DE3201163A1 - Vorrichtung zur drehwinkelermittlung - Google Patents
Vorrichtung zur drehwinkelermittlungInfo
- Publication number
- DE3201163A1 DE3201163A1 DE19823201163 DE3201163A DE3201163A1 DE 3201163 A1 DE3201163 A1 DE 3201163A1 DE 19823201163 DE19823201163 DE 19823201163 DE 3201163 A DE3201163 A DE 3201163A DE 3201163 A1 DE3201163 A1 DE 3201163A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- width
- light
- areas
- rotation
- angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFJ Unser Zeichen
Berlin und München VPA 82P 1 022 DE
Vorrichtung zur Drehwinkelermittlung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Zur Ermittlung des Drehwinkels rotierender Elemente, beispielsweise
von Gleichstrommotoren, ist es allgemein bekannt, einen mit dem rotierenden Element verbundenen sogenannten
Transmissionslichttaster zu verwenden. Eine derartige Vorrichtung weist im wesentlichen einen Lichtsender
und einen Lichtempfänger auf, zwischen denen sich ein Abtastelement
in Form einer auf der Welle des rotierenden Elementes befestigten sogenannten Lochscheibe befindet,
die die Tastebene zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger darstellt. Wird die Lochscheibe in Drehung versetzt,
so wird der vom Lichtsender ausgesandte konstante Lichtstrom unterbrochen; im Lichtempfänger werden diese
Unterbrechungen bewertet und gegebenenfalls einem Signalumformer zugeführt. Die dabei gewonnenen Signale stellen
ein Maß für den Drehwinkel· (und damit auch für die Dreh-, zahl) des rotierenden Elementes, beispielsweise des Gleichstrommotors,
dar. Dem Auflösungsvermögen einer derartigen Vorrichtung sind jedoch Grenzen gesetzt.
Diese sind vor allem durch die konstruktiven Gegebenheiten bestimmt. Einerseits kann der Durchmesser der Lochscheibe
nicht beliebig groß gemacht werden, andererseits darf die Lichteintrittsöffnung des Lichtempfängers, die sogenannte
Aperturbreite, nicht zu klein werden. Diese durch konstruktive Grenzen vorgegebenen Bedingungen einerseits, und die
Forderung nach einer möglichst hohen Auflösung des Drehwinkels andererseits erfordert, daß die Breite der lichtdurch-
Fk 1 Obh / 14.1.1982
- A - VPA 82 P 1 0 2 2 OE
lässigen und der lichtundurchlässigen Bereiche der Lochscheibe erheblich größer als die Aperturbreite sein müßte.
Damit ist die Maxiraalteilung der Takt3cheibe bestimmt, die dann, wenn eine Lochscheibe mit einem kleinen Durchmesser
eingesetzt werden muß, nur eine geringe Drehwinkelauflösung
gestattet. Der Durchmesser der Lochscheibe kann in Relation zu den Abmessungen des rotierenden Elementes, beispielsweise
eines Motors nicht beliebig groß gemacht werden. Eine Erhöhung der Teilungszahl, durch die eine Vergrößerung der
Drehwinkelauflösung möglich wäre, führt dazu, daß die Breite der lichtdurchlässigen Bereiche auf der Lochscheibe in
ihren Abmessungen in die Größenordnung der Abmessung der Aperturbreite gelangen, was zu einer asymmetrischen Form
der Ausgangssignale führt und sich in einem zunehmenden Fehler der Anzeige auswirkt. Das ist besonders dann nachteilig,
wenn das rotierende Element die Welle eines Gleichstrommotors ist und dieser in Druck- oder Schreibgeräten
zum Antrieb eines Druckerwagens eingesetzt wird, da sich hier jede Abweichung vom vorgeschriebenen Drehwinkel in
einem Positionsfehler des Druckerwagens bemerkbar macht.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Meßgenauigkeit bei der Ermittlung des Drehwinkels von rotierenden Elementen zu
verbessern, dabei die Drehwinkelauflösung zu erhöhen, ohne daß dazu besondere zusätzliche Aufwendungen notwendig sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.
Mit der Erfindung ist im wesentlichen der Vorteil verbunden, daß ohne besonderen konstruktiven Aufwand die Drehwinkelauflösung
verdoppelt werden kann. Für die Anwendung in Druck- oder Schreibgeräten ergibt sich durch die Verdoppelung
der Drehwinkelauflösung eine Reduzierung des sich vor allem bei bidirektionalem Druck zeilenweise bemerkbar
machenden Druckpositionsfehlers um die Hälfte.
