DE1800329B2 - Digitale winkelmesseinrichtung - Google Patents

Description

gäbe zweiphasiger, je im Verhältnis 1:5 bzw. 1:10 untersetzter Binärsignalfolgen und die Umcodierung der gespeicherten Zustände der Untersetzerstufen in binär codierten Dekaden vorgeschlagen.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun im besonderen auf eine Winkelmeßeinrichtung zum digitalen Anzeigen von momentanen Drehstellungen mit mit einer fegelmäßigen Strichteilung versehenen Winkelgeberscheibe, umfassend zwei identische, diametral einander gegenüberstehende optisch-elektrische Analog-Digital-Ablesevorrichtungen, deren jede ein primäres n-phasiges Binärsignalsystem liefert, das in Teilungseinheiten der Teilung der Winkelgeberscheibe periodisch ist und innerhalb jeder Periode 2n unterscheidbare Zustandskombinationen enthält und eine logische Additionsvoffichtung zur Erzeugung eines sekundären Binärsignalsystems, welches die Summe aller Zustandsänderungen der beiden Primär-Binär-Systeme in sich vereinigt, sowie ein Anzeigewerk für die in einem Zählwerk gezählten Perioden des sekundären Binärsignalsystems.

Erfindungsgemäß ist eine derartige Winkelmeßeinrichtung gekennzeichnet, daß das sekundäre Binärsignalsystem G, H. J, K, L mit der Summe der Perioden der primären Binärsignalsysteme periodisch ist.

Das von der logischen Additionsvorrichtung erzeugte sekundäre Binärsignalsystem umfaßt vorzugsweise zwei gegenseitig um eine Viertelperiode phasenverschobene Binärsignale und zusätzliche, zur Kennzeichnung aller Zustandskombinationen der beiden logisch addierten Signalsysteme dienende Binärsignale. Dies ermöglicht die vorzeichengerechte Zählung der Wechsel aller Zustandskombinationen der beiden um eine Viertelperiode verschobene Binärsignale des sekundären Binärsignalsystems in einem Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Untersetzerstufen zur Weitergabe gleichartiger, ganz-

«o zahlig untersetzter Binärsignalfolgen.

Andererseits ist zur Ausnützung des ganzen Informationsinhaltes des sekundären Binärsignalsystems vorgesehen, dessen sämtliche mögliche Zustandskombinationen und auch die Zustandskombinationen

IS der Zählwerkstufen in einem Anzeigewerk anzuzeigen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Winkelmeßvorrichtung ist vorgesehen, daß die beiden logisch zu addierenden Binärsignal-

ao systeme an den Ausgängen der Ablesevorrichtungen pro Periode je zwanzig logisch unterscheidbare Zustandslfombinationen in Zuordnung zu entsprechend vielen Wertstufen umfassen und daß das daraus durch logische Addition mit Oleichstromkopplung gewon-

a5 nene, sekundäre Binärsignalsystem fünf Binärsignale G, H, J, K, L umfaßt, deren Zustandskombinationen gemäß folgender Tabelle zwanzig Wertstufen einer Periode zugeordnet sind:

	A Tl7oh1 trAn ViAr	4	ί	36	C	Sekundäres Binär/Signal-	system	J	ί A	L	Binärcodiertes	I	0	r.	f»	2
	Λ\Π£αΠΙ νΟΠ V ICl- zigstei-Perioden			38				I			0	8	4	1
	- Wertstufe		I 4 Ί	40 =	1	H	0	ί !	1	Dekaden-Signalsystem	. 1	0	1	0
					1	i '	0	I 0 :	1	P	ο ;	1	0	0
			ι		0	0	0	I ο	1	Gewicht	; 1	0	0	1
		5			0	0	0	! 1	1	1	0 :	0	0	0
					0	0	1	1	1	0	I 0 :	0	1	1
				10	0	1 0	1	i 1 ·	0	1	1	0	1	0
E			12	0	1 0	1	! ο i	0	0	■ 0	1	0	0
		14	0	; ο	1	ί ο	0	0	1 :	0	0	1
	4	16	0	1 ο	1	! 1	0	1	0	0	0	0
		18	0	■ 1 ,	1	ι ι	1	0 '	ο :	0	1	1
			0	1 ,	0	1 1	1	; ι '	0	1	0
IE			0	1	0	; ο	1	0	1	0	0
			1	1	0	' 0 !	1	■ ι	0	0	1
			1	, 1 :	0	' 1	1	0	0	0	0
			1	1	1	1 ί	1	0	0	ι	1
		30	1	1	1	! 1 '	0	0	1	0
3E		32	1	1	; 1	0	0	1	0	0
		34	1	ί	1	ο :	0	0	0	1
		36	1	1	1	1	0	0	0	0
		38	1	0	1	\ 1 :	0	0	1	1
		40 =	1	0	0	; ι ;	1	0	1	0
AE			1	0	0	! ο	1	1	0	0
			0	0	0	0	1	0	0	1
			0	0 !	0	ί 1 ί	1	0	0	0
			0	0	1	! 1 :	1	0	1
			0 ,
	= 0	0 '.
2
4
6
8
20
22
24
26
28
= 00
02
04

Die obige Tabelle enthält noch die Zuordnung der 65 Die zwanzig unterscheidbaren Quantisierungsein-

zwanzig Wertstufen jeder Periode zu einem bekannten, heiten umfassen hier je zwei Vierzigstel einer Periode,

binär codierten Dekadensignalisierungssystem mit den Der G. H. J, K. L-Code könnte natürlich ebenso gut in

Gewichten 8, 4, 2 und einem Parity-Check-Signal P. zwanzig von 0, 1, 2 ... 19 numerierte Quantisierungs-

