DE19530670A1 - Codierer - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Codierer, der (M+1)-stellige graycodierte Binärzahlen liefert, wobei M die zweithöchste Stelle bezeichnet.

Beschreibung des Standes der Technik

Bisher wurden graycodierte Binärzahlen liefernde Codierer verschiedener Bauart verwendet, um eine verschobene Stellung oder einen Verdrehwinkel eines Anzeigeelements zu erfassen, das gemäß einem elektrischen Signal o. dgl. aktiviert wird.

Ein herkömmlich verwendeter Codierer zum Ausgeben von (M+1)-stelligen graycodierten Binärzahlen besteht aus einer (M+1)-stelligen Codierscheibe sowie Sensoren, die an jeder Ziffernstelle der Codierscheibe eine logische "1" oder "0" erfassen. Mit anderen Worten, um (M+1)-stellige graycodierte Binärzahlen auszugeben, wurde unbedingt eine (M+1)-stellige Codierscheibe benötigt, und infolgedessen wurden sowohl die Codierscheibe als solche als auch der Codierer als Ganzes relativ groß.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das vorstehend genannte Problem zu beseitigen, und dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Codierer anzugeben, der so verbessert ist, daß die Größe der in ihm verwendeten Codierscheibe gering bleibt.

Zur Erreichung des obigen Ziels ist der erfindungsgemäße Codierer zur Ausgabe (M+1)-stelliger graycodierter Binärzahlen, wobei M die zweithöchste Stelle bezeichnet, so aufgebaut, daß er folgende Merkmale aufweist: einen Datenträger zum Auftragen von M-stelligen Codedatenwörtern, die gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift codiert sind; eine Mehrzahl von ersten Sensoren zum Erfassen der Datenwerte aller Stellen eines auf dem Datenträger aufgetragenen Codedatenworts; und einen zweiten Sensor zum Erfassen nur des Datenwerts der (M+1)-ten Stelle, wobei der zweite Sensor von der Lage desjenigen ersten Sensors, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle entfernt angeordnet ist.

Beim vorgenannten Datenträger wird an jeder der M Stellen, nicht aber an der höchsten Stelle (M+1), gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift entweder eine "1" oder eine "0" codiert und aufgetragen.

Die ersten Sensoren erfassen aufgetragene Datenwerte der ihnen am Datenträger jeweils zugeordneten Stellen, um ein M- stelliges Signal auszugeben.

Der zweite Sensor liegt um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle von der Lage desjenigen ersten Sensors entfernt, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, und gibt nur ein Signal der (M+1)-ten Stelle aus, indem er zuerst den auf dem Datenträger aufgetragenen Datenwert der M-ten Stelle erfaßt.

Wie oben erwähnt, werden erfindungsgemäß zuerst die gemäß einer Graycodierung binär codierten Datenwerte von M Stellen, d. h. ohne die höchste, (M+1)-te Stelle, aufgetragen, und ein codierter Datenwert der (M+1)-ten Stelle wird von einem Sensor ausgegeben, der um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle von der Lage desjenigen ersten Sensors entfernt liegt, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, so daß die Anzahl an Stellen, die auf dem Datenträger vorhanden sein müssen, um Eins niedriger als die Maximalanzahl auszugebender Stellen sein kann, wodurch die Gesamtgröße des Codierers geringer sein kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 veranschaulicht den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2A und 2B zeigen jeweils eine beispielhafte Verwirklichung derselben Ausführungsform, bei der auszugebende Drehwinkel codiert werden;

Fig. 3 ist eine Tabelle zur Erläuterung, wie die graycodierten Binärzahlen entsprechend einer Codierungsvorschrift erzeugt werden; und

Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung betreffend die Umwandlung von reinen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hauptsächlich unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren 1, 2A und 2B beschrieben, wobei Fig. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht und die Fig. 2A und 2B jeweils eine beispielhafte Verwirklichung der Ausführungsform nach Fig. 1 zeigen, bei der auszugebende Drehwinkel codiert werden.

Als erstes wird nachstehend erläutert, wie die auszugebenden Drehwinkel codiert werden.

