DE29713980U1

DE29713980U1 - Mechanischer Codierer

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Publication number: DE29713980U1
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Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2007-08-06
Also published as: US5977953A

Description

GLAWE, DELFS, MOLL & PARTNER IW£NT^WÄLtE:'^#

4{^ ^JJ54J^T5^i Patentamt

RICHARD GLAWE, Dr.-lng. (1952-1985) KLAUS DELFS, Dipl.-lng., Hamburg WALTER MOLL, Dipl.-Phys. Dr. rer. nat, München

&ldquor; · m- _{&Tgr;&sfgr;&rgr;&eegr;&pgr;} HEINRICH NIEBUHR, Dipl.-Phys, Dr. phil. habil., Hamburg

7 . ■^L!?^fc;lly' ULRICH GLAWE, Dipl.-Phys. Dr. rer. nat., München

Taipei Taiwan Bernhard merkau, Dipl.-Phys., München

CHRISTOF KEUSSEN, Dipl.-Chem. Dr. rer. nat., Hamburg

Postfach 26 01 62 Postfach 13 03 91

80058 München 20103 Hamburg

Liebherrstraße 20 Rothenbaumchaussee

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Telex 5 22 505

HAMBURG,

&rgr; 17768/97 N/He (he)

Mechanischer Codierer

Die Erfindung betrifft einen mechanisches Codierer.

In Fig. 1 ist ein konventioneller mechanischer Codierer gezeigt, der ein Codierrad 01 und eine Vielzahl von leitenden Fingern 02, 03 und 04 aufweist. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, ist das Codierrad 01 mit zwei konzentrischen Leiterringen 012 und 013 vorgesehen, die in der Mitte 014 des Codierrades 01 angeordnet sind. Die Leiterringe 012 und 013 werden elektrisch durch die leitenden Finger 02, 03 und 04 kontaktiert, die mit einer Stromversorgung {nicht gezeigt) verbunden sind. Wenn das Codierrad 01 gedreht wird, können die leitenden Finger 02 und 03 ein Spannungssignal unterschiedlicher Pegel ausgeben, und diese Spannungssignale können durch verschiedene Wellenformen 2A und 3A in Fig. 3 dargestellt werden. Als Ergebnis davon können diese Ausgangssignale verwendet werden, um die Position eines Cursors zu steuern. Der konventionelle Codierer hat jedoch die folgenden Nachteile.

(l)Die beiden Leiterringe 012 und 013 müssen gegeneinander versetzt sein, und nur hierdurch kann eine Vielzahl von

Dresdner Bank AG Hamburg 04 030 448 00 (BLZ 200 800 00) Postbank Hamburg 1476 07-200 (BLZ 200 100 20)

Codiersignalen erhalten werden. Hierdurch wird jedoch viel Raum verschwendet, und die Anzahl der resultierenden Signalpaare wird reduziert.

(2)Die leitenden Finger 02 und 03 sind in unterschiedlichen radialen Abständen von der mittigen Drehachse des Codierrades angeordnet. Wird das Codierrad 01 gedreht, so werden die leitenden Finger 02 und 03 unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten bezüglich des Codierrades 01 haben. Als Ergebnis werden irgendwelche unerwünschten Wellenformen 2B und 3B aufgrund von Pralleffekten zwischen den leitenden Fingern und den Leiterringen resultieren, was das resultierende Signalpaar verschlechtert. Um diese unerwünschten Wellenformen 2B, 3B herauszufiltern, muß eine Entprallschaltung eingebaut werden. Dies führt zu Nachteilen bei der Herstellung, da diese besonders und individuell in der Herstellung eingestellt werden muß. Eine andere Maßnahme besteht darin, das Verhältnis zwischen den Leiterringen zu ändern, so daß das Verhältnis zwischen der Prallwellenform und der normalen Wellenform 0 komprimiert wird. Diese Maßnahme wird jedoch einen negativen Einfluß auf die Auflösung haben, die bereits sehr schlecht ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mechanisehen Codierer zu schaffen, bei dem die Drehrichtung und der Drehwinkel des Codierrades genauer festgestellt werden kann.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Entprallschaltung elektrisch mit dem Ausgangsanschluß so verbunden, daß die Einstellung der Entprallschaltung bequem ausgeführt werden kann.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird ein Codierrad geschaffen, das eine Vielzahl von leitenden Plättchen aufweist, die zusammen einen Leiterring bilden. Weiter ist ein Satz von leitenden Fingern vorgesehen, der wenigstens durch einen ersten, einen zweiten und einen dritten leitenden Finger gebildet wird. Die