-^- VPA 82 P 10 22 OE
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
Dort zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel· für eine Vorrichtung zur
Ermittlung des Drehwinkels eines rotierenden Elementes;
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel· für die erfindungsgemäße
Ausgestaltung der Lochscheibe,
Fig. 3 den Zusammenhang zwischen der Aperturbreite und den Abmessungen der iichtdurchlässigen und der lichtundurchlässigen
Bereiche einer Lochscheibe nach dem Stande der TeCh"
nik und
Fig. 4 diesen Zusammenhang bei einer gemäß der Erfindung
ausgestalteten Lochscheibe.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist ein sogenannter
Transmissionslichttaster in Form einer Gabellichtschranke dargestellt, die aus dem Lichtsender 1 und dem Lichtempfänger
3 besteht. Der Lichtsender 1 enthält eine Lichtquelle zur Erzeugung eines konstanten Lichtstromes. Der Lichtempfänger
2 weist eine Lichteintrittsöffnung 4 mit der Aperturbreite
A sowie einen photoelektronischen Sensor 6 auf. Ein Signalumformer 7, der eingangsseitig mit dem photoelektronischen
Sensor 6 verbunden ist, gibt an seinem Ausgang 8 das Ausgangssignal S ab. Zwischen dem Lichtsender 1 und
dem Lichtempfänger 3 befindet sich eine Tastebene in Form einer Lochscheibe 2, deren Wirkdurchmesser mit rm bezeichnet
ist. Die Lochscheibe 2 ist auf einer Welle 5 befestigt, auf der sich auch das rotierende Element, dessen Drehwinkel
ermittelt werden soll, befestigt ist. Die Lochscheibe 2 ist derart angeordnet, daß deren lichtdurchlässiger Berei.ch
9 im Strahlengang des vom Lichtsender 1 zum Lichtemp-
5".
-/ - VPA 82P 10 22 OE
fänger 3 gesendeten gebündelten Lichtstrahles liegt.
Den Aufbau der Lochscheibe 2 zeigt Fig. 2. Erfindungsgemäß sind die lichtdurchlässigen Bereiche 9 und die lichtundurchlässigen
Bereiche 10 asymmetrisch über den Umfang der Taktscheibe verteilt angeordnet. Die Teilung T ist
durch die Breite LS eines lichtdurchlässigen Bereiches 9 und der Breite LT eines lichtundurchlässigen Bereiches 10
bestimmt.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird im folgenden anhand der Figuren 3 und 4 beschrieben. Zunächst
wird angenommen, daß die Breite LS der lichtdurchlässigen und die Breite LT der lichtundurchlässigen Bereiehe
9 und 10 gleich groß sind und in der Größenordnung der Aperturbreite A liegen (LS=LT ^ A). Dieser Annahme liegt
die Darstellung in Fig. 3 zugrunde. Dort i3t in der ersten Zeile die sich in Pfeilrichtung bewegende Lochscheibe
2, in der zweiten Zeile die demgegenüber festliegende Lichteintrittsöffnung 4 des Lichtempfängers und in der
dritten Zeile das dabei am Ausgang 8 des Signalumformers abgegebene Ausgangssignal S dargestellt. Bei Drehung der
Lochscheibe 2 (entspricht in Fig. 3 der Bewegung in Pfeilriohtung)
trifft der vorher unterbrochene Lichtstrom über die Lichteintrittsöffnung t auf den Lichtempfänger, was
zur Abgabe des Ausgangssignals S führt. Die Impulsweite P des Ausgangssignals S ist durch die Aperturbreite A und
durch die Breite LS des lichtdurchlässigen Bereiches 9 bestimmt. Das Ausgangssignal S weist einen asymmetrischen Verlauf
auf, d.h. das Tastverhältnis Q=-|· ist erheblich grosser
als 0,5. Es tritt hierbei ein sogenannter spezifischer Versatz SV auf, der durch den Einfluß der Aperturbreite A
sowie durch optische Fehler der Gabellichtschranke bestimmt ist.
-ρ -
VPA 82Ρ 1022 OE
Wird eine Lochscheibe gemäß der Erfindung verwendet, bei der die lichtdurchlässigen und die lichtundurchlässigen
Bereiche asymmetrisch angeordnet sind, so kann ohne Änderung des übrigen konstruktiven Aufbaus eine Symmetrierung
des Signals S erreicht werden, und die Drehwinkelauflösung kann dann verdoppelt werden. Das wird anhand von Fig. 4
deutlich, wo wiederum in der ersten Zeile die sich in Pfeilrichtung bewegende Lochscheibe 2, in der zweiten Zeile die
dem gegenüber festliegende Lichteintrittsöffnung 4 und in
der dritten Zeile das Ausgangssignal S dargestellt ist.
Durch die erfindungsgemäße asymmetrische Anordnung der lichtdurchlässigen
und der lichtundurchlässigen Bereiche 9 und 10 wird nunmehr ein symmetrisches Ausgangssignal S erzeugt,
ρ
dessen Tastverhältnis Q=-sr =0,5 beträgt. Die Breite LS der lichtdurchlässigen Bereiche 9 ist hierbei um den durch den spezifischen Versatz bestimmten Wert verkürzt und die Breite LT der lichtundurchlässigen Bereiche 10 ist um denselben Wert verlängert.
dessen Tastverhältnis Q=-sr =0,5 beträgt. Die Breite LS der lichtdurchlässigen Bereiche 9 ist hierbei um den durch den spezifischen Versatz bestimmten Wert verkürzt und die Breite LT der lichtundurchlässigen Bereiche 10 ist um denselben Wert verlängert.
Bei Anwendung der vorgeschlagenen Maßnahme ergibt sich somit eine Verdoppelung der Drehwinkelauflösung, da nunmehr sowohl
die ansteigende als auch die abfallende Flanke des symmetrischen Ausgangssignales ausgewertet werden kann. Die
vorgeschlagene Vorrichtung ist kostengünstig und kann z.B.
mit einer kommerziell erhältlichen Gabellichtschranke kombiniert werden.
1 Patentanspruch
4 Figuren
4 Figuren
Leerseite
Claims (1)
- VPA PatentanspruchVorrichtung zur Ermittlung des Drehwinkels rotierender Elemente mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger und einem sich dazwischen entsprechend der Drehzahl des rotierenden Elements bewegenden Abtastelement mit lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen unterschiedlicher Breite,dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (LS) der lichtdurchlässigen Bereiche (9) gegenüber der Breite (LT) der lichtundurchlässigen Bereiche (10) verkürzt sind und daß die Breite (LS) der lichtdurchlässigen Bereiche (9) in der Größenordnung der Aperturbreite (A) der Lichteintrittsöffnung (4) des Lichtempfängers (3) liegt.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823201163 DE3201163A1 (de) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | Vorrichtung zur drehwinkelermittlung |
US06/452,624 US4554450A (en) | 1982-01-15 | 1982-12-23 | Device for angle of rotation determination |
JP58001249A JPS58123421A (ja) | 1982-01-15 | 1983-01-10 | 回転要素の回転角度を測定する装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19823201163 DE3201163A1 (de) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | Vorrichtung zur drehwinkelermittlung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3201163A1 true DE3201163A1 (de) | 1983-07-28 |
Family
ID=6153187
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823201163 Withdrawn DE3201163A1 (de) | 1982-01-15 | 1982-01-15 | Vorrichtung zur drehwinkelermittlung |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4554450A (de) |
JP (1) | JPS58123421A (de) |
DE (1) | DE3201163A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3214554A1 (de) * | 1982-04-20 | 1983-10-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur positionierung von schreibwerken in druckern mit einem gleichstrommotor |
EP0169657A2 (de) * | 1984-06-25 | 1986-01-29 | Energy Innovations Inc. | Kontaktloser Wellenwinkeldetektor |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD223984A1 (de) * | 1984-05-08 | 1985-06-26 | Polygraph Leipzig | Synchronisiereinrichtung fuer eine elektrisch zu betaetigende kupplung |
JPS6166925A (ja) * | 1984-09-11 | 1986-04-05 | Fanuc Ltd | 光学ロ−タリエンコ−ダのスリツト板 |
US4942795A (en) * | 1988-06-02 | 1990-07-24 | Buehler Ltd. | Precision cutter with automated pressure control |
US5288371A (en) * | 1992-01-21 | 1994-02-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Oxidation of organic materials by electrified microheterogeneous catalysis |
US6507016B1 (en) | 2000-04-18 | 2003-01-14 | Trw Inc. | Apparatus and method for sensing a vehicle rollover condition |
US6495820B1 (en) | 2000-10-02 | 2002-12-17 | Trw Inc. | Sensor apparatus and method for sensing angular rotation of an object using light reflected off a rotor and bifurcation compensation |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE876162C (de) * | 1941-04-30 | 1953-05-11 | Genevoise Instr Physique | Photoelektrische Praezisionsvorrichtung fuer die Einstellung eines beweglichen Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage |
DE1188304B (de) * | 1962-08-31 | 1965-03-04 | Hensoldt & Soehne Optik | Impulszaehlende Einrichtung zur Ermittlung der Groesse des Verschiebungsweges eines relativ zu einem Massstab bewegten Objektes |
GB1153579A (en) * | 1965-05-28 | 1969-05-29 | Zeiss Stiftung | Equipment for the Measuring of Alteration in the Position of Two Systems Capable of Movement Relative to each other |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL192755A (de) * | 1953-11-30 | |||
US4247769A (en) * | 1978-12-21 | 1981-01-27 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Apparatus for measuring angular and linear displacements |
JPS57161344A (en) * | 1981-03-27 | 1982-10-04 | Nippon Denso Co Ltd | Belt tension control device |
US4466189A (en) * | 1981-05-29 | 1984-08-21 | Tobin Jr Leo W | Angle measuring device |
-
1982
- 1982-01-15 DE DE19823201163 patent/DE3201163A1/de not_active Withdrawn
- 1982-12-23 US US06/452,624 patent/US4554450A/en not_active Expired - Fee Related
-
1983
- 1983-01-10 JP JP58001249A patent/JPS58123421A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE876162C (de) * | 1941-04-30 | 1953-05-11 | Genevoise Instr Physique | Photoelektrische Praezisionsvorrichtung fuer die Einstellung eines beweglichen Objektes in eine genaue vorausbestimmte Lage |
DE1188304B (de) * | 1962-08-31 | 1965-03-04 | Hensoldt & Soehne Optik | Impulszaehlende Einrichtung zur Ermittlung der Groesse des Verschiebungsweges eines relativ zu einem Massstab bewegten Objektes |
GB1153579A (en) * | 1965-05-28 | 1969-05-29 | Zeiss Stiftung | Equipment for the Measuring of Alteration in the Position of Two Systems Capable of Movement Relative to each other |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3214554A1 (de) * | 1982-04-20 | 1983-10-20 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltungsanordnung zur positionierung von schreibwerken in druckern mit einem gleichstrommotor |
EP0169657A2 (de) * | 1984-06-25 | 1986-01-29 | Energy Innovations Inc. | Kontaktloser Wellenwinkeldetektor |
EP0169657A3 (en) * | 1984-06-25 | 1986-11-12 | Freund Precision, Inc. | Non-contact shaft angle detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4554450A (en) | 1985-11-19 |
JPS58123421A (ja) | 1983-07-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2357061C2 (de) | Einrichtung zur Abgabe von gleichmäßigen Impulsen bei bestimmten Winkelstellungen einer drehbaren Welle und zur Bildung von wenigstens einem Bezugssignal | |
DE2730715C2 (de) | Einrichtung zur Längenmessung | |
DE2924590C2 (de) | Vorrichtung zum Erfassen der Drehzahl und Winkellage einer rotierenden Welle | |
DE102012202138A1 (de) | Drei-Kanal-Encoder, welcher eine einzelne optische Spur benutzt | |
EP0092213B1 (de) | Schaltungsanordnung zur Positionierung von Schreibwerken in Druckern mit einem Gleichstrommotor | |
DE2416113A1 (de) | Istwertgeber fuer drehzahlgeregelte antriebe | |
DE1167574B (de) | Vorrichtung zur Erzeugung von Taktsignalen in Abhaengigkeit von der Abtastung von Taktmarkierungen eines sich bewegenden Aufzeichnungstraegers | |
DE3201163A1 (de) | Vorrichtung zur drehwinkelermittlung | |
DE2414557A1 (de) | Code-lesevorrichtung | |
DE2643286A1 (de) | Einrichtung zur lageerkennung einer rotierenden welle | |
EP0233618A2 (de) | Bewegungssensor | |
DE3536466A1 (de) | Nullimpulserzeuger zur erzeugung eines impulses bei erreichen einer vorgegebenen lage eines traegers | |
DE3200204A1 (de) | Optisches messgeraet | |
DE3815533C1 (de) | ||
DE2436510B2 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines gegenüber einer Skala beweglichen Bauteils | |
EP0496918A1 (de) | Anordnung zur Gewinnung von Impulssignalen beim Vorbeilauf von Markierungen eines Geberteils | |
EP0206139B1 (de) | Fehlergesicherte inkrementale Positionsmesseinrichtung | |
DE2333530A1 (de) | Messanordnung zur umformung einer entfernung in ein kodiertes signal | |
DE8200883U1 (de) | Vorrichtung zur Drehwinkelermittlung | |
DE2335942C2 (de) | Optischer digitaler Winkelcodierer | |
DE2104424C2 (de) | Einrichtung zur Ermittlung der oberen Totpunktlage des Kolbens einer zu einem Kraftfahrzeug gehörenden Brennkraftmaschine | |
DE2160247A1 (de) | Anordnung zur Zählung vorzeichenbehafteter Impulse | |
DE2333698B1 (de) | Digitaler Positionsgeber | |
DE3718001C2 (de) | ||
DE2136230A1 (de) | Vorrichtung zur Überwachung der Be wegung eines Kreisels |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |