DE3638455A1

DE3638455A1 - Device for interference-free determination of the adjustment or setting of an angle or path of a carrier exhibiting coded information

Info

Publication number: DE3638455A1
Application number: DE19863638455
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Heinemann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1988-06-01

Abstract

In one device, a rotatable coding disk is provided as carrier on which angle and/or distance information is digitally coded in the form of annularly arranged openings passing through the coding disk. To ensure interference-free angle measurement and transmission, one pair of optical fibres is allocated to each annular digital information track formed by the openings. In each case, one optical fibre of a pair of optical fibres scans either the top or the bottom of the coding disk with one end whilst the other ends of these optical fibres are in each case connected to an optical fibre branch. The optical fibre branches connect the optical fibres to in each case one optical feeder fibre which is connected either to a transmitter sending out short-time light pulses or to a receiver receiving the light pulses. In each case, one optical fibre pair delays the light pulses compared with an adjacent preceding pair of optical fibres in such a manner that when a light pulse is sent out by the transmitter, the receiver receives a serial message of pulses which contains the distance or the angle of the coding disk as digital information coded compared with the reference quantity. The coding disk of the device can be preferably coupled to a flap, which can be adjusted on the basis of a steering command, a rudder or the like on vehicles. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 oder 2.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1 or 2.

Winkelverstellungen von Gegenständen können in bekannter Weise analog durch sogenannte Synchros oder Resolver bzw. digital mit Hilfe von drehbar ge lagerten Codierscheiben ermittelt werden. Bei dem letztgenannten Beispiel enthält die Codierscheibe Weg- oder Winkelinformationen in Form eines Binär- oder Gray-Codes, die mittels elektrischer Hilfsmittel abgetastet und aus gewertet werden. Nachteilig hierbei ist, daß bei langen Übertragungslei tungen die elektromagnetische Störbarkeit verhältnismäßig groß ist.Angle adjustments of objects can be made in a known manner by analog so-called synchros or resolvers or digitally with the help of rotatable ge stored coding disks can be determined. In the latter example contains the encoder disc path or angle information in the form of a binary or Gray codes, which are scanned and made using electrical aids get ranked. The disadvantage here is that with long transmission lines the electromagnetic interference is relatively large.

Es ist auch eine Anordnung zur Ermittlung der Verstellung bzw. Einstellung eines Weges oder Winkels bekannt geworden (DE 35 05 010 A1), bei der an einer Klappe oder dergleichen ein als Istwertgeber wirkender Verstell winkelgeber vorgesehen ist. Zwischen einer im Fahrzeug angeordneten Aus werteeinrichtung und dem Verstellwinkelgeber sind Signalübertragungslei tungen vorgesehen. Im Fahrzeug ist eine paralleles Licht aussendende Licht quelle angeordnet, deren Ausgangslichtbündel in ein Meß- und ein Referenz strahlbündel aufteilbar ist, die durch jeweils ein, zur Klappe und zurück geführtes Lichtleitfaserkabel an jeweils ein im Fahrzeug angeordnetes lichtempfindliches Element gelangen. Das Lichtleitfaserkabel für das Meß strahlbündel weist in der Nähe der Klappe eine als Verstellwinkelgeber wirkende optische Blende auf, deren Lichtdurchtrittsfläche in Abhängigkeit von der Stellung der Klappe verstellbar ist. Das Lichtleitfaserkabel für das Referenzstrahlbündel ist mit einer optischen Referenzblende versehen, deren Lichtdurchtrittsfläche von einem Stellmotor in Abhängigkeit der Dif ferenz der von den lichtempfindlichen Elementen bereitgestellten Ausgangs signale solange verstellbar ist, bis die Differenz zwischen den Ausgangs signalen zu Null wird.It is also an arrangement for determining the adjustment or setting of a path or angle has become known (DE 35 05 010 A1), in which an adjustment acting as an actual value transmitter on a flap or the like angle encoder is provided. Between an off arranged in the vehicle value device and the angle encoder are signal transmission lines provided. There is a parallel light emitting in the vehicle source arranged, the output light beam into a measuring and a reference beam can be split, by one, to the flap and back guided fiber optic cable to one arranged in the vehicle photosensitive element. The optical fiber cable for the measurement In the vicinity of the flap, the beam has an adjustment angle sensor acting optical aperture, the light passage area depending is adjustable from the position of the flap. The optical fiber cable for the reference beam is provided with an optical reference diaphragm, whose light passage area from an actuator depending on the Dif Reference of the output provided by the photosensitive elements signals is adjustable until the difference between the output signals becomes zero.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs ge nannten Art zu schaffen, die eine störungsfreie Winkelmessung und -über tragung gewährleistet.The invention has for its object a device of the beginning ge named type to create a trouble-free angle measurement and -over guaranteed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 oder Anspruch 2 gelöst.The object is achieved by the characterizing features of Claim 1 or claim 2 solved.

Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.Refinements are described in subclaims 2 to 9.

Von Vorteil ist, daß die Lichtleiterpaare und die Codierscheibe in einer Baueinheit zusammengefaßt werden können, an die der Sender und Empfänger über Zuleitungs-Lichtleiter direkt anschließbar sind.It is advantageous that the light guide pairs and the coding disk in one Unit can be summarized to which the transmitter and receiver can be connected directly via supply light guides.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment according to the invention is shown.

Ein kurzzeitige Lichtimpulse aussendender Sender 1 ist über einen Zulei tungslichtleiter 2 und eine Lichtleiterverzweigung 3 an eine Reihe von Lichtleitern 4 angeschlossen. Die Lichtleiter 4 bilden mit weiteren Licht leitern 5 jeweils Lichtleiterpaare, wobei die Lichtleiter 5 über eine weitere Lichtleiterverzweigung 6 und einen Zuleitungslichtleiter 7 an einen die vom Sender 1 ausgesandten Einzellichtimpulse empfangenden Empfänger 8 ange schlossen sind. A short-time light pulse emitting transmitter 1 is connected via a supply line light guide 2 and a light guide branch 3 to a number of light guides 4 . The light guides 4 form with further light guides 5 each pair of light guides, the light guides 5 via a further light guide branch 6 and a feed light guide 7 to a receiver 8 emitted by the transmitter 1 receiving individual light pulses are connected.

Zwischen den freien Enden der Lichtleiter 4 und 5 ist eine um eine Achse 10 drehbare Codierscheibe 9 angeordnet, auf der Winkel- und/oder Weginfor mationen in Form von die Codierscheibe 9 durchsetzenden, ringförmig ange ordneten Öffnungen 11 digital codiert sind. Die Codierscheibe 9 kann bei spielsweise an einer nicht dargestellten, aufgrund eines Lenkbefehles ver stellbaren Klappe, eines Ruders oder dergleichen an Fahrzeugen mechanisch befestigt sein, deren Verstellwinkel oder -weg meßtechnisch erfaßt werden soll. Die Öffnungen 11 bilden ringförmige, digitale Informationsspuren, wobei jeder Spur jeweils ein Lichtleiterpaar zugeordnet ist. Hierbei tasten die Lichtleiter 4 bzw. 5 mit ihren freien Enden die Lichtdurchlässigkeit bzw. -undurchlässigkeit der Codierscheibe 9 ab.Between the free ends of the light guides 4 and 5 , an encoder disk 9 rotatable about an axis 10 is arranged, on the angular and / or path information in the form of the encoder disk 9 penetrating, annularly arranged openings 11 are digitally encoded. The encoder disk 9 can be mechanically attached to vehicles, for example, on a not shown, adjustable flap due to a steering command, a rudder or the like, the adjustment angle or travel of which is to be measured. The openings 11 form annular, digital information tracks, each track being assigned a pair of light guides. Here, the light guides 4 and 5 scan with their free ends the light permeability or opacity of the coding disk 9 .

Eine Übertragung von Lichtimpulsen von dem Sender 1 zum Empfänger 8 erfolgt immer dann, wenn sich in der jeweiligen Informationsspur eine Öffnung 11 zwischen den freien Enden der Lichtleiter 4 und 5 befindet. Die Lichtleiter paare sind derart ausgebildet, daß die durch ein Lichtleiterpaar 4 und 5 übertragenen Lichtimpulse gegenüber den Lichtimpulsen eines benachbarten vorherigen Lichtleiterpaares verzögert sind. Die Verzögerung erfolgt derart, daß bei Aussendung eines kurzzeitigen Lichtimpulses durch den Sender 1 der Empfänger 8 ein serielles Telegramm von Impulsen empfängt in dem der Weg oder der Winkel der Codierscheibe als digitale Information gegenüber einer Bezugsgröße verschlüsselt enthalten ist. Dieses kann beispielsweise da durch erfüllt werden, daß die Länge jedes Lichtleiterpaares 4, 5 um einen vorgegebenen Längenbetrag Δ 1 länger ist als die Länge des jeweiligen vorherigen Lichtleiterpaares. Die vorgegebenen Längenbeträge Δ 1 der Licht leiterpaare 4, 5 können durch Umwegschleifen (41, 42, 43) gebildet werden, die entweder in den der Oberseite der Codierscheibe 9 zugeordneten Licht leitern 4 oder in den der Unterseite der Codierscheibe 9 zugeordneten Licht leitern 5 oder aber sowohl in denjenigen Lichtleitern 4, die der Oberseite der Codierscheibe 9 zugeordnet sind, als auch in den der Unterseite der Codierscheibe 9 zugeordneten Lichtleitern 5 enthalten sein können.Light pulses are transmitted from the transmitter 1 to the receiver 8 whenever there is an opening 11 in the respective information track between the free ends of the light guides 4 and 5 . The light guide pairs are designed such that the light pulses transmitted by a pair of light guides 4 and 5 are delayed compared to the light pulses of an adjacent previous pair of light guides. The delay occurs in such a way that when a short-term light pulse is emitted by the transmitter 1, the receiver 8 receives a serial telegram of pulses in which the path or angle of the coding disk is encoded as digital information in relation to a reference variable. This can be achieved, for example, by the length of each pair of light guides 4, 5 being longer by a predetermined length Δ 1 than the length of the respective previous pair of light guides. The predetermined lengths Δ 1 of the pairs of light conductors 4, 5 can be formed by detour loops ( 41, 42, 43 ), which are either in the light conductors 4 assigned to the top of the coding disk 9 or in the light conductors 5 assigned to the underside of the coding disk 9 or but can be contained both in those light guides 4 which are assigned to the top of the coding disk 9 and in the light guides 5 assigned to the bottom of the coding disk 9 .

Anstelle der in der Zeichnung dargestellten Codierscheibe 9 ist es möglich, einen linearen Träger zu verwenden. Dieser Träger enthält lineare digitale Informationsspuren der obengenannten Art und wird linear an den Lichtlei tern vorbei bewegt. Mit seiner Hilfe können lineare Wegverstellungen eines Gegenstands meßtechnisch ermittelt werden.Instead of the coding disk 9 shown in the drawing, it is possible to use a linear carrier. This carrier contains linear digital information tracks of the type mentioned above and is moved linearly past the optical fibers. With its help, linear displacement of an object can be determined by measurement.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung geht dahin, für eine Vor- und Rückleitung der von einem Sender ausgesandten kurzzeitigen Lichtimpulse nur jeweils einen Lichtleiter jeweils eines Lichtleiterpaares zu verwenden, so daß die für die obigen Beispiele erforderlichen zweiten Lichtleiter jedes Lichtleiterpaares entfallen können. Bewerkstelligt wird dieses durch den Einsatz einer