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7 8

einheiten zu je ein Zwanzigstel einet Periode E oder in und den Auswertevorrichtungen und mit Zeitschalt-

zwanzig von 0, 5, 10 ... 95 numerierte Quanti- vorrichtungen zur Erzeugung von zeitabhängigen

sierungi.ivnheiten zu je fünf Hundertstel einer Periode E Signalen zur Steuerung der Anzeigefunktion,

unterteilt sein. Es ist deutlich erkennbar, daß der ge- F i g. 4 ein Beispiel einer logischen Torschaltung der

wählte G, H, J, K, L-Code für die zwanzig Zwischen- 5 Signalsperr- und Speichervorrichtung .V und für die

Iverte einer Teilungseinheit E bzw. einer Periode des zugehörige Decodiervorrichtung U_n,

Codes folgende Eigenschaften hat: F i g. 5 eine graphische Darstellung der in F i g. 3

A Die beiden ersten Signale C₁ // des Binärsignal- verwendeten zeitabhängigen Steuersignale.

systems bilden ein zweiphasiges Binärsignalsystem Gemäß F i g. 1 umfaßt eine Winkelmeßvorrichtung

mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von »° eine feststehende Glasscheibe P₁ und eine drehbar

einem Viertel einer Periode F. Sie lassen also in gelagerte, zur Scheibe P₁ identische Glasscheibe P₄.

jeder Periode die vier Viertel der Periode logisch Jede der Glasscheiben P₁ ist mit einem regelmäßig

unterscheiden, das Signalpaar G.//und eignet sich geteilten, optischen Stnchgitterring P' versehen, der

zur Verarbeitung in einem Vorwärts-Rückwärts- nach einem praktisch realisierten Ausfiihrungsbeispiel

Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Unter- »5 bei ein-m mittleren Durchmesser von 20 cm auf dem

setzerstufen zur Weitergabe gleichartiger, ganz- ganzen Umfang 5 · 10* Einheiten E. bestehend aus je

zahlig untersetzter Binärsignalfolgen. einem lichtundurchlässigen Strich und emem gleich

B. Jeder Zustandswechsel des Signalsystems G, H, J, ^breite" lichtdurchlässigen Fenster aufweist. Die Zenit, L betrifft nur eine Zustandsänderung eines der !.^r,^en «^^de" Strichg.tterr.nge sind nach emem fünf Signale gegenüber einem benachbarten Zu- ^{20 a}J^te[^en Vorschlag gegeneinander in vorbestimmter stand: es handelt sich also um einen sogenannten ^Rlchtu"g ^un? «■"?" vorbestimmten kleinen Betrag »LJnit-Distance-Code«. ^νβΓ«™; ?° J^aß. ^die _p.^SI überdeckenden Str.chgitter-

, „. , . . ringe P der beiden Platten P₁. P₂ sich örtlich hinsicht-

C. Der Teil J. A, L des Signalsystems ist symmetrisch _{lich der} Orientierung der Striche und den Strichz.. den Grenzen zwischen den Viertelperioden. _{a5 abständen} geringfügig unterscheiden. Bei Durch- und er gehört zur Klasse des sogenannten »Snake _{lexichtung d};_{r he}iden übereinanderliegenden Strichin a Box«-C odes, welche sich dadurch auszeichnen, _gitternrig_{e m}j_t homogenem Licht / entstehen deshalb daß bei anfälligen Sprüngen unter Auslassung von ·_{η bekannter Weise} Moirtehilder Wi₁ und ms_t mit Helleinigen /wischenzuständen der Code trotzdem _Ounkel._S,reifen. die he. der gegenseitigen Verdrehung immer richtig ablesbar ist. mindestens sofern zu- _{3Q der Glasscheiben quer /u dcn} streifen wandern, und sätzlich dafür gesorgt wird, daß die drei im Code _{2war so üaß be) jeder} Verdrehung der Winkelgebernicht verwendeten Kombinationen nach folgender _{whcjhc p}^ _{um eme TeiIuneseinneit E die} Moireeb.lder Oidnung logisch in eine verwendete Kombination _{um eine} p_{enode F}* verschoben werden, die um so umgewandelt werden. _{größer ]St be}j_Spj_elsweise etwa 1 bis 2 cm, je geringer

Zustands- I Verwendete ³S ^die gegenseitige Verschiebung der beiden Teihmgs-

komhinationen Zustandskombination Zentren ist. Diese zeitlich wandernden Moireebilder

JKi JKL werden nun mit Hilfe \ on zwei in bezug auf die Winkel-

— geberscheibe P₂ diametral angeordneten Fotozellengruppen Q₁ und O; in je ein System von drei pulsieren-40 den Gleichströmen /,. /₂. /, umgewandelt, deren Wechselstromanteile gegeneinander um je eine Dnttelperiode 120 verschoben sind. Es ist zu beachten, daß die Wechselstromanteile der pulsierenden Gleich-Das Signalsystem (7. H. J. K. L eignet sich darum Stromsysteme /,. J₂, A₁ nicht in der Zeit /. sondern in sehr gut zur Verwendung in einer Winkelmeßeinrich- 45 Finheiten E der Drehbewegung der Winkelgebertung zur Anzeige von Winkelwerten, die je einem scheibe P₂ periodisch sind. Die Fotoze'.lcngruppen O, vorbestimmten Ablesezeitpunkt zugeordnet sind, wo- und O₂ erstrecken sich dabei je über eine ganze bei zwischen der logischen Additionsvorrichtung eine Periodenbreite E* der Moireebilder und bestehen ;ius steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrich- je drei Fotozellen Q_n. O₁₂. O₁, bzw. (?₂,. O₂₂. O_2S. In tung eingeschaltet ist. welche dazu bestimmt und 5° der älteren deutschen Patentanmeldung P 16 73 947.2 ausgebildet ist. während der Dauer eines Sperrsignals. ist ein fotoelektrisches Ablesesystem dieser Art eindas unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten gehend beschrieben, wobei insbesondere auch eine Ablesesignals während einer vorbestimmten kurzen vorteilhafte Ausbildung der Fotozellengruppen offen-Zeit mittels einei Zeitschaltvorrichtung erzeugt wird, bart wird.

den Durchgang von Zustandsänderungen des Binär- 55 Nach ebenfalls bekanntem Vorbild werden nun aus Signalsystems zu sperren und den zuletzt übertragenen den dreiphasig pulsierenden Gleichstromsystemen Z₁,/₂, Zustand zu speichern. I₃ in je einem Differenzverstärker R₁ bzw. R₂ die

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gleichstromanteile ausgeschieden, um je ein reines, Winkelmeßeinrichtung ist in der Zeichnung schema- dreiphasiges Wechselstromsystem Z₁, i₈, i₃ mit drei tisch dareestellt. Es zeigt 60 amplitudengleichen, gegeneinander um je eine Drittel-

F i g. f ein Gesamtschema, periode = 120^c phasenverschobenen Wechselströmen

F i 2. 2 ein Logikschema einer logischen Additions- zu erhalten. Aus diesen dreiphasigen Wechselstromvorrichtung T zur additiven Verknüpfung der je systemen J₁, /₂, /₃ werden wiederum mit Hilfe von Tnterzwanzig Zustandskombinationen von zwei lOphasigen polationsschaltungen S₁ bzw. S₂ primäre Binärsignal-Binärsignalsystemen, 65 Systeme M„_₉ bzw. N₀-S mit je zehn Binärsignalen M₀, F i g. 3 eine Variante zu einem Gesamtschema gemäß M₁, M₂ ... M₉ bzw. N₀, N₁, N₁ ... N₃ erzeugt, die je F i 2. 1 mit einer Signalsperr- und Speichervorrich- als ganzes Binärsignalsystem in Einheiten E der Wintnno X zwischen der logischen Additiopsvorrichtuns T kelgeberscheibe P₂ periodisch sind.

	1	0	—>	0	0	1
0	0	1		0	1	1
1				1	1	1
	0	0		1	1	0
0			1	0	0

In der schweizerischen Patentschrift 407 569 (P 152/ 166) wird beispielsweise gezeigt, wie aus einem System von pulsierenden Gleichströmen ein mehrphasiges Wechselstromsystem und aus einem solchen ein vielphaslges Binärsignalsystem gewonnen werden kann, d. h. wie Differenzverstärker R und Interpolationsschaltungen S beschaffen sein können, um die gewünschte Funktion zu erfüllen.

in F i g. 1 ist weiterhin mit Teine logische Additionsvorrichtung mit zweimal zehn Eingängen und fünf Ausgängen bezeichnet. Es ist dazu bestimmt, aus den beiden Binärsignalsystemen M₀-^ ΛΌ__β von den Ausgängen der beiden Analog-Digital-Ablesevorrichtungen Q R -S ein drittes Binärsijnalsystem G, ff, J, K, L zu erzeugen, dessen Perioden ebenfalls je das Vorbeiwandern einer Teilungseinheit E der Winkelgeberscheibe P₂ an jeder Ablesevorrichtung Q -R — S anzeigen und das die Zustandsänderungen beider Binärsignalsysteme M und N additiv in sich vereinigt.

In F i g. 2 sind rechts neben der quadratischen Darstellung einer solchen Additionsvorrichtung T in 20 Zeilen die pro Periode möglichen 7ustände 0 oder 1 der Binärsignale AZ₀. Xf₁, M₂ ... /W₉ vom Ausgang des Interpolators S₁ angeschrieben. Unter der Additionsvorrichtung Γ sind in F i g. 2 die letzten beiden Kolonnen N_n und N, des Signalsystems jV„_₉ angeschrieben. In acht nicht angeschriebenen Zeilen unter der Zeile N_s müßte man sich die den Kolonnen /Vf- ... AZ₀ des Signalsystems M entsprechenden Zeilen N₇ ... N₀ des Signalsystems N angeschrieben denken. In den Kreuzungsfeldern der zwei Scharen von je zehn Eingängen zur logischen Additionsvorrichtung T sind die sich additiv ergebenden zwanzig möglichen Wertstufen 0 bis 2 ... 36. 38 eingeschrieben, wobei zu beachten ist, daß stets in allen schräg von links oben nach rechts unten diagonal angeordneten Feldern dieselben Werte gelten.

Diesen Wertstufen sind Zustandskombinationen von Ausgangs-Binärsignalen G. ff, J. K. L in folgender Weise zugeordnet:

Wert stufen	6 H	0	J A	L	0	1	Wert stufen	G	H	J	A	L
0	1 0	0	0	1	1	20	1	1	0	0	1
2	! °	0	0	1	1	22	1	1	0	1	1
4	! 0	0	1	1	0	24	: 1	1	1	1	1
6	! 0	0	1	0	0	26	1	1	1	1	0
8	; °	1	1	0	0	28	1	1	1	0	0
10	i 0	1	1	I	0	30	! 1	0	1	0	0
12	i 0	1	1	1	1	32	1	0	1	1	0
14	: 0	1	1	1	1	34	1	0	1	1	1
16	. 0	1	0	0	1	36	1	0	0	1	I
18	0	0		38	1	0	0	0	1

Außerdem ist die logische Schaltung der Additions-Vorrichtung so zu gestalten, daß die im /, K, L-System liicht verwendeter. Zustandskombinationen, weiche gegebenenfalls infolge besonderer Koinzidenzen >on Zustandswechseln auftreten könnten, in folgender Weise logisch in eine der verwendeten Zustandskombinationen übergeführt werden:

K L

K L

0 10 —> 0 1 1
10 1 —> 1 1 1
0 0 0 —> 10 0

Damit sind dem Fachmann alle logischen Zusammenhänge zwischen den an den zwanzig Eingangsklemmen des Additionsgliedes Γ möglichen 400 = 20 · 20 Zustandskombinationen und den an den fünf Ausgangen G, H, J, K, L zu erzeugenden 20 Zustandskombinationen bekannt, und er kann dabei je nach der Art der zu verwendenden Torschaltungen und je nach dem Grad der Einsparung von Überbestimmungen eine Vielzahl von möglichen gleichstromgekoppelten

ίο Logikschaltungen zur Realisierung der gesetzten Bedingungen entwerfen.

Die Vorteile des in der Additionsvorrichtung erzeugten G, ff. J, K, /L-Binärsignalcodes sind bereits in der Beschreibungseinleitung erläutert worden. Dieses Binärsignalsystem G. ff. J, K, L wird nun gemäß F i g. 1 in folgender Weise ausgewertet:

Mit Z ist ein bekannter Vorwärts-Rückwärts-Zähler zur Verarbeitung der zweiphasigen Binärsignalfolge G, ff bezeichnet, dessen gleichstromgekoppelte Untersetzerstufen Zy, Zu, Zn je zur Weitergabe gleichartiger, ganzzahlig untersetzter Binärsignalfolgen G₂. Ff_t bzw. G₃. Ff₃ usw. ausgebildet sind.

Die erste Untersetzerstufe Zy ist als Quinäruntersetzerstufe zur Untersetzung irn Verhältnis 5:1 ausge-

»5 bildet und zählt Viertelperioden der Eingangssignalfolge G. Ff. Die zweite I ntersetzerstufe Z« ist ebenfalls als Quinäruntersetzerstufe zur Untersetzung im Verhältnis 5:1 ausgebildet und zählt Halbperioden der Eingangssignalfolge G₂. Ff₂. Die dritte, vierte und fünfte Untersetzerstufe Zn₁. Zc₂. Z_fi3 sind dekadische Untersetzer und zählen je zehn ganze Perioden ihrer Eingangssignalfolge G₃. W₃ bzw. G₄. Ff_t bzw. G₅. Ff,. Die letzte Untersetzerstufe Z_f:* endlich vermag vier ganzt Perioden ihrer Eingangssignalfolge G₆. W„ zu zählen.

Weil die Winkelgeberscheibe P_£ am Umfang einen Strichmaßstab mit i · 10' Einheiten enthält und die in E periodischen Binärsignalsysteme M, N logisch addiert werden, entstehen pro Umdrehung der Scheibe P₁ 10^s Perioden der Binärsignalfolge G. Ff, und in jeder dieser Perioden sind zwanzig Zwischenwerte zu zwei Anzeigeeinheiten AE unterscheidbar. Damit werden also pro voller Umdrehung der Winkelgeberscheibe P, (400 Neugrad) im Binärsignalsystem G. Ff. J, K, F 2 · 10* Zwischenver.c /u je zwei Anzeigeeinheiten AE erzeugt. Jede Anzeigeeinheit AE erstreckt sich also übei

4 · 10^e

Pro Viertelperiode der Binärsignalfolge G, FF sine fünf Zwischenwerte mit 0. 2, 4, 6, 8 Anzeigeeinheitei unterscheidbar. Zur Umwandlung der jeweiliger Zählerstände der Untersetzerstufen des Zählers Z ii je ein binär codiertes dekadisches Signalsystem, da: sich zur optischen Anzeige einer dekadisch organisier ten Aiizeigelampenmatrix V eignet, dienen logischi Umcodierschaltungen CZ₁, CZ₂, U₃, CZ₄, CZ₅, CZ₆. Auch zu entsprechenden Umcodierung des Binärsignalsystem G, ff. J, K. L dient eine logische Urccodierschaltung U₍ Derartige logische Umcodierschaltungen U sind ai

sich in vielen Varianten bekannt, und der Fachmani hat keine Schwierigkeiten, eine gegebene Codedat stellung von Werten in gewünschte Codedarstellungei umzuwandeln. Übrigens beschreibt die schweizerisch Patentschrift 421 186 Vorwärts-Rückwärts-Zählwer mit gleichstromgekoppelten quinären und dekadische

11 12

Untersetzerstufen sowie Umcodisrvorrichtungen zur erzeugt werden, deren Funktion später erläutert

dekadischen Anzeige. wird.

In der von der Umcodiervorrichtung U „gesteuerten F i g. 5c endlich zeigt in weiter vergrößertem Zeit-Dekadenstufe V₀ der Lämpchenmatrix V werden fünf maßstab, wie von den Anfangsflanken der Ablesegerade Wertestufen 0, 2, 4, 6, 8 von Einheiten zu 5 impulse α in der Zeitschaltvorrichtung Y₂ die Sperr-10~⁴ N⁰ angezeigt. impulse b von je 1,5μ5εϋ Dauer, die Ndlstellungs-

Tn den von den Umcodiervorrichtungen U₁ bis U₁ impulse c von je 1 μββϋ Dauer zur Nullstellung, d. h.

... l/₅ gesteuerten Dekadenstufen der Lämpchen- Löschung aller Stufen des Registers W und die Im-

matrix K werden je zehn Einheiten zu 10 ³ N⁰, 10 ² N°. pulse d von je 0,5 Sekunden Dauer zur Öffnung der

10 ' N⁰, 10° N⁰, 10' N" angezeigt, und in der letzten io Parallel-Eingänge zu den Registerstufen W im^ Neu-

Stufe r₈ der Lämpchenmatrix V₆ werden vier Ein- setzen derselben abgeleitet werden. Die Impulse/aus

heiten von je 10² Nⁿ unterschieden. der Zeitschaltvorrichtung K₃ bewirken das Aufieuch-

In der Variante nach F i g. 3 haben die beiden mit ten der vom Register W zum Zünden vorbereiteten je einem Strichgitterring versehenen, relativ zueinander Lämpchen und damit die Anzeige eines Winkelwertes, Verdrehbaren Scheiben P, die Fotozellengruppen Q₁, 15 der genau dem Zeitpunkt der Auslösung des Sperrig, die interpolationsvorrichtungen RS₁, RS₂ zur Er- signals b entspricht, weil ja nachher der Signaldurchfceug-ing der Binärsignalsysteme M und N sowie die gang durch die Sperrvorrichtung X gesperrt wird. Mit logische Additionsvorrichtung T zur Erzeugung des einem von außen zugeführten Schiebes'gnal e, das Binärsignalsystems G, H, J, K, L dieselben Funktionen aber jeweils erst nach Beendigung der Signale / wirk- *vie die gleichbezeichneten Vorrichtungen in F i g. 1. 20 sam werden darf, kann, sofern das Register W auch Auch die Untersetzerstufen Zy. Z₁₁, Za₁, Za₂, Zc₃ als Schieberegister mit Serienausgängen ausgebildet und Zf,-* des Zählwerkes Z entsprechen genau dem- ist, jeweils der Registerinhalt von der nächsten I.öjenigen des Zählwerkes Z von F i g. 1. Es ist in F i g. 3 schung auf ein nicht gezeichnetes Leitungssystem zur lediglich noch ein Nullstellungsschalter S₀ zur Erzeu- »real time«-Verarbeitung, beispielsweise in einem Comgung eines Rückstellsignals für alle Zählwerkstufen as puter, ausgegeben werden.

eingezeichnet. Auch die Umcodiervorrichtungen U₀, F i g. 4 zeigt unter ausschließlicher Verwendung von U₁, U₂. U_x, t/₄. C₅, t/„ zur Umcodierung der Zähler- sogenannten Nand-Toren O ein Beispiel für eine Realistände der Zählwerkstufen und die Lämpchenmatrix V sierung einer durch das Sperrsignal b betätigbaren entsprechen in ihrer Ausbildung und Funktion den Signal-Sperr- und Speichervorricr-^ing X und der zugleichbezeichneten Vorrichtungen von Fig. 1. Deut- 30 gehörigen Umcodiervorrichtung U₀. Weil die Sig^?!- licher sind die binär codierten Dekadensignalsysteme Sperr- und Speichervorrichtung X jeweils zur Durchan den Ausgängen der Umcodiervorrichtungen U ge- führung einer Einzelablesung mit dem Eintreffen eines zeichnet. Sie umfassen grundsätzlich je fünf Binär- Ablesesignals α durch ein damit ausgelöstes Sperrsignale p. F„ F₄. F₂. F₁ mit den Gewichten 8 für F₈, sinal h von 1.5μsec Dauer gesperrt wird und das 4 für F₄, 2 für F₂ und 1 für F, sowie einem bekannten 35 Binärsignalsystem G, H. J. K. L während der Sperr-Parity-Check-Signal p. Weil vom Binärsignalsystem G, zeit um fünf seiner zwanzig möglichen Zustands- H, J, K, L nur gerade Endzahlen 0, 2. 4, 6. 8 zu unter- kombinationen in der einen oder anderen Richtung scheiden sind und die Untersetzerstufe Zr* nur vier weiterwandern kann, ohne daß dadurch eine L'nge-Perioden speichert, fehlen bei den Ausgängen der nauigkeit im Auswertesystem be. der nachfolgenden Umcodiervorrichtung U₀ und C₆ das Signal F₁ bzw. 40 Öffnung der Sperrvorrichtung X eintreten könnte, das Signal F₈. Zwischen den Umcodiervorrichtungen U könnte sich theoretisch die Winkelgeberscheibe P₂ mit und der Lämpchenmatrix V ist ein Register mit Stufen einer Drehgeschwindigkeit von 667 Neugrad Sek. W₀. W₁. W₂, W₃, W_t, W*, und W^ eingeschaltet. drehen. Es ist aber praktisch vorgesehen, daß die zu Zwischen der logischen Additionsvorrichtung T und verarbeitende Winkelgeschwindigkeit der Geberscheibe den Eingängen zur ersten Zählerstufe Zy bzw. zur 45 etwa lOmal kleiner bleibt. Andererseits können ohne Umcodiervorrichtung U₀ ist eine steuerbare Signal- Schwierigkeiten die modernen logischen Schaltvordurchgangs- und Speichervorrichtung X eingeschaltet, richtungen z. B. das Zählwerk Z, die Umcodiervorwelche dazu bestimmt und ausgebildet ist, während richtung U und das Register W so gebaut werden, der Dauer eines Sperrsignals b, das unter Wirkung daß die Zeiten zur Verarbeitung einer Signaländerung eines aus einer Zeiischaltvorrichtung Y₁ zugeführten 50 bei Werten von 10 bis 100 Nanosekunden liegen, also Ablesesignals α während einer vorbestimmten Zeit mindestens eine Größenordnung kleiner sind als die mittels einer Zeitschaltvorrichtung Y₂ erzeugt wird, gewählten Dauern der wesentliche Vorgänge ausden Durchgang von Zustandsänderungen des Binär- lösenden Signale b. c und d, was in F i g. 5 durch Signalsystems G, H. J, K. L zu sperren und den jeweils breite Striche an den Anfangsflanken der entsprechenzuletzt übertragenen Zustand zu speichern, derart, 55 den Signale angedeutet ist.

daß sich in den Auswertevorrichtungen Z. U, W, V Das von der logischen Additionsvorrichtung T ereine Zustandskombination einstellt, welche dem zeugte Binärsignalsystem G, H, J, K, L und da$, Momentamvert des gemessenen Winkels zum Zeit- Auswertesystem nach F i g. 3 vermeiden alle Zählpunkt der Auslösung des Sperrsignals b entspricht. fehler, welche durch folgende Erscheinungen ausgelöst

In F i g. 5 sind die Zeitsignale a, b und weitere Zeit- 60 werden könnten:

signale c. d, /maßstäblich dargestellt. Fi g. 5a zeigt, s ν ■ -j jc · 1 t · · -,

daß von der Zeitschaltvorrichtung F₁ pro Sekunde ^a) Koinzidenz des Spernmpulses b mit einer Zu-

20 Ableseimpulse α einer Dauer von je lOOusec in standsanderung in einem der beiden primären

regelmäßigen Zeitabständen von 50 msec erzeugt B.narsignalsysteme M oder N am Ausgang einer

werden. Fi g. 5b zeigt dies in vergrößertem Zeitmaß- 65 ^der Analog-Digital-Ablesevornchtungen {Q, R, S).

stab und zeigt auch im gleichen Zeitmaßstab, daß b) Koinzidenz eines Sperrimpulses b mit einer Koin-

jeweils am Ende eines Impulses α von einer Zeitschalt- zidenz von Zustandsänderungen beider primären

vorrichtung Y₃ Impulse / einer Dauer von 5,9 msec Binärsignalsysteme M, N.

13 14 I

c) Je eine oder zwei Zustandsänderungen in eirem richtungen *ur Messung anderer als Winkelgrößen

oder in beiden Signalsystemen Λ/, JV, während der vorteilhaft sein, wo wegen der unvermeidlichen

Dauer eines Sperrsignals b. Exzentrizitätsfehler jeder Winkelgeberscheibe die Kombination von zwei diametral angeordneten Ablesevor-

Die beschriebene Art der logischen Addition von 5 richtungen ausgewertet werden muß.
zwei primären je in Einheiten E periodischen Binär- Es würde sich in einem solchen Fall um eine Einsignalsystemen mit einer Vielzahl von Zustandskom- richtung zum Anzeigen von digitalen Werten einer binationen zur Unterscheidung einer entsprechenden zeitlich veränderlichen Größe, die je einem vorbestimm-Zahl von Zwischenwerten in jeder Periode zu einem ten Ablesezeitpunkt zugeordnet sind, in einem Ablesedritten Biiiärsignalsystem, das alle Perioden der beiden io werk handeln. Die Einrichtung müßte ein Analog-Eingangs-Signalsysteme und alle Zustandsänderungen Digital-Wandlersystem zur Ablesung eines regelmäßig derselben additiv in sich vereinigt, die immer niedrigste geteilten Gebers umfassen, die dazu bestimmt und der möglichen Periodizitäten hat, nämlich entweder ausgebildet ist, ein Binärsignalsystem zu erzeugen, die Periode £ des einen Primärsignalsystems, falls welches in Einheiten der Geberteilung periodisch ist sich das andere nicht verändert, oder die Peiiode £/₂, 15 und zwei gegenseitig um eine Viertelperiode phasenfalls sich beide Primärsignalsysteme gleichsinnig an- verschobene Signale, die in einem Vorwärts-Rückwärtsdern, und dessen zwei erste Signale (C, H) ein zwei- Zählwerk mit gleichstromgekoppelten Untersetzerphasiges Binärsignalsystem mit vier einzeln zählbaren stufen zur Weitergabe je gleichartiger, ganzzahlig Zuständen pro Periode bildet, hat gegenüber bekann- untersetzter Binärsignalfolgen verarbeitet werden, ten Inkrementadditionsvorrichtungen folgende Vor- 20 sowie weitere Binärsignale enthält, welche durch »eile: Zustandskombinationen innerhalb jeder Viertelperiode

a) An jedem Eingang entstehen Perioden von mehr ^d _A ^es ßf ^zen Binärsignalsystems eine vorbestimmte als vier Zuständen, so daß Koinzidenzen von ^{Anzahl von} Zwschemverten logisch zu unterscheiden Zuslandsänderungen an den Eingängen ohne gestatten, wobei d.e dazu verwendeten Zustandskom-Benutzung zusätzlicher Hilfsphasen fehlerfrei ver- * binationen der weiteren Binars.gnale J A, L je symmearbeitet werden können. ^trisc _u ^{h zu de}" ^Grenzen ™Ι^{5θΗεη de}" ^v'ertelpenoden

. , ., , _ . „ wechseln und im ganzen Binarsignalsystem G, H, J,

b) Nur rotierende Störungen eines von den Foto- _{K L} ^ _Zustandswechsel nur die Änderung eines Zellengruppen A erzeugten Stromsystems können _{einzj Binärsignals betrifft}.

eine dauernde Störung der Anzeige verursachen. _{30 Erfindungsg}emäß wäre eine solche Einrichtung Jede hm- und herpendelnde Störung, auch wenn _dadurch gekennzeichnet, daß dem Anzeigewerk eine sie sich über Quadrantengrenzen erstreckt, ist _steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrichwie bei einem Zahnradgetriebe nur vorübergehend _{tung vor}geschaltet ist, welche dazu bestimmt und auswirksam, gebildet ist, während der Dauer eines Sperrsignals, Sofern die Zustandsänderungen des Signalsystems 35 das unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten G, //, J, K, L einander mit lelativ großen zeitlichen Ablesesignals während einer vorbestimmten Zeit Abständen folgen bzw. falls die Winkelgeberscheibe mittels einer Zeitschaltvorrichtung erzeugt wird, den nach einer erfolgten Drehung wieder stillsteht und nur Durchgang von Zustandsänderungen des Binärsignalim stillstehenden Zustand Wertablesungen vorgenom- systems zu sperren und den zuletzt übertragenen men werden, genügt die Winkelmeßvorrichtung nach 40 Zustand zu speichern, derart, daß sich in der Auswerte-F i g. 1 den Ansprüchen. vorrichtung eine Zustandskombination einstellt, welche Andererseits kann die beschriebene Art der Aus- dem Momentanwert der gemessenen Größe in Zuwertung eines Binärsignalsystems G, H, J, K, L oder Ordnung zum Zeitpunkt der Auslösung des Sperreines ähnlichen Binärsignalsystems auch bei Meßein- signals entspricht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

3 4 stimmten Zeit (1,5 ^sec) mittels einer Zeitsehall- Schweizerisches Patent 407 569 vorrichtung (Ka) erzeugt wird, den Durchgang von Zustandsänderungen des Binärsignalsystems (C, //, Diese zum Stand der Technik gehörende Paient- J, K, L) zu sperren und den zuletzt übertragenen schrift bezieht sich auf ein optisch-elektrisches VVinkel- Zustand zu speichern. 5 meßsystem mit einem beweglichen Träger für einen 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- regelmäßigen Strichgittermaßstab, der bei geineinsamer kennzeichnet, daß den Zählwerk-Untersetzerstufen Durchleuchtung zusammen mit einem zu einer fest-(Z) und der Signal-Sperr- und Speichervorrichtung stehenden analog-digitalen Ablesevorricluung gehori- (Y) je eine Umcodierstufe (U) zur Umwandlung gen Abschnitt eines ähnlichen Strichgitters ein Moireeder momentan gespeicherten Zustandskombina- io bild mit wandernden Hell-Dunkel-Streifen ergibt. Es tionen in einen binär codierten Dezimalcode mit wird darin offenbart, wie mit Hilfe einer Interpolations-Gewichtszuordnungen zu den einzelnen Binär- vorrichtung ein periodisches Binärsignalsystem erzeugt zuständen (F8, F4, F2, F1) zugeordnet sind, daß werden kann, dessen volle Perioden je das Vorbeidiese binär codierten Codedarstellungen von deka- wandern einer Teilungseinheit des Strichgittermaßdischen Stellenwerten der Winkelwerte je einer 15 stabs anzeigen und dar, innerhalb jeder Periode durch Registerstufe (W) zugeführt werden, denen ihrer- eine vorgegebene Vielzahl von logisch unterscheidbaren seits wieder je eine Dekade einer Anzeigematrix V Zustandskombinationen die Unterscheidung einer entzugeordnet ist, daß von der Zeitschaltvorrichtung sprechenden Anzahl ·. .n bestimmten Bruchteilen der (Y2) gleichzeitig mit dem Sperrsignal (b) ein Lösch- Teilungseinheit ermöglich*. signal (c) zum Rückstellen aller Registerstufen auf ao . _oc den Wert Null und vor Ablauf des Sperrsignals (b) Schweizerisches Patent 426 285 ein Übertragungssignal (c) zur Übertragung der Diese zum Stand der Technik gehörende schwei- neuen Dekadenwerte in die üegisterstufen und zerische Patentschrift zeigt, wie durch Verwendung anschließend in einer zweiten Zeitschaltvorrich- von zwei, in bezug auf eine drehbare Strichgitterring- tung (Yn) ein Auslösesignal (/) für die Speisung der as Scheibe diametral angeordnete, fotoelektrische analog- Anzeigematrix aus den Registerstufen ausgelöst digitale Ablesevorrichtungen und je eine zugeordnete wird. Interpolationsvorrichtung nach dem vorstehend ge- 8. Anwendung der Winkelmeßeinrichtung nach nannten Patent 407 569 mit Hilfe einer logischen den vorhergehenden Ansprüchen, insbesondere Additionsvorrichtung zweiphasige Binärsignalfolgen Ansprüchen 3 und 5, für eine Längenmeßeinrich- 30 erzeugt werden können, deren Zustandswechsel je tung mit nur einer Analog-Digital-Ableseeinrich- einen Zustandswechsel der am Ausgang der Intertung. polationsvorrichtungen erzeugten Binärsignalfolgen vorzeichenrichtig anzeigen und in einem Vorwärts- Rückwärts-Zählwerk nach dem schweizerischen Patent 35 397 773 gezählt werden kör.nen. Es hat sich dabei bei der praktischen Erprobung Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Winkel- allerdings gezeigt, daß die Erzeugung von zweiphasigen meßeinrichtung zum digitalen Anzeigen von momen- Binärsignalfolgen, die je vier Zustandswechsel des tanen Drehstellungen einer Winkelgeberscheibe. Das ursprünglich in den Interpolationsschaltungen er-Ziel der Erfindung ist in der Schaffung einer Winkel- 4° zeugten, in der Stnchgitter-Teilungseinheit mehrmeßeinrichtung hoher Präzision, hoher Arbeitsge- phasigen Binärsignalsystems zu einer kürzeren Periode schwindigkeit und hoher Zuverlässigkeit zu erblicken, zusammenfassen und nach Addition mit den zweidie sich beispielsweise zur Verwendung in einem phasigen Binärsignalfolgen des zweiten Interpolators Vermessungstheodoliten zur Verfolgung und genauen ebensolche Binärsignalfolgen doppelter Frequenz zum objektiven Ermittlung der je einem genau vorbestimm- 45 Speisen des Vorwärts-Rückwärts-Zählwerkes ergeben, ten Zeitpunkt zugeordneten Seiten- und Höhenwinkel- in mancherlei Hinsicht unbefriedigend ist. Vor allem Wertepaare eignet, damit mit diesen Winkel-Werte- sind Anzeigefehler wegen möglichen Koinzidenzen der paaren und denjenigen mindestens eines weiteren Zustandswechsel an den Eingängen der Inkrement-Vermessungstheodoliten mit genau vorbestimirter Additionsvorrichtung nur mit komplizierten Maßgegenseitiger Orientierung je für dieselben vorbestimm- 50 nahmen und ohne absolute Sicherheit vermeidbar, ten Zeitwerte je ein Bahnpunkt im Räume genau er- Außerdem hat es sich als. wünschenswert erwiesen, rechnet werden kann. Auf diese Weise lassen sich in daß zum Eingang des Zählwerkes Signale mit möglichst an sich bekannter Weise die effektiven Flugbahnen niedriger Periodizität geführt werden, derart, daß beim von fliegenden Objekten, beispielsweise von gesteuerten Drehen eines Fotozellenvektors auch der Zähler-Raketen, ermitteln. 55 Eingangsvektor um denselben Betrag dreht. Dadurch Die Erfindung macht Gebrauch von Einrichtungen, würde erreicht, daß nur eine sich über eine volle die Gegenstand der folgenden eigenen Patentschriften Drehung des primären Fotoaellenstromsystems ersind: streckende Störung eine dauernde Störung des ange-Schweizerisches Patent 397 773 zeigten Winkelwertes verursachen kann während be 60 der bekannten Losung auch andere Störungen da; Diese zum Stand der Technik gehörende Patent- angezeigte Resultat dauernd zu fälschen vermögen schrift bezieht sich auf ein Vorwärts-Rückwärts- In dieser Hinsicht vor allem soll die vorliegend« Zählwerk für zweiphasige Binärsignalfolgen mit gleich- Erfindung eine bedeutende Verbesserung schaffen, stromgekoppelten Untersetzerstufen zur Weitergabe _. , u t 1 *t-> gleichartiger, aber ganzzahlig untersetzter Binärsignal- 65 Deutsche Patentschrift 1 263 085 folgen, und dieses Zählwerk zeichnet sich vor allem In dieser Patentschrift wird die Schaffung eine durch hohe .Störsicherheit und hohe zulässige Signal- Vorwärts-Rückwärts-Zählers mit gleichstromgekop folgefrequenz aus. nelten Untersetzerstufen zur Verarbeitung und Weiter Patentansprüche:

1. Winkelmeßeinrichtung zum digitalen Anzeigen von momentanen Drehstellungen mit mit einer regelmäßigen Strichteilung versehenen Winkelgeberscheibe, umfassend zwei identische, diametral einander gegenüberstehende optisch-elektrische Analog-Digital-Ablesevorrichtungen, deren jede ein primäres «-phasiges Binärsignalsystem liefert, das in Teilungseinheiten der Teilung der Winkelgeberscheibe periodisch ist und innerhalb jeder Periode In unterscheidbare Zustandskombinationen enthält und eine logische Additionsvornchtung zur Erzeugung eines sekundären Binärsignalsystems, welches die Summe aller Zustandsänderungen der beiden Fnmär-Binär-Systeme in sich vereinigt, sowie ein Anzeigewerk für die in einem Zählwerk gezählten Perioden des sekundären Binärsignalsystems, dadurch gekennzeichnet,daß das sekundäre Binärsignalsystem (G, H, J, K, L) mit der Summe der Perioden der primären Binärsignalsysteme periodisch ist.

2. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sekundäre Binärsignalsystem (G, H, J, K, L) zwei gegenseitig um eine Vier'Mperiode phasenverschobene Binärsignale (G, H) und zusätzliche zur Kennzeichnung aller Zustandskombinatioiien der beiden logisch addierten Signalsysteme (M, N) dienende Binärsignale (J, K, L) umfaßt,

3. Winkelmeßeinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechsel der Zustandskombinationen des Paares von um eine Viertelperiode phasenverschobenen Binärsignalen (G, H) des sekundären Binärsignalsystems (F) in einem Vorwärts-Rückwärts-Zählwerk (Z) mit gleichstromgekoppelten Untersetzerstufen zur

ίο Weitergabe gleichartiger, ganzzahlig untersetzter Binärsignalfolgen gezählt werden.

4. Winkelmeßeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustandskombination des sekundären Binärsignalsystems (G, H. J, K, L) und die Zustandskombinaticnen der Zählwerkstufen (Z) in einem Anzeigewerk (V) angezeigt werden.

5. Winkelmeßeinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden

so logisch zu addierenden Binärsignalsysteme (M, N) an den Ausgängen der Ablesevorrichtungen pro Periode je zwanzig logisch unterscheidbare Zustandskombinationen in Zuordnung zu entsprechend vielen Wertstufen umfassen und daß das

as daraus durch logische Addition mit Gleichstromkopplung gewonnene sekundäre Binärsignalsystem fünf Binärsignale (G, H, J, K, L) umfaßt, deren Zustandskombinationen gemäß folgender Tabelle zwanzig Wertstufen einer Periode zugeordnet sind:

Anzahl von Vier- EU ■ 36 10 20 30 G Sekundäres Binär/Signal- system K L zigstel-Perioden 38 12 22 32 1 j 1 ^= Wertstufe 40 = OO 14 24 34 1 H J 0 1 02 16 26 36 0 0 0 0 1 04 18 28 38 0 0 1 1 2EU 06 40 = 00 0 0 1 1 08 02 0 0 1 0 04 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 3EU 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 4£/₄ 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1

ö. Einrichtung nach Ansprüchen 3 und 5 zur Anzeige von digitalen Winkelwerten, die je einem vorbestimmten Ablesezeitpunkt zugeordnet, sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der logischen Additionsvorfichtung (T) eine steuerbare Signal-Durchgangs- und Speichervorrichtung (X) eingeschaltet ist, welche dazu bestimmt und ausgebildet ist, während der Dauer eines Sperrsignals (b), das unter Wirkung eines der Einrichtung zugeführten Ablesesignals (a) während einer vorbe-