufnehmenden Kreis am D-Eingang und die Differenzimpulse (IB) am Γ-Eingang als Taktimpulse
liegen, daß der IT-Eingang mit dem Ausgang über ein EXKLUSIV-ODER-Gatter (30) logisch verknüpft
ist und daß der Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gatters (30) über ein Negationsglied (31) mit dem
Γ-Eingang in einem UND-Gatter (32) logisch verknüpft ist urd daß am Ausgang des UND-Gatters
(32) Impulse zum Bilden des die Zählrichtung des
Zählers (15) festlegenden Kennsignals (K) entnommen werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (13) ein
zweites Delay-Master-Slave-Flipflop (34) enthält, an
dessen D-Eingang die Maximalwertimpulse (Bi) vom
Ausgang des Schwellwertschalters (9) mit dem oberen Schwellwert in dem das zweite Abtastsignal
(B) aufnehmenden Kreis und an dessen Γ-Eingang die weiteren Differenzimpulse (U) liegen, daß der
so D-Eingang und der Ausgang über ein EXKLUSIV-ODER-Gatter (35) miteinander und der Ausgang des
EXKLUSIV-ODER-Gatters (35) über ein Negationsglied (36) und der Γ-Eingang in einem
UND-Gatter (37) logisch miteinander verknüpft sind
und daß der Ausgang des UN D-Gatters (37) mit den
aus dem zweiten Delay-Master-Slave-Flipflop (34) gewonnenen Impulsen und der Ausgang des
UND-Gatters (32) mit den aus dem ersten Delay-Master-Slave-Flipflop (29) gewonnenen Im
pulsen über ein ODER-Gatter (38) miteinander
verknüpft zu einem Ausgang für Impulse führen, die zu dem die Zählrichtung des Zählers (15) festlegenden Kennsignal (K^ verarbeitet werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, ■*5 dadurch gekennzeichnet, daß dem UND-Gatter (32)
bzw. dem die beiden UND-Gatter (32, 37) verknüpfenden ODER-Gatter (38) ein Trigger-Flipflop (39) nachgeschaltet ist, dessen Ausgang (40) das
die Zählrichtung des Zählers (15) festlegende Kennsignal (K) führt.
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Applications Claiming Priority (1)
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DE19752510113 DE2510113C3 (de) | 1975-03-07 | 1975-03-07 | Schaltungsanordnung zur digitalen Messung einer periodisch in Inkremente unterteilten Wegstrecke |
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DE2510113B2 true DE2510113B2 (de) | 1979-02-15 |
DE2510113C3 DE2510113C3 (de) | 1979-10-11 |
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE2510113C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2942080A1 (de) * | 1979-10-18 | 1981-04-30 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh, 6100 Darmstadt | Verfahren und schaltungsanordnung zur digitalen messung von inkrementell unterteiltem weg oder drehwinkel |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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AT371247B (de) * | 1979-02-15 | 1983-06-10 | List Hans | Einrichtung zur messung des drehwinkels einer welle einer maschine |
DE3434952A1 (de) * | 1984-09-22 | 1986-04-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung zur ueberwachung eines inkrementalen messwertaufnehmers |
DE3837134A1 (de) * | 1988-11-02 | 1990-05-03 | Oelsch Kg | Beruehrungsloser, digitaler lineargeber |
DE19501513A1 (de) * | 1995-01-19 | 1996-07-25 | Teves Gmbh Alfred | Verfahrem zum Erkennen einer Bewegungsrichtung, insbesondere einer Drehrichtung |
-
1975
- 1975-03-07 DE DE19752510113 patent/DE2510113C3/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2942080A1 (de) * | 1979-10-18 | 1981-04-30 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh, 6100 Darmstadt | Verfahren und schaltungsanordnung zur digitalen messung von inkrementell unterteiltem weg oder drehwinkel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2510113A1 (de) | 1976-09-16 |
DE2510113C3 (de) | 1979-10-11 |
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