ersten und zweiten leitenden Finger stehen elektrisch mit dem Leiterring in Berührung, der in eine Vielzahl von leitenden Bereichen und isolierenden Bereichen aufgeteilt ist, die abwechselnd angeordnet sind. Ein dritter leitender Finger ist elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden, die wiederum das Codierrad mit Strom versorgt. Wenn das Codierrad gedreht und unter Strom gesetzt wird, werden nacheinander Signalpaare vom Ausgang der ersten und zweiten leitenden Finger detektiert werden. Die aufeinanderfolgenden Signalpaare können weiterverarbeitet werden, um weitere Ausrüstung zu steuern, z. B. einen Cursor.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind die leitenden Plättchen von der Mitte des Codierrades versetzt angeordnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in einer perspektivischen Explosionsansicht einen konventionellen mechanischen Codierer;

Fig. 2 in schematischer Darstellung die Anordnung zwischen

dem Codierrad und den leitenden Fingern; 25

Fig. 3 Signalformen, die von den leitenden Fingern resultieren;

Fig. 4 in einer perspektivischen Explosionsansicht den erfindungsgemäßen mechanischen Codierer;

Fig. 5 in schematischer Darstellung die Betriebsweise des mechanischen Codierers;

Fig. 6 in einer weiteren schematischen Darstellung die Betriebsweise des mechanischen Codierers;

Fig. 7 in noch einer weiteren schematischen Darstellung die Betriebsweise des mechanischen Codierers;

Fig. 8 in noch einer weiteren schematischen Darstellung die Betriebsweise des mechanischen Codierers;

Fig. 9 in Vorderansicht ein anderes erfindungsgemäßes Codierrad;

Fig. 10 in schematischer Darstellung die Betriebsweise des mechanischen Codieriers; und

Fig. 1OA in vergrößerter Ansicht den in Fig. 10 eingekreisten Teil.

Wie dies in den Fig. 4 bis 8 gezeigt ist, weist der erfindungsgemäße mechanische Codierer mit einem einziger Leiterring allgemein ein Codierrad 1, einen Montagesockel 5, ein Paar von Klammerplatten 6, eine Montageklammer 7 und einen Satz 4 von mehreren leitenden Fingern auf.

Das Codierrad 1 ist mit einer Vielzahl von leitenden Plättchen versehen, die radial angeordnet sind, so daß ein Leiterring 11 relativ zu einem ringförmigen Teil 12 gebildet ist.

Der Leiterring 11 weist eine Vielzahl von leitenden Bereichen 111 und isolierenden Bereichen 112 auf, die abwechselnd angeordnet sind. Der leitende Bereich 111 hat eine größere Leitfähigkeit als der isolierende Bereich 112, Das Codierad 1 ist fest mit einem Ende einer Achse oder Welle 2 verbunden, wobei das Achsenloch in der Mitte angeordnet ist. Das gegenüberliegende Ende der Achse 2 ist fest mit einer Rolle 3 versehen. Als Ergebnis kann die Achse 2 drehbar auf dem Montagesockel 5 zusammen mit dem Codierrad 1 und der Rolle 3 angebracht werden.

Das Paar von Klammerplatten 6 ist fest mit der Montageklammer 7 verbunden, und die Klammerplatten 6 sind voneinander beab-

standet, so daß das Codierrad 1 drehbar dazwischen angeordnet werden kann. Eine der Klaimnerplatten 6 ist mit einem Satz 4 von mehreren leitenden Fingern versehen, die bei dieser bevorzugten Ausführungsform drei leitende Finger 41, 42 und 4 3 einschließen. Dieser Satz 4 von drei leitenden Fingern ist speziell so angeordnet, daß die leitenden Finger 41 und 42 den Leiterring 11 kontaktieren, während der andere leitende Finger 43 mit dem ringförmigen Bereich 12 in Verbindung steht.

Der leitende Finger 43 ist elektrisch mit einer Stromversorgung verbunden, und demgemäß kann das Codierrad 1 mit Strom bzw. Spannung versorgt werden. Andererseits sind die beiden leitenden Finger 41 und 42 in Kontakt mit dem leitenden Bereich 111 und/oder isolierenden Bereich 112, so daß wenigstens vier unterschiedliche Signalpaare erzeugt werden können.

Sind z. B. beide leitende Finger 41 und 42 elektrisch in Kontakt mit den leitenden Bereich 111 des Codierrades 1, so kann ein Signalpaar (1,1) erzeugt werden, wie dies deutlich in Fig. 5 gezeigt ist.

Wenn die leitenden Finger 41 und 42 elektrisch mit isolierenden Bereichen 112 bzw. leitenden Bereichen 111 des Codierrades 1 in Kontakt stehen, wird ein Signalpaar (0,1) erzeugt, wie dies deutlich in Fig. 6 gezeigt ist.

Wenn die leitenden Finger 41 und 42 elektrisch mit leitenden Bereichen 111 bzw. isolierenden Bereichen 112 des Codierrades in Kontakt stehen, wird ein Signalpaar (1,0) erzeugt, wie dies deutlich in Fig. 7 gezeigt.

Wenn beide leitenden Finger 41 und 42 elektrisch mit isolierenden Bereichen 112 des Codierrades 1 in Kontakt stehen, so wird ein Signalpaar (0,0) erzeugt, wie dies deutlich in Fig. 8 gezeigt ist.

Wenn das Codierrad 1 im Uhrzeigersinn gedreht wird, so werden die Signalpaare (1,1; 0,1; 1,0; 0,0) wiederholt erzeugt werden, solange wie das Codierrad 1 gedreht wird. Wird das Codierrad 1 dagegen im Gegenuhrzeigersinn gedreht, so werden wiederholt die Signalpaare (0,0; 1,0; 0,1; 1,1) erzeugt, solange wie das Codierrad 1 gedreht wird. Aus den Signalpaaren und der Sequenz derselben, die durch die nachfolgende Detektionsschaltung detektiert wird, kann der Drehwinkel des Codierrades 1 ohne weiteres festgestellt werden. Sogar bei einer geringfügigen Drehung kann immer noch ein Signalpaar erzeugt und detektiert werden. Als Ergebnis hiervon wird die Auflösung erhöht.

Da die Länge der leitenden Finger 41 und 42 gleich groß ist, haben die Kontaktpunkte der Finger 41 und 42 mit dem Codierrad 1 denselben radialen Abstand von der Drehachse. Als Ergebnis hiervon kann die Entprallschaltung, die mit dem Ausgangsanschluß des Codierers verbunden ist, einfach und bequem eingestellt werden.

Es wird nun auf Fig. 10 bezug genommen. Wird der Codierer an der Maus installiert, so kann der Cursor auf dem Bildschirm genau und präzise durch die Maus gesteuert werden, da sogar eine sehr kleine Bewegung ohne weiteres zum Codierrad durch die Abrollkugel innerhalb der Maus übertragen werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Achse des Codierrades von Hand mit dem Finger oder einem kleinen Motor gedreht werden, um die vertikale und horizontale Ausrichtung des Bildschirms eines Monitors einzustellen. Sie kann auch verwendet werden, um Lautstärke, Balance, Tonhöhe und Bässe eines Audiogeräts zu steuern.

Aus der vorgehenden Beschreibung wird man ohne weiteres verstehen, daß eine Folge von Signalpaaren wiederholt durch den mechanischen Codierer in genauer und präziser Weise erzeugt

werden kann, der einen einzigen Leiterring hat. Sogar eine kleine Bewegung oder Drehung des Codierrades wird ein Signalpaar oder Signalpaare ohne weiteres erzeugen, die weiterverarbeitet werden können. Die Nachteile des Standes der Technik werden durch die vorliegende Erfindung vollständig vermieden.

Die Erfindung kann wie folgt zusammengefaßt werden.

Der mechanische Codierer weist einen einzigen Leiterring auf.

Die Anordnung zwischen ersten und zweiten leitenden Fingern und dem Leiterring ist speziell so ausgebildet, daß eine Folge von Signalpaaren genau und präzise erzeugt werden kann, wodurch die Auflösung entsprechend erhöht wird. Der Leiterring wird durch eine Vielzahl von leitenden Plättchen gebildet, die mit dem Zentrum des Codierrades ausgerichtet sind oder wobei als Alternative die leitenden Plättchen von der Mitte des Codierrades versetzt angeordnet sind. Der Leiterring weist eine Vielzahl von leitenden Bereichen und isolierenden Bereichen auf, die abwechselnd durch die leitenden 0 Finger kontaktiert werden. Das Codierrad wird durch einen dritten leitenden Finger mit Strom bzw. Spannung versorgt, und eine Reihe von Signalpaaren kann vom Ausgang der ersten und zweiten leitenden Finger detektiert werden. Die Signalpaare können weiterverarbeitet und ausgewertet werden, um die Drehung des Codierrades zu bestimmen. Sogar bei einer kleinen Bewegung oder Drehung des Codierrades kann ein Signalpaar detektiert werden. Auf diese Weise wird die Auflösung erhöht.

Es wurde zwar eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben. Es wird jedoch für den Fachmann offensichtlich sein, daß verschiedene andere Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Bereich der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, daß durch die beigefügten Ansprüche alle solche Änderungen und Abwandlungen erfaßt werden, die sich im Bereich der vorliegenden Erfindung befinden.

Claims

Schutzansprüche

1. Mechanischer Codierer mit einem Codierrad und einem Satz von leitenden Fingern, dadurch gekennzeichnet, daß er einen einzigen Leiterring (11) aufweist, daß das Codierrad

(I) mit einer Vielzahl von leitenden Plättchen versehen ist, die radial angeordnet sind, so daß ein Leiterring auf dem Codierrad gebildet wird, wobei die leitenden Plättchen zu einer Vielzahl von leitenden Bereichen (111) und isolierenden Bereichen (112) angeordnet sind, die abwechselnd miteinander angeordnet sind, wobei der Satz (4) von leitenden Fingern erste, zweite und dritte leitende Finger (41, 42, 43) aufweist, wobei die ersten und zweiten leitenden Finger (41, 42) jeweils einen leitenden Bereich (111) und/oder isolierenden Bereich (112) kontaktieren, wobei der dritte leitende Finger (43) elektrisch mit einer Strom- oder Spannungsversorgung verbunden ist, wobei, wenn das Codierrad (1) durch den dritten leitenden Finger (43) unter Strom gesetzt wird, eine Reihe von Signalen als Ausgangssignal der beiden leitenden Finger (41, 42) detektierbar ist, die elektrisch mit einem leitenden Bereich (111) und/oder isolierenden Bereich (112) in Kontakt stehen.

2. Mechanischer Codierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktpunkte zwischen den ersten und zweiten leitenden Fingern (41, 42) und dem leitenden Ring

(II) denselben radialen Abstand vom Zentrum des Codierrades (1) haben.

3. Mechanischer Codierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Plättchen des Leiterrings (11) längliche Form haben und jedes leitende Plättchen vom Zentrum des Codierrades (1) versetzt ist.