Gemäß Fig. 2A ist eine Schlitzscheibe 1 starr an einer Achse befestigt, wodurch die Schlitzscheibe 1 entsprechend einer Drehbewegung der Achse mitgedreht wird.

Auf der Schlitzscheibe 1 sind, wie in Fig. 2B gezeigt, in konzentrischen Kreisen vier Spuren vorhanden, und in jeder dieser Spuren sind entsprechend einer binären Graycodierungsvorschrift Schlitze ausgebildet. Es sei angemerkt, daß die Spuren hinsichtlich ihrer Anzahl nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform gezeigten vier Spuren beschränkt, sondern selbstverständlich frei wählbar sind.

Ferner sind erste Sensoren 2, die jeweils aus einem lichtaussendenden und einem lichtempfangenden Element bestehen, jeweils bezüglich einer der Spuren angeordnet, während sich ein zweiter Sensor 3 zum Erfassen des Datenwerts der höchsten Stelle in der letzten Spur befindet, aber - wie in Fig. 2B gezeigt - um die Hälfte der in dieser Spur ausgebildeten Schlitzlänge versetzt gegenüber der Lage desjenigen ersten Sensors 2, der (wie weiter unten erläutert) zum Erfassen des letzten Schlitzes dient.

Dementsprechend kann, falls an der Achse eine Anzeigenadel befestigt ist, mit Hilfe der ersten Sensoren und des zweiten Sensors ein codiertes Datenwort ausgegeben werden, das einem von der Anzeigenadel angezeigten Drehwinkel entspricht.

In Fig. 1 ist eine lineare Abwicklung der Schlitzscheibe 1 über ihrem Drehwinkel dargestellt, und breite schwarze Balken bedeuten die in der Schlitzscheibe 1 ausgebildeten Schlitze.

Die Schlitze sind - wie in Fig. 1 gezeigt - entsprechend einer Vorschrift zur binären Graycodierung angeordnet.

In der Figur stellt jeweils ein 5° breiter Winkelbereich eine auszugebende Codierungseinheit dar, und diese Bereiche sind fortlaufend mit den Zahlen 0 bis 31 numeriert.

Diese jeweils einen Winkelbereich bezeichnenden Zahlen werden dann als reine Binärzahlen dargestellt, und anschließend werden diese natürlichen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen umgewandelt. Die Umwandlung von reinen Binärzahlen in graycodierte Binärzahlen wird, wie in Fig. 4 gezeigt, erreicht, indem mittels einer Exklusiv-Oder-Schaltung 14 jeweils eine logische Exklusiv-Oder-Verknüpfung der Daten zueinander benachbarter niedrigerer und höherer Stellen durchgeführt und das so erhaltene Logiksignal als Wert für die niedrigere Stelle ausgegeben wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, werden nur fünf Stellen benötigt, um Codewerte für den Zahlenbereich bis 31 - d. h. für den Winkelbereich bis 155 Grad - auszugeben, wohingegen sechs Stellen erforderlich sind, um Codewerte für die jenseits von 156 Grad liegenden Winkelbereiche auszugeben, was bedeutet, daß die Anzahl von Bits, die erforderlich ist, um die höchste Bereichsnummer als reine Binärzahl anzugeben, die benötigte Stellenanzahl ist.

Jedes in einer graycodierten Binärzahl vorhandene Bit entspricht dann einer zugehörigen Spur auf der Scheibe, wobei in jeder Spur Schlitze ausgebildet sind, aber jeweils nur in dem Bereich, in dem das Datenbit eine logische "1" sein soll. Jedoch wird für die höchste Stelle (im Fall der Fig. 1 die fünfte Stelle) kein Schlitz vorgesehen.

Der Codewert für die höchste Stelle wird wie folgt erzeugt.

Wie aus den Fig. 1 bis 3 zu ersehen, ist der Anfangspunkt eines der fünften Stelle entsprechenden, gedachten Schlitzes ein Zwischenpunkt des vierten Schlitzes, und dieser gedachte Schlitz ist stetig offen, bis er die Endwinkellage erreicht.

Wenn also ein Abstand zwischen dem Schlitzanfangspunkt D der vierten Stelle und dem der fünften Stelle entsprechenden Schlitzanfangspunkt E als d definiert ist, dann erhält man d durch folgende Gleichung (1):

d = (Länge des Schlitzes der vierten Stelle)/2,

so daß der Codewert der fünften Stelle einfach dadurch erzeugt werden kann, daß der der vierten Stelle entsprechende Schlitz an einer Position abgetastet wird, die vom vierten Schlitz um einen Abstand d entfernt liegt.

In Fig. 1 ist das Ausgangssignal der ersten Sensoren 2 logisch "1", wenn sich die Schlitzscheibe so dreht, daß die Schlitze mit den zugehörigen Sensoren zusammenfallen, bzw. ansonsten logisch "0", wohingegen der zweite Sensor 3 von demjenigen ersten Sensor, der der vierten Stelle entspricht, um eine Strecke d entfernt ist, und wenn der Schlitz der vierten Stelle über dem zweiten Sensor 3 liegt, wird von diesem eine logische "1" und ansonsten als Wert der höchsten Stelle eine logische "0" ausgegeben.

Es sei bemerkt, daß bei der vorliegenden Ausführungsform der Datenträger zum Auftragen und Ausgeben graycodierter Binärzahlen eine Schlitzscheibe ist, diese aber auch als Scheibe ausgebildet sein kann, die anstelle der Schlitze lichtreflektierende Beläge oder magnetisch mit "1" bzw. "0" codierte Streifen aufweist.

Ferner entsprechen die Codewerte im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwar jeweils einem Drehwinkel, sie können aber so ausgelegt werden, daß sie einer Translationsbewegung eines geradlinig angeordneten Schlitzes entsprechen.

WIRKUNGEN DER ERFINDUNG

Durch vorstehend beschriebenen Aufbau der vorliegenden Erfindung werden zunächst die nach einer Codierungsvorschrift graycodierten binären Datenwerte der M unteren Stellen - d. h. mit Ausnahme der höchsten, (M+1)-ten Stelle - erfaßt, und ein codierter Datenwert für die (M+1)-te Stelle wird von einem Sensor erzeugt, der um die halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle versetzt ist gegenüber der Lage, an welcher der Datenwert der M-ten Stelle erfaßt wird, so daß die Anzahl von Stellen, die auf einem Datenträger vorhanden sein müssen, um Eins kleiner sein kann als die maximale Anzahl auszugebender Stellen, wodurch die Gesamtbaugröße des Codierers verkleinert werden kann.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, aber die Beschreibung dient nur zu Veranschaulichungszwecken und ist nicht dahin auszulegen, daß sie den Umfang der Erfindung beschränken würde. Verschiedene Abwandlungen und Änderungen können sich für einschlägige Fachleute ergeben, ohne vom Gedankeninhalt und Umfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzugehen.

Claims (2)

1. Codierer zur Ausgabe (M+1)-stelliger graycodierter Binärzahlen, wobei M die zweithöchste Stelle bezeichnet, mit folgenden Merkmalen:
einem Datenträger (1) zum Auftragen von M-stelligen Codedatenwörtern, die gemäß einer eine binäre Graycodierung liefernden Codiervorschrift codiert sind;
einer Mehrzahl von ersten Sensoren (2) zum Erfassen der Datenwerte aller Stellen eines auf dem Datenträger (1) aufgetragenen Codedatenworts; und
einem zweiten Sensor (3) zum Erfassen nur des Datenwerts der (M+1)-ten Stelle, wobei der zweite Sensor von der Lage desjenigen ersten Sensors, der den Datenwert der M-ten Stelle erfaßt, um eine halbe Auftragungslänge der M-ten Stelle entfernt angeordnet ist.

2. Codierer nach Anspruch 1, wobei der Datenträger eine Scheibe (1) mit M auf ihr in konzentrischen Kreisen angeordneten, M Stellen entsprechenden Spuren ist und diese Spuren gemäß einer Codierungsvorschrift, die eine binäre Graycodierung ergibt, mit Schlitzen versehen sind.