DE2553815B2 - Graycode-Aufnehmer - Google Patents

Description

a) die Codeträger (12, 13, 14) gleichachsig zueinander angeordnet sind und zwischen zwei im Rang aufeinanderfolgenden Codeträgern (z. B. 12 und 13) jeweils ein Rollenzählwerksantrieb (16) vorgesehen ist,

b) bei einem reflektierten Graycode mit der Basis bzw. Radix a ein Codeträger mit η Spuren eine Zahl von 2xmxa" Codepositionen (m=\, 2, ...) aufweist, welche Zahl ein geradzahliges Vielfaches der von diesem Codeträger allein anzeigbaren Positionen, nämlich a", ist, wobei diese Codepositionen mindestens einen steigenden Wertebereich (z.B. in Fig.8: dezimal 0...7) und daran anschließend einen zum steigenden Wertebereich gespiegelten fallenden Wertebereich (z.B. in Fig.8: dezimal 8... 15) aufweisen, und

c) für jede die Codepositionen aller verwendeten Spuren eines antreibenden Codeträgers (12,13) in sich spiegelnde Spiegelebene (F i g. 8: S1, S 2) des Graycodes am Codeträger (12, 13) ein Übertrag in Form eines Antriebsglieds (41, 42) für den zugeordneten, den Übertrag zum nächsthöheren Codeträger (14) bewirkenden Rollenzählwerksantrieb (16) vorgesehen ist.

2. Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Codeträger (12, 13, 14) 4-, im wesentlichen gleich ausgebildet sind.

3. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Codeträger für binären Graycode mit drei Spuren je ein Übertrag zwischen den Positionen 7 und 8 und zwischen den Positionen 15 und 0 erfolgt.

4. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Codeträger für binären Graycode mit vier Spuren je ein Übertrag zwischen den Positionen 15 und 16 und zwischen den Positionen 31 und 0 erfolgt.

5. Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Codeträger für binären Graycode mit tünf Spuren je ein Übertrag zwischen den Positionen 31 und 32 und zwischen den <,o Positionen 63 und 0 erfolgt.

6. Aufnehmer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei als drehbare Scheibe ausgebildeten Codeträgern die der logischen »1« entsprechenden, zur Drehachse konzentrischen spurförmigen Codemarkierungen (33 bis 36) jeweils mindestens nahezu svmmetrisch zu einer durch die Drehachse der Drehscheibe verlaufenden Symmetrieebene (37) angeordnet sind (F i g. 3).

7. Aufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Codeträger (12, 13, 14) mit zwei zum Antrieb des Rollenzählwerksantriebs (16) beim Obertrag vorgesehenen Antriebsgliedern (41, 42) die (gedachte) Verbindungslinie der beiden Antriebsglieder (41, 42) mit der Symmetrieebene (37) etwa zusammenfällt

S. Aufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Codeträger (12, 13, 14) mit zwei zum Antrieb des Rollenzählwerksantriebs (16) beim Obertrag vorgesehenen Antriebsgliedern (41, 42) die (gedachte) Verbindungslinie der beiden Antriebsglieder (41, 42) mit der Symmetrieebene (37) einen Winkel von etwa 90° einschließt

9. Aufnehmer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Codemarkierungen als Durchbrechungen (33 bis 36) des aus einem lichtundurchlässigen Werkstoff hergestellten Codeträgers ausgebildet sind, u»H daß zu ihrer Abtastung Lichtschranken vorgesehen sind.

10. Aufnehmer nach Anspruch 9 und nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, bei welchem als Codemarkierungen eines Binärcodes Durchbrechungen (33 bis 36) oder Fenster in einem opaken Trägermaterial ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtschranken der einzelnen Spuren gegeneinander um 720° χ η: ρ versetzt sind, wobei π = 1,2,3,... und ρ=Anzahl der Aufnahmepositionen pro Codeträger ist.

11. Aufnehmer nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der als drehbare Scheiben ausgebildeten Codeträger (12 bis 14) und ihrer gemeinsamen Welle (11) ein Gehäuse (10) vorgesehen ist, und daß in dieses Gehäuse zwischen den Drehscheiben Schaltungsplatten (18) schubladenartig einsetzbar sind, welche Platten die Sensoren (23 bis 26) zur Abtastung der Codierung tragen.

12. Aufnehmer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Lage der Schaltungsplatten (18) relativ zur Welle (11) der Codeträger (12 bis 14) mindestens ein Paßstift (30, 31) vorgesehen ist, welcher mindestens eine Gehäuseausnehmung und je eine Ausnehmung der einzelnen Schaltungsplatten (18) durchdringt.

13. Aufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Codeträger (13), welche weder am ranghöchsten noch am rangtiefsten sind, jeweils mit einer zum Eingriff des Rollenzählwerksantriebs (16) vom rangniedrigeren Codeträger (12) dienenden durchgehenden Verzahnung (40) und mit zwei um 180° gegeneinander versetzten Antriebsgliedern (41, 42) zum Übertrags-Antrieb des Rollenzählwerksantriebs (16) für den ranghöheren Codeträger (14) versehen sind.

Die Erfindung betrifft einen Graycode-' '^rnehmer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur digitalen Messung von Wegen, Abständen,

Pegelständen, Winkelstellungen oder dergleichen sind die sonst üblichen Codes (einfacher Binärcode, BCD-Code, Aiken-Code eic.) nicht geeignet, da beim Übergang von Zeichen zu Zeichen, d. h. von einem Wert zum nächsthöheren oder nächstniedrigen, immer dann die Eindeutigkeit der Ablesung fehlt, wenn sich mehr als ein Bit ändert; bei diesen Codes können also in der Übergangsphase zwischen zwei Zeichen falsche Bitkombinationen angezeigt werden.

Man verwendet deshalb für solche Aufgaben hauptsächlich sogenannte Gray-Codes, die auch als zyklisch permutierte Codes bezeichnet werden, und die sich beim Übergang von Zeichen zu Zeichen jeweils nur an einer Stelle ändern, so daß Falschablesungen auch an der Übergangsstelle zwischen zwei Zeichen ausgeschlossen sind. Die bekannteste Form dieser Codes ist der von dem französischen Ingenieur Henri Baudot 1878 erfundene zyklisch permutierte Binärcode. Der sogenannte reflektierte binäre Gray-Code peht zurück auf den 1969 verstorbenen Physiker Frank Gray, vergleiche dessen US-PS 26 32 058 vom 17.3.1953.

Ein Gray-Code-Aufnehmer der im Oberbegriff angegebenen Art ist bekannt aus der US-PS 36 60 830, welche einen Aufnehmer für den Höhenmesser eines Flugzeugs zeigt. Dieser Aufnehmer weist zwei drehbare Scheiben auf, von denen die eine vom Höhenmesser angetrieben wird und ihrerseits die andere Sehr " jber ein Malteserkreuzgetriebe intermittierend antreibt Derartige Malteserkreuzgetriebe erfordern wegen der geringen zulässigen Toleranzen eine sehr hohe Präzision und sind deshalb sehr teuer in der Herstellung. Außerdem benötigt ein solches Getriebe relativ viel Platz und ergibt deshalb eine wenig kompakte Baueinheit. Zudem ist fraglich, ob sich dieses Prinzip mit erträglichem Aufwand bei Verwendung von mehr als 2 Codescheiben einsetzen läßt, was naturgemäß den erfaßbaren Meßbereich beschränkt

Man kennt ferner aus der DE-PS 19 26 628 die Verwendung eines Gray-Codes in Form einer drehbaren Scheibe, die 4 Spuren (für insgesamt 16 Meßpositionen) aufweist und die durch 4 Bürsten abgetastet wird. Will man dieses Prinzip bei einer größeren Zahl von Meßpositionen anwenden, so muß man die Zahl der Spuren erhöhen und gleichzeitig deren Unterteilung immer weiter verfeinern. Dies zeigt die Literaturstelle »Technische Mitteilungen der Schoppe & Faeser GmbH, 1961, Seiten 51 -56, wo auf Seite 55 ein solcher Aufnehmer mit einer Auflösung von 1024 Meßpositionen dargestellt ist Zur Erzielung einer eindeutigen Ablesung benötigt man dort 15 Spuren und 17 Bürsten, so daß bei dem angegebenen Durchmesser des Geräts von 90 mm eine äußerst hohe Präzision erforderlich ist und sich ein dementsprechend hoher Preis ergibt, der für die Anwendung solcher Aufnehmer in vielen Fällen prohibitiv hoch ist.

Man hat auch, wie die DE-PS 12 74 364 zeigt, bereits den Versuch unternommen, eine solche Anordnung dadurch zu vereinfachen, daß man nicht alle Spuren auf einer einzigen Scheibe unterbringt, sondern daß man die Spuren auf mehrere Scheiben aufteilt und diese durch ein lineares Untersetzungsgetriebe koppelt. Bei der DE-PS 12 74 364 verwenden beide Scheiben einen Graycode, doch würden sich durch die hier verwendete Untersetzung an vielen Stellen Mehrdeutigkeiten ergeben. Man muß deshalb auch hier durch zusätzliche Bürsten (Prinzip der V-förmigen Bürstenanordnung) dafür sorgen, daß die einzelnen Kontaktbahnen der ranghöheren Scheibe jeweils nur für bestimmte Drehwinkelbereiche der rangniedrigeren Scheibe ein bestimmtes Potential zugeführt erhalten, und da bei Verwendung mehrerer Scheiben deren Kontaktbahnen kaskadenartig hintereinandergeschaltet werden müssen, verbietet sich auch die Anwendung dieses Prinzips über eine bestimmte Anzahl von Codescheiben hinaus. Zudem ist auch diese bekannte Anordnung wegen der erforderlichen Präzision des Getriebes und der Bürstenanordnungen sehr teuer in der Herstellung.

ίο Zur visuellen Anzeige der Drehwinkelsiellung eines Geschützes ist es ferner aus der DE-OS 21 41 848 bekannt, zwei Codescheiben zu verwenden, die auf derselben Achse angeordnet und durch ein Zwischengetriebe gekoppelt sind, das beim Übertrag eine sehr rasche Weiterschaltung der ranghöheren Scheibe bewirken soll, um die Augenblicke, in denen die Anzeige mehrdeutig ist, möglichst kurz zu halten. Dieses Prinzip eignet sich aber nur für visuelle Anzeigen, während bei einem Aufnehmer, dessen Ausgangssignale z. B. einem elektronischen Steuergerät zugeführt werden sollen, solche Mehrdeutigkeiten absolut unzulässig sind. (Bei einer visuellen Anzeige kann durch die Interpolationsfähigkeit des menschlichen Auges die richtige Anzeige meistens erraten werden. Diese Fähigkeit des Ratens haben aber elektronische Geräte nicht)

Aus der DE-AS 12 98 545 kennt man ferner die Verwendung eines epizyklischen Planetengetriebes, also eines linearen Getriebes, zur Kopplung zweier Codeträgerscheiben. Eine eindeutige Anzeige läßt sich

jo hierbei aber nur durch die bereits beschriebenen Bürstenanordnungen erreichen, wie das in der bereits genannten Literaturstelle von Schoppe & Faeser ausführlich beschrieben ist.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Graycode-Aufnehmer zu schaffen, der bei einfachem, kompaktem Aufbau einen großen Meßbereich hat und der preiswert herzustellen ist.

Gelöst hat er diese Aufgabe durch die im Ansprach 1 angegebenen Maßnahmen.

Durch die Verwendung geläufiger Konstruktionselemente, insbesondere eines Rollenzähiwerksantriebs, wie er in großen Stückzahlen für Elektrizitätszähler, Kilometerzähler etc. verwendet wird, erhält man mit einfachsten Mitteln einen hochpräzisen Aufnehmer, dessen Meßbereich modular erweiterbar ist, indem man nämlich bei Bedarf einfach einen weiteren Codeträger und einen weiteren Rollenzählwerksantrieb anfügt Dabei wird im gesamten Meßbereich eine mehrdeutige Anzeige sicher vermieden, und das ohne komplizierte Bürstenanordnungen oder hochpräzise Schaltgetriebe, sondern mit einfachsten, rein mechanischen Mitteln. Pro Codeträger brauchen nur wenige Codespuren vorgesehen zu werden, typisch vier Codespuren, was bei einem binären Graycode einer Teilung von 11,25° entspricht die leicht zu beherrschen ist und relativ große Toleranzen bei der Fertigung ermöglicht. Ferner können die einzelnen Codeträger weitgehend identisch ausgebildet werden, was die Herstellung verbilligt und die Lagerhaltung stark vereinfacht. Der mechanische Übertrag mittels Rollenzählwerken hat zudem den großen Vorteil, daß er ohne Zufuhr von Fremdenergie arbeitet, also einen energieunabhängigen Speicher ergibt, was für viele Anwendungen, z. B. zur Wasserstandsmessung an abgelegenen Stellen ohne Stromversorgung, von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in

keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf einen Aufnehmer, welcher in einem Gehäuse drei Codeträger zu je vier ■-> Codespuren enthält, in stark vergrößertem Maßslab (Maßstab 2,5:1) und gesehen längs der Linie l-l der Fig. 2,

F i g. 2 einen Schnitt, gesehen längs der Linie M-Il der Fig. 1, κι

Fig.3 eine Draufsicht von oben auf einen der drei Codeträger, der hier als Drehscheibe mit vier Codespuren ausgebildet ist.

F i g. 4 eine Seitenansicht des Codeträgers nach Fig. 3, teilweise gesehen längs der Linie IV-IV der ι-, Fig.3,

F i g. 5 eine Einzeldarstellung der Übertragsmechanik zum Bewerkstelligen des Übertrags von einer Scheibe auf die nächsthöhere Scheibe,

Fig. 6 einen Schnitt, gesehen längs der Linie Vl-Vl _> <i der F i g. 5,

Fig. 7 einen Schnitt, gesehen längs der Linie VII-VII der F i g. 5,

Fig. 8 eine Darstellung zur Erläuterung der Erfindung, und zwar einen vierstelligen Graycode zur 2> Erläuterung einer dreispurigen Codescheibe, und

Fig. 9 eine Darstellung des Hamiltonpfades für die acht Zahlen von 0 bis 7, dargestellt im binären Gray-Code.

Fig. 1 zeigt — etwa im Maßstab 2.5:1, also stark ju vergrößert — ein Gehäuse 10, in dem auf einer Welle 11 drei Codeträger in Form von aus lichtundurchlässigem GFK gespritzten Drehscheiben 12, 13 und 14 angeordnet sind. Die Codescheibe 14 ist mittels eines Stifts 15 drehfest mit der Welle 11 verbunden, während sich die r, Scheiben 12 und 13 frei auf der Welle 11 drehen können und nur mechanisch über eine im folgenden näher zu beschreibende Übertragsmechanik 16 miteinander verknüpft sind. Die Welle 11 kann in üblicher Weise z. B. mit einem Pegelgeber verbunden werden, um die Erfassung eines Wasserstands oder des Schlammniveaus in einem Setzbecken zu ermöglichen.

Das Gehäuse 10 ist mit nutenförmigen Führungsbahnen 17 zum schubladenartigen Einführen von Trägerplatten 18 vorgesehen; hierzu kann ein Deckel 19 abgenommen werden, der an der Oberseite des Gehäuses 10 mittels Schrauben 20 lösbar befestigt ist und im Betriebszustand das Gehäuse staub- und spritzwasserdicht verschließt; statt einer Schraubverbindung ist auch eine Rastverbindung zwischen Gehäuse und Deckel möglich.

Die Trägerplatten 18 tragen die Sensorelemente zum Abfühlen der verschiedenen Codespuren der Codeträger 12 bis 14. Zum Beispiel sind auf der Vorderseite der in F i g. 2 dargestellten Platte 18 vier Lichtemitterdioden 23,24,25 und 26 angeordnet von denen die erste Diode 23 die äußerste Codespur beleuchtet, also die niedrigste Bitstelle, die Diode 24 die zweite Codespur etc. Wie in Fig.2 dargestellt, liegen diese vier LEDs nicht auf einem einzigen Radiusvektor, sondern sind gegeneinan-

der um einen Winkel von 720° · - versetzt wobei n= 1,

2.., und p=Zahl der Positionen auf der Codescheibe. Da die vorliegende Codescheibe 32 Positionen hat beträgt der Versetzungswinkel 22^5° oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon. Im Uhrzeigersinn kommt zuerst die Leuchtdiode 26 für die vierte (höchste) Bitspur, dann um 225° versetzt die Leuchtdiode 23 für die erste (niedrigste) Spur, dann nach 22,5° die Leuchtdiode 24 für die zweite Spur, und schließlich nach weiteren 45° die Leuchtdiode 25 für die dritte Spur. Die Lichtemitterdioden sind Teile von Lichtschranken, weshalb es günstig ist, ihren Abstand möglichst groß zu hallen, was durch diese Versetzung erreicht wird. Außerdem ergibi sich durch die beschriebene Anordnung eine besonders günstige symmetrische und mechanisch haltbare Form der Codescheiben, wie das im folgenden beschrieben wird.

Auf ihrer (nicht dargestellten) Unterseite trägt die in Fig.2 dargestellte Trägerplatte 18 entsprechende Fotosensoren, und zwar genau unter den Dioden 23 bis 26.

Ebenso sind auf den der LEDs 23 bis 26 gegenüberliegenden (nicht dargestellten) Trägerplatte entsprechende Fotosensoren vorgesehen, welche diesen LEDs spiegelbildlich gegenüberliegen, so daß nur dann Licht auf sie fallen kann, wenn zwischen einem Fotosensor und der ihm zugeordneten Lichtemitterdiode eine der Ausnehmungen der betreffenden Codescheibe liegt (Prinzip der Lichtschranke).

Zur exakten Fixierung der Lage der Trägerplatten 18 im Gehäuse lOdienenzwei Paßstifte 30 und 31.

(In Fig. 1 ist der Deutlichkeit halber nur eine Trägerplatte 18 und auch diese nur strichpunktiert dargestellt. Gegebenenfalls kann man auch mit Vorteil getrennte Trägerplatten für Lichtemitterdioden einerseits und Fotosensoren sowie Verstärkerelemente andererseits vorsehen, wobei dann zwischen zwei Codescheiben jeweils zwei Trägerplatten angeordnet werden und dann entsprechende Führungen 17 hierfür vorgesehen werden müssen.)

Zum Abfühlen der auf den Codescheiben 12 bis 14 vorgesehenen Codespuren können naturgemäß auch beliebige andere Sensoren verwendet werden, ζ. Β Kontaktbürsten, galvanomagnetische Elemente, usf Zwischen dem Deckel 19 und den Platten 18 liegt in vorteilhafter Weise ein Raum 32, in dem die Verdrahtung der Platten !8 untergebracht werden kann.

Die drei Codescheiben 12 bis 14 sind in bevorzugter Weise identisch ausgebildet. In den F i g. 3 und 4 ist die Codescheibe 14 dargestellt, mit der im Betrieb die Bisteilen 1 bis 4 erfaßt werden. Ihre äußerste Spur, die Spur 1, hat acht je 22,5° lange Ausnehmungen 33. Die darauf folgende, zweite Spur hat vier je 45° lange Ausnehmungen 34. Die nachfolgende, dritte Spur hai zwei jeweils 90° lange Ausnehmungen 35. Die vierte Spur schließlich hat nur eine 180° lange Ausnehmung 36 Die beschriebene Anordnung der Sensoren auf der Trägerplatte 18 macht es möglich, alle diese Ausnehmungen symmetrisch zu einer in Fig.3 mit 37 bezeichneten Symmetrieebene anzuordnen, was für die Herstellung der Codescheiben im Spritzgußverfahrer sehr vorteilhaft ist Man erhält dann direkt und ohne Inversion die Ausgabe im binären, reflektierter Gray-Code. Zum Beispiel sind in Fig.3 die viei Sensoren 23 bis 26 schematisch mit strichpunktierter Linien in der Lage gemäß F i g. 2 eingezeichnet Dies isi eine Übergangsstellung, bei der die Lichtschranke 2i gerade ihre Anzeige wechselt d. h. die Codet -habe U geht gerade von einer Position zur nächsten iber. Zui Erläuterung der Anzeige für die nächste Position HK sind ferner die vier Lichtschranken um 5° versetzt ml· durchgehenden Linien eingezeichnet und mit 23' bis 26 bezeichnet Hier ist nur 23' verdeckt d. h. die Anzeige is dann 1110 oder dezimal 11, vgL Fig.7. Wie man sieht fallen zweimal zwei einmal drei und einmal viei

Ausnehmungen jeweils zu einer gemeinsamen Ausnehmung zusammen, und die Platte hat für die insgesamt 32 Positionen (entsprechend den Dezimalzahlen 0...31) nur insgesamt acht Durchbrechungen, zwischen denen starke und tragfähige Materialabschnitte liegen. (Da nur die Werte für 0... 15 in der fünften Stelle den Wert 0 haben, können mit vier Spuren naturgemäß nur die binären Gray-Codes für 0...15 direkt angezeigt werden; für die Zahlen von 16 ... 31 muß die niedrigste Bitspur der nächsthöheren Scheibe zu Hilfe gezogen werden.)

Wie Fig. 4 zeigt, hat jede der Codescheiben an der Unterseite ihres Außenumfangs 64 Zähne 40 (diese sind bei der Codescheibe 14 für die ersten vier Bitspuren an sich entbehrlich). Diese Zähnezahi ergibt sich aus der Zahl der Positionen/Scheibe und der Zähnezahl des Ritzels 51 auf dessen antreibender Seite 52. Wird bei 52 eine andere Zähnezahl vorgesehen, so ändert sich auch die Zahl der Zähne 40. Ferner hat jede Codescheibe an ihrer Oberseite und ebenfalls in der Symmetrieebene 37 zwei um 180° gegeneinander versetzte Antriebsglieder 41 und 42 zur Bewerkstelligung des mechanischen Übertrags von der einen Codescheibe zur nächsten (diese Antriebsglieder sind bei der Codescheibe 12 für die höchsten Bitstellen an sich entbehrlich). Wenn sich also die Codescheibe 14 einmal um 360° dreht, so schaltet sie dabei über die Übertragsmechanik die nächstfolgende Platte um zwei Positionen weiter, und zwar einmal beim Übergang von der Position 15 zur Position 16, und zum anderen beim Übergang von der Position 31 rur Position 0. (Für 3- und 5spurige Scheiben vgl. die Patentansprüche 4 und 6.) Analog müßte man z. B. bei einem ternären, reflektierten Gray-Code bei einer Scheibe mit zwei Spuren 18 Positionen vorsehen, und die nächste Scheibe wird weitergeschaltet zwischen den Positionen 8 und 9 sowie 17 und 0. Maßgebend für das Weiterschalten der nächsten Scheibe sind bei einer Scheibe jeweils die Spiegelebenen der verwendeten Spuren, vgl. Fig.8, wo diese Spiegelebenen für einen binären, reflektierten Gray-Code und eine Scheibe mit drei Spuren eingetragen sind. Analog kann dies auch am Hamiltonpfad erläutert werden, vgl. Fig.9. Wie ein Vergleich der F i g. 8 und 9 zeigt, wird z. B. von 0 bis 7 der Hamiltonpfad von A bis Edurchlaufen, und von 8 bis 15 rückwärts von E bis A. Bei den Umkehrpunkten A und E muß jeweils ein Übertrag stattfinden. Wird der A/.-Pfad in einer Scheibe mehrmals durchlaufen, so müssen entsprechend mehr Überträge stattfinden.

Die Übertragsmechanik 16, die völlig konventionell aufgebaut ist, ist in den F i g. 5 bis 7 dargestellt. Auf einer gehäusefesten Welle 50 ist ein Ritzel 51 drehbar angeordnet. Dieses hat am einen Ende ein Zahnrad 52 mit acht gleichmäßig am Umfang verteilten Zähnen (im Umriß der Darstellung nach F i g. 6 entsprechend), das mit den Zähnen 40 der ranghöheren Codescheibe 13 kämmt, und es hat am anderen Ende ein Zahnrad 53, dessen Form aus den Schnitten nach den F i g. 6 und 7 ersichtlich ist Solange diesem Zahnrad 53 der glatte Außenrand 54 der rangniedrigeren Scheibe 14 gegenüberliegt, ist es arretiert, vgl. F i g. 7, und die Codescheibe 13 ist folglich ebenfalls arretiert, und zwar in einer Stellung, in der sich eine unzweideutige Ablesung ergibt Kommt nun z. B. das Antriebsglied 41 (in beliebiger Drehrichtung) zum Zahnrad 53, so wird diese Arretierung aufgehoben, und es kann ein Zahn dieses Zahnrads in eine beim Antriebsglied 41 vorgesehene, durchgehende Zahnlücke 55 eindringen, wobei das Antriebsglied 41 hierzu das Zahnrad 53 an seinem oberen Teil zunächst genügend weit antreibt. Hierdurch wird also beim Übertrag die ranghöhere Scheibe (hier 13) um eine Position, also 11,25°, weitergedreht, und zwar mit derselben Winkelgeschwindigkeit wie die rangniedrigere Scheibe 14. — Dieselbe Übertragsvorrichtung ist zwischen den Scheiben 13 und 12 vorgesehen. Würde der Scheibe 12 noch eine weitere Scheibe nachgeschaltet, so müßte zwischen der Scheibe 12 und dieser weiteren Scheibe ebenfalls eine solche mechanische Übertragsyorrichtung vorgesehen werden. Alle von ihrem Übertragsritzel 51 arretierten Scheiben befinden sich in einer eindeutigen Ableseslellung, in der die Lichtschranken jeweils entweder völlig gesperrt oder völlig geöffnet sind.

Haben z. B. alle Codescheiben die Stellung 1110, so ist die Gesamtanzeige

oder als Dualzahl

111011101110,

101101001011

also dezimal 2891. (Mit 12 Spuren ist eine Anzeige bis 4095 möglich, also z. B. eine Höhenmessung von über 40 m, aufgelöst in cm. Der Meßbereich sollte so reichlich ausgelegt werden, daß eine Mehrdeutigkeit ausgeschlossen wird, die durch Überschreiten der Kapazitätsgrenze des Aufnehmers entstehen könnte.)

Infolge der inhärenten Eigenschaften des Gray-Codes ist ein erfindungsgemäßer Aufnehmer sehr unempfindlich gegen Toleranzen bei der Fertigung, da sich ja nach den Eigenschaften des Gray-Codes in jedem Fall beim Übergang von einer Position zur nächsten nur eine einzige Stelle ändert, und da durch die relativ grobe Teilung der einzelnen Scheiben die Genauigkeitsanforderungen für diese nicht hoch sind. Gegenüber den bekannten Aufnehmern ergibt sich daher bei gleicher Auflösung eine sehr wesentliche Verbilligung, oder aber die Möglichkeit, durch Verwendung einer größeren Zahl von Codescheiben die Genauigkeit bzw. den Meßbereich fast beliebig zu erhöhen.

Die Erfindung eignet sich naturgemäß in derselben Weise auch für linear arbeitende Systeme, da auch bei diesen jeweils an den genannten Spiegelebenen ein Übertrag auf das nächsthöhere Geberglied vorgenommen werden kann. Solche linearen Anordnungen entsprechen dann praktisch einer Abwicklung der im Ausführungsbeispiel dargestellten Code-Drehscheiben, wobei man gewöhnlich wegen der größeren Zahl der Spiegelebenen mehr Überträge vorsehen muß. Wegen der Möglichkeit der staubdichten Kapselung wird aber die dargestellte Ausführungsform mit drehbaren Codeträgern bevorzugt, jedenfalls für optische Abtastung.

Zum Begriff des Hamiltonpfads, speziell im mehrdi mensionalen Raum, wird verwiesen auf Bell System Technical Journal, Bd. 37 (1958), No. 1, Seiten 815—826.

Die Anordnung der Antriebsglieder 41, 42 für den Übertrag gemäß Fi g. 3, also in der Symmetrieebene 37, ist für das Spritzen der Scheiben günstig und ermöglicht das Anordnen des Übertragswerks 16 auf der 45°-Linie 60, also im Eck des Gehäuses 10.

Die Übertragsmechanik wird am einfachsten, wenn alle Scheiben dieselbe Anzahl von Positionen haben.

Wichtig ist, daß die einzelnen Codescheiben mehr Positionen haben, als man eigentlich rechnerisch erwarten sollte. Die folgenden erläuternden weiteren Beispiele beziehen sich jeweils auf einen reflektierten (gespiegelten) Graycode:

Beispiel 1

Binär: 3 Spuren

Anzeige bis 2^J = 8 Positionen. Vorhanden sind 2x2³=16 Positionen/Scheibe und 2 Überträge, da gemäß Fig. 7 zwei Spiegelebenen 51 und S 2 vorhanden sind.

Beispiel 2 Ternär; 2 Spuren

Anzeige bis 3² = 9 Positionen. Vorhanden sind 2x3²=18 Pos./Scheibe und zwei Überträge entsprechend zwei Spiegelebenen desjenigen Codes, der in diesen zwei Spuren enthalten ist.

10

Beispiel 3 Basis a; η Spuren/Scheibe

Anzeige bis a" Positionen. Vorhanden sind 2 · a" Pos./Scheibe und 2 Überträge/Scheibe.

Beispiel 4 Binär; 2 Spuren

Die Scheibe kann m · 2 · 2² Positionen haben, wobei /JJ=I, 2, 3... Die Zahl der Überträge ist dann m ■ 2. Allgemein bei Basis a und η Spuren: m ■ 2 ■ a" Pos./Scheibe und m ■ 2 Überträge/Scheibe.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Graycode-Aufnehmer für einen reflektierten Graycode, mit mehreren, jeweils eine Anzahl von spurförmigen Codemarkierungen aufweisenden, rotierend antreibbaren und vorzugsweise scheibenförmigen Codeträgern, und mit zur Abtastung der Codemarkierungen dienenden Sensoren, wobei zwischen den Codeträgern jeweils eine Untersetzung vorgesehen ist. die den langsamer angetriebenen Codeträger pro Umdrehung des rangnächsten schnelleren Codeträgers eine geradzahlige Zahl von Malen intermittierend antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß