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Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung mit Codescheiben zur Verwendung bei elektrischen
Steuerungen für Werkzeugmaschinen oder Rechenmaschinen. Die Funktionswerte werden
bei dieser Anordnung von der Stellung eines beweglichen Elementes abgeleitet.
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Es sind schon Anordnungen bekanntgeworden, bei denen Funktionswerte
auf Grund der Stellung eines beweglichen Elementes gebildet werden, jedoch liegt
die Schwierigkeit bei diesen Anordnungen darin, daß das bewegliche Element eine
konstante größere mechanische Belastung für die Vorrichtung bedeutet. Bei Vorrichtungen,
bei denen der bewegliche Teil von einem variablen System gesteuert wird, wie z.
B. einer Werkzeugmaschine od. dgl., und deshalb empfindlich auf Abweichungen der
Veränderlichen reagieren muß, ist es von großer Bedeutung, die Belastung des Teils
auf ein Minimum herabzusetzen.
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Ferner sind auch schon Anordnungen bekanntgeworden, bei denen Kontaktsegmentcodescheiben
und zum Vergleich bzw. zur Abtastung der Winkelstellungen der Achsen Potentiometer
bzw. fotoelektrische Systeme verwendet werden. Diese bekannten Einrichtungen haben
den Nachteil, daß an bestimmten Stellungen der Codescheiben bei der Abtastung der
Codewerte Zweideutigkeiten auftreten können. Damit ist an diesen Stellen kein eindeutiger
Codewert entnehmbar. Auf Grund dieser Zweideutigkeit können falsche Digitalwerte
ausgegeben werden.
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Es ist der Zweck der Erfindung, diesen Nachteil zu vermeiden und zu
ermöglichen, daß zweideutige Codesignale an kritischen Stellungen der Codescheiben
eindeutig erkannt werden können.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Analog-Digital-Umsetzung
unter Verwendung von Codescheiben, bei dem der Analogwert den Drehwinkel einer Achse
bestimmt und die Umsetzung des Analogwertes in einen Digitalwert mittels einer zweiten
getrennten Achse erfolgt, die die Codescheiben trägt, und bei dem die Winkelstellung
der beiden Achsen in einer Vergleichseinrichtung verglichen und die Eingabegröße
der Vergleichseinrichtung von auf den Achsen sitzenden Potentiometern abgenommen
werden und bei dem auf Grund des Vergleichsergebnisses eine der beiden Achsen so
lange verstellt wird, bis Soll- und Istwert übereinstimmen.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Codescheibe
außer den ringförmigen Kanälen für die Codierung ein weiterer ringförmiger Kanal
vorgesehen ist, der nur an den Stellen Markierungen aufweist, an denen der an diesen
Stellen vorhandene Codewert nicht eindeutig ist und daß die Ausgabe der digitalen
Codewerte an diesen Stellen auf Grund der Markierungen im Kanal verhindert und daß
gleichzeitig bewirkt wird, daß die Codescheibe so lange weitergedreht wird, bis
ein eindeutiger Wert abnehmbar ist, d. h. bis im Kanal keine Markierung mehr abgetastet
wird.
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Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
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Die Eingangswelle und das dazugehörige Potentiometer und der Antriebsmotor
sowie der Antriebsmotor und das Potentiometer der Bezugswelle sind in der Figur
nicht gezeigt.
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In der Figur sind Code-Scheiben CD, und CD2 und die entsprechenden
Abtaster CS1 und CS2 perspektivisch gezeigt. Sie sitzen auf der Bezugswelle 16.
Die Abtaster CS1 und CS2 enthalten je acht Abtastelemente, die über Leitungen, die
mit 109 und 12.0 bezeichnet sind, mit zugeordneten Kontaktsätzen 111 und 112 verbunden
sind. Die Kontaktsätze 111 und 112 gehören zu den Relais RY1 und RY2. Die Kontakte
sind Arbeitskontakte.
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Die Ausgangsleitungen aller anderen - nicht gezeigten - Abtaster CS
werden an je parallel zu ihnen zugeordnete Kontaktsätze geführt. Die Ausgangsleitungen
aller dieser Kontaktsätze liegen parallel, wie an den Punkten 120 bis 127 in der
Zeichnung gezeigt ist. Es muß beachtet werden, daß die Relais nur einzeln betätigt
werden können. Jede der Scheiben CD1 und CD, enthält z. B. Codemuster
aus
leitenden und nichtleitenden Segmenten, wobei die Codemuster in sieben konzentrischen
Kanälen 131 radial angeordnet sind. Ein achter Kanal, der im äußersten Ring der
Scheibe untergebracht ist, enthält ebenfalls eine Anordnung aus einzelnen leitenden
und nichtleitenden Flächen. Die sieben Informations-Bits, die einer Stellung der
Codescheibe zugeordnet sind, sitzen mit den Markierungen 130 im äußersten Kanal
radial auf einer Linie, so daß die Übergänge der Zeichen als mögliche Zweideutigkeiten
erkannt werden. Wie aus der Figur ersichtlich, sind die den äußersten Kanälen zugeordneten
äußersten Abtastelemente 130 mit dem Punkt 127 und der Leitung 26 über die entsprechenden
Kontakte der Kontaktsätze 111 bzw. 112 verbunden. Die Ausgangsleitungen der Informationssignale
an den Punkten 120 bis 126 werden parallel auf einen Satz Torschaltungen 135 gegeben,
die von Signalen auf der Leitung 30 gesteuert werden. Trift ein Signal auf der Leitung
30 ein, dann werden die Torschaltungen 135 durchlässig gesteuert. Die Codescheiben
CD,
und CD2 sind auf ihrem Umfang mit einem ungleichförmigen Codemuster versehen,
um die nichtlineare Beziehung zwischen der Codierung der Scheiben und der Winkelstellung
der Scheiben aufzuzeigen. Selbstverständlich kann das Codemuster auch in gleichförmigen
Segmenten angeordnet sein und doch nichtlinear in dem Sinne sein, daß die Veränderungen
der Codewerte von Segment zu Segment ungleich sind. Die Signale auf der Leitung
30, die die Torschaltungen 135 durchlässig steuern, werden von einer Torstufe abgenommen,
zu der ein Oszillator 118 gehört. Dieser hat eine Ausgangsleitung, auf der Signale,
die mit C bezeichnet sind, auftreten, und die mit einer Torschaltung 119 verbunden
ist. Ein Flip Flop 115 mit einer Ausgangsleitung, deren Signal mit A bezeichnet
ist, ist mit einem zweiten Eingang der Torschaltung 119 verbunden, und die Leitung
26, die das Zweideutigkeitssignal führt, ist mit einem dritten Eingang der Torschaltung
119 verbunden. Die Torschaltung 119 überträgt einen Impuls vom Oszillator 118 zur
Leitung 30, wenn das Signal A am Ausgang des Flip-Flop 115 und das Signal B auf
der Leitung 26 gleichzeitig auftreten. Der Oszillatorimpuls, der dann durch die
Torschaltung durchgelassen wird, gelangt auch auf den einen Eingang 117 des Flip-Flop
115 und schaltet diesen um. Der Flip-Flop 115 wird durch einen Impuls auf seinen
Eingang 115 - über die Leitung 28 - so gesteuert, daß er das Signal A abgibt, so
daß die Torschaltung 119
vorbereitet ist. Das Signal auf der Leitung 28 wird
von einer nicht gezeigten Vergleichseinheit abgegeben.
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Die Wirkungsweise der Torschaltung 119 wird noch einmal kurz zusammengefaßt:
Tritt ein Signal auf der Leitung 28 auf, dann wird der Flip-Flop 115 in einen solchen
Zustand gebracht, in dem das Signal A das Tor 119 freigibt, um Signale vom Ausgang
C des Oszillators 118 zur . Leitung 30 durchzulassen, und zwar unter der Voraussetzung,
daß kein Zweideutigkeitssignal infolge einer Zweideutigkeitsmarkierung 130 auf der
gewählten Codescheibe auf der Leitung 26 vorhanden ist. Wenn ein Zweideutigkeitssignal
auf der Leitung 26 vorhanden ist, dann gelangen keine Oszillatorsignale durch die
Torschaltung, so lange, bis das Zweideutigkeitssignal infolge einer zusätzlichen
Drehung der Welle 116, aus der Zweideutigkeitsstellung heraus, beendet ist. In jedem
Falle wird die erste Schwingung, die durch die Torschaltung 119 gelangt, mittels
der Leitung 122 auf den Flip-Flop 115 zurückgegeben, um die Torschaltung 119 durch
Zurückkippen des Flip-Flops über die Seite 117 zu sperren. Auf diese Weise erscheint
bei einem Signal von der Vergleichseinheit auf der Leitung 28 nur ein einziger Impuls
auf der Leitung 30, und dieser einzelne Impuls tritt nicht auf, wenn gleichzeitig
mit dem Signal von der Vergleichseinheit ein Zweideutigkeitssignal vorhanden ist.
Die Ausgangssignale auf den Leitungen 25, die die ausgewählte digitale Nachricht
des Systems führen, sind mit einem Ausgabegerät verbunden, z. B. mit einem Drucker.