DE1281489B - Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer in einem binaer-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingangsinformation in eine analoge Ausgangsinformation - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W7TW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/00

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 81 489.0-31 (S 99301)

8. September 1965

31. Oktober 1968

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Bewerten und Umsetzen einer in einem binär-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingangsinformation in eine analoge Ausgangsinformation unter Verwendung von einem Schaltmittel je Codeelement, das drei Kontakte besitzt, wobei die Bewertung der Codeelemente beim größten Stellenwert beginnt und eine beim jeweils größten Stellenwert stehende »1« immer ein positives Vorzeichen erhält, während die an niedrigeren Stellenwerten stehenden »1« abwechselnd mit positiven und negativen Vorzeichen versehen werden.

Unter einem reflektierten oder zyklischen Code versteht man einen Code, bei dem sich zwei aufeinanderfolgende codierte Werte nur durch einen einzigen Wechsel eines Codeelementes unterscheiden, z.B. 1 = 0001; 2 = 0011. In diesem Fall unterscheidet sich der codierte Analogwert 2 von dem codierten Wert 1 in dem dritten Codeelement. Alle anderen Codeelemente sind gleich geblieben. Der binär-reflektierte Code entsteht, wenn man, sooft die nächsthöhere Stelle von »0« auf »1« wechselt, die bisherigen Codewerte in umgekehrter Reihenfolge neben die neue »1« schreibt. Sobald man damit zu Ende ist, wechselt die nächsthöhere Stelle auf »1« usw. Durch die Verwendung des binär-reflektierten Codes lassen sich Ablesefehler vermeiden, die sich bei einem reinen binären Code bei nicht genauer Geradführung der zur Informationsauswertung dienenden Abtastelemente leicht ergeben, wenn zwischen den in benachbarten codierten Werten aneinandergrenzenden Informationselementen ein mehrfacher Wechsel auftritt. Somit ist dieser Code besonders vorteilhaft bei der Umformung von Winkeln, Strecken u. dgl. von der analogen in die digitale Form. Da sich aufeinanderfolgende Zahlen nur in einer Ziffer unterscheiden, kann beim Übergang zwischen zwei Zahlen kein Ablesefehler entstehen, weil entweder die alte oder die neue Zahl abgelesen wird, vorausgesetzt, daß die Abtast- oder Ableseeinrichtungen genau justiert sind.

Ein großer Nachteil des binär-reflektierten Codes ist, daß die einzelnen Stellen der Eingangsinformation nicht bewertbar sind wie beim Dual-Code und die Decodierung deshalb aufwendig ist. Vor der weiteren Auswertung ist in der Regel eine Umsetzung in einen anderen Code notwendig. Meist erfolgt die Umsetzung in den Dual-Code, wobei jede Stelle der Eingangsinformation so oft komplementiert wird, wie ihr höherwertige Einsen im binär-reflektierten Code vorangehen. Erst dann wird mit Hilfe eines Digital-Analog-Umsetzers der dual-codierte Wert in

Schaltungsanordnung zum Umsetzen einer in
einem binär-reflektierten Code (Gray-Code)
dargestellten Eingangsinformation in eine analoge Ausgangsinformation

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Gerhard Pumpe, 8021 Neuried

einen analogen Ausgangswert umgesetzt und weiter verwertet.

Es ist bereits eine Bewertungsmöglichkeit für den binär-reflektierten Code bekannt, bei der den ein-

ao zelnen Codeelementen einer Eingangsinformation Stellenwerte zugeordnet sind. Dabei wird die kleinste Stelle mit dem Gewicht 2¹-! und die n-te Stelle mit dem Gewicht 2"—1 bewertet. Die einzelnen Codeelemente mit dem Kennzeichen »1« werden

as nicht in bekannter Weise mit dem Gewicht der Stelle bewertet, sondern, bei Stellen mit großem Gewicht beginnend, abwechselnd mit positivem oder negativem Vorzeichen versehen und auch entsprechend bewertet. Die größte »1« ist immer positiv. Nach der anschließenden Addition ergibt sich die zugehörige Information in analoger Form.

Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, die nach diesem Bewertungsprinzip arbeitet und zur Verwandlung der in einem mehrstelligen reflektierten binären Codesystem dargestellten Zahlenwerte in proportionale elektrische Spannungen durch lichtelektrische Abtastung dient. Dabei sind für jede Codestelle jeweils zwei Spannungsstellen erforderlich. Die Spannungswerte für die einzelnen Codestellen sind jedoch unterschiedlich und nehmen bei einer Vielzahl von Codestellen sehr hohe Werte an, so daß ein großer Aufwand gegeben ist.

Eine andere bekannte Schaltungsanordnung benutzt einheitliche Spannungsquellen und unterschiedliehe Gewichtswiderstände für die Digital-Analog-Umsetzung. Die Steuerung der Kontakte für die Anschaltung der entsprechenden Spannungsquelle erfolgt hier jedoch durch eine Steuerschaltung, die entsprechend dem Bewertungsgesetz Steuersignale auf die entsprechenden Kontakte gibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die die Umwand-

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lung der im binär-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingarigsinformation in. eine, analoge Ausgangsinformation auf besonders einfache Weise durchfuhrt. Dabei soll eine Verringerung des Aufwandes auftreten.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die ersten Kontakte der Schaltmittel im Ruhezustand in Serie geschaltet sind und eine positive (negative) Spannung über die dritten Kontakte an die Gewichts-

gangsinformationen zeigt, daß sich bei dieser Art der Codierung jeweils eine Stelle der Eingangsinformation von der vorhergehenden unterscheidet. Die Umwandlung dieses Codes in den Dual-Code 5 erfolgt so, daß jede Stelle der Eingangsinformation so oft komplementiert wird, wie ihr höherwertige Einsen vorangehen. Die Eingangsinformation 1101 ergibt nach der Komplementierung gemäß der vorigen Regel die duale Information 1001, und erst nach

widerstände durchschalten und daß die dritten Kon- 10 der beim Dual-Code angegebenen Bewertung kann takte der Schaltmittel im Ruhezustand an den in der Zahlenwert zurückgewonnen werden. Serie geschalteten Kontakten anliegen, die die posi- Fig. 2 zeigt das Prinzip der Bewertung und der

tive Spannung durchschalten, und daß beim Ein- Decodierung des binär-reflektierten Codes, bei der schalten eines Gewichtswiderstandes durch den ... wieder die.Zahlenwertes.von 0 bis 15 codiert dardritten Kontakt der Schaltmittel der erste und der 15 gestellt sind. Die oberste Zeile G zeigt das Bezweite Kontakt umgeschaltet werden, so daß die Wertungsschema gemäß der Erfindung, so daß den positive und negative Spannung für die nachfolgen- vier Stellen, beginnend beim, kleinsten Gewicht, die den Kontakte der Schaltmittel vertauscht sind. Gewichtswerte 1 (2¹—1), 3 (2²—1), 7 (2ß—1) und

Der Grundgedanke der Erfindung liegt dabei in 15 (2⁴—1) zugeordnet sind. In Fig,.2 sind auch,die der Tatsache, daß zwei Kontaktreihen gebildet wer- so verschieden bewerteten Einsen mit ihrem Vorzeichen den, wobei die eine die positive Spannung und. die dargestellt. Die.»l«_: mit dem,höchsten. Gewicht ist andere die negative Spannung durchschaltet. Wird immer positiv und jede nachfolgende »1« abwechein Gewichtswiderstand an die eine Spannung gelegt, selnd positiv oder negativ zu bewerten. Die Inforso werden durch die beiden zugehörigen Kontakte mationllll erhält somit die Vorzeichen.+1 —1+1 — 1 des Schaltmittels die beiden Spannungsquellen ver- 35 und gemäß der obengenannten Bewertung ergibt sich tauscht, 50 daß. die beiden. Kontaktreihen, den nach- der Zahlenwert 10 folgenden Kontakten die umgekehrten Spannungen
zuführen. Diese Anordnung erfordert einen sehr
geringen Aufwand und eignet sich besonders günstig
für einen kleinen Aufbau, insbesondere für eine 30
integrierte Schaltkreistechnik. Dabei können die
Kontakte durch Halbleite,rstrecken ersetzt werden.

Die Schaltung nach der Erfindung erfordert weder
eine Vielzahl von Spannungsguellen noch -eine
Steuerschaltung, die abhängigvom ,Bewertungsgesetz 35
die Kpntakte steuert. Es werden ,lediglich, .zwei
Spannungsquellen verwendet, -die durch eine.gemäß
der Erfindung getroffene Anordnung und Arbeitsweise gemäß dem. Bewertungsgesetz an.die entsprechenden Gewichtswiderständ,e angeschaltet werden, 40 abgestufter Teilströme. An. die Leitungen.4., B,.C . Beim Aufbau mi,t elektronischen Bauelementen und D werden die Eingangsinformatkmen entbesteht ein weiterer Vorteil ,darin, für die. vor- sprechend der Fi%,Ib.parallel.so eingegeben, daß zeichenrichtige Bewertung einen einstufigen Binär- die Stelle mit dem kleinsten Gewicht, der Leitungvi zähler zu verwenden.. Hierbei soll jede Codestelle, zugeordnet ist. Entsprechend den in der Information die eine »1« besitzt, eine Kippschaltung umsteuern, 45 enthaltenenEinsen werden die Relais 1 bis 4 erregt, die an ihrem Ausgang abwechselnd, die positive oder Die zugehörigen Kontakte 1 bis, 4 befinden sich Jn die negative Spannungsquelle für den entsprechenden der Ruhestellung, Positives und negatives, .Gewicht Gewichtswiderstand.freigibt. .., . .. wird mit Hilfe, von positiver oder negativer. Span-

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand des nung berücksichtigt. Bei positivem Gewicht fließt ein in den Figuren dargestellten vorteilhaften Äusfüh- 50 Strom in der einen. Richtung, während_:bei negativem rungsbeispiels erläutert. , Gewicht ein diesem Gewicht entsprechender Strom

Fig. la zeigt den Dual-Code; . . in die andere Richtung fließt. Die Gewichtswider-

Fig. Ib zeigt den binär-reflektierten Code (Gray- stände sind entsprechend ..dem..Bewertungsschema Code); _; gemäß der Erfindung auszuführen. (R, RIi, R/7,

Fig. 2 zeigt das Prinzip der Bewertung und der'55 RJ15). Wird, .beispielsweise die Cadekombjnation Decodierung des binär-reflektierten Codes; 1011..eingegeben,, so werden die Relais 1, 2 und 4

Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Digi- erregt, ihre zugehörigen Kpntakte werden umgelegt tal-Analog-Umwandlers für den binär-reflektierten und nehmen die Arbeitsstellung ein (nicht gezeich-Code. net).. Da die Relaiskontakte 4 sich in der Arbeits-

Fig. la zeigt den Dual-Code mit den codierten 60 stellung.befinden, wird_r die positive Spannung J7 an Zahlenwerten Z von 0 bis. 15, die in der rechten den Gewichts widerstandR/15 angelegt, ,und es fließt

entsprechend der Größe des Widerstandes ein Strom. Gleichzeitig werden die positive, und. die negative Spannung vertauscht an die Kontakte 3 65 angelegt. Da.die dritte Stelle der Codekombination »0« ist, bleiben die Kontakte 3 in der. Ruhelage wie gezeigt. Relais 2 ist erregt, und somit, befinden, sich die Kontakte in der Arbeitsstellung. Der Widerstand

= +15-7+3 = 10.

. Bei der Eingangsinformation, QlOl. ergeben sich nach der erfindungsgemäßen Bewertung _; die Vorzeichen 0+1.0—1 und nach .der Addition der Gewichtswerte ergibt sich der Zahlenwert 6

.,Fig. 3 zeigt ein-Ausführungsbeispiel gemäß., der Erfindung, .und zwar einen. Digital-Analog-UiRwandler, für den binär-reflektierten Code. DjeDigital-Analog-Umsetzung erfolgt dabei durch Summierung

Spalte angegeben sind. In der obersten Zeile G ist das Bewertungsschema für die Emgangsinformation 1100 entsprechend der obenangegebenen Bewertung den Zahlenwert 12 (2³+2² = 12).,

Fig. Ib zeigt eine Codierung der ZahlenwerteZ von 0 bis 15 im binär-reflektierten Code. Ein Vergleich der einzelnen nacheinanderfolgenden Ein-

R/3 wird an die negative Spannung U angeschaltet, so daß dem Wert des Widerstandes entsprechend ein Strom fließt, dessen Richtung jedoch entgegengesetzt ist zu der Richtung des Stromes durch den Widerstand R/15. Durch die Kontakte 2 wird die positive und die negative Spannung wieder vertauscht an die Kontakte 1 gelegt, und da auch die Kontakte 1 sich in der Arbeitsstellung befinden, wird der Widerstand R an die positive Spannung U gelegt, und der Strom durch den Widerstand R hat die gleiche Riehtung wie der Strom durch den Widerstand .R/15. Der Summenstrom/, der aus den Teilströmen, die über die Gewichtswiderstände fließen, besteht, wobei sich im vorliegenden Beispiel die Ströme über die Widerstände i?/15 und R addieren, während sich der Strom über den Widerstand R/3 subtrahiert, ist dem codierten Wert proportional. Am Meßgerät M wird dieser analoge Wert angezeigt oder kann in Form einer Stellgröße abgenommen werden.

Die mit Relais, der einfacheren Darstellung wegen ao gezeigte Schaltung läßt sich auch mit elektronischen Bauelementen, insbesondere mit Transistor- und Diodenschaltern, verwirklichen. Besonders einfach können bei einer Seriendarstellung der Zeichen die verschiedenen Polaritäten der »1« Zeichenelemente durch einen einstufigen Binärzähler zugeordnet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Bewerten und Umsetzen einer in einem binär-reflektierten Code (Gray-Code) dargestellten Eingangsinformation in eine analoge Ausgangsinformation unter Verwendung von einem Schaltmittel je Codeelement, das drei Kontakte besitzt, wobei die Bewertung der Codeelemente beim größten Stellenwert beginnt und eine beim jeweils größten Stellenwert stehende »1« immer ein positives Vorzeichen erhält, während die an niedrigeren Stellenwerten stehenden »1« abwechselnd mit positiven und negativen Vorzeichen versehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Kontakte der Schaltmittel im Ruhezustand in Serie geschaltet sind und eine positive (negative) Spannung über die dritten Kontakte an die Gewichtswiderstände durchschalten und daß die dritten Kontakte der Schaltmittel im Ruhezustand an den in Serie geschalteten Kontakten anliegen, die die positive Spannung durchschalten, und daß beim Einschalten eines Gewichtswiderstandes durch den dritten Kontakt der Schaltmittel der erste und der zweite Kontakt umgeschaltet werden, so daß die positive und negative Spannung für die nachfolgenden Kontakte der Schaltmittel vertauscht sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung elektronischer Bauelemente für die vorzeichenrichtige Bewertung ein einstufiger Binärzähler eingeschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte der Schaltmittel durch Schaltstrecken von Halbleitern ersetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1046 680;
französische Patentschrift Nr. 1 393 756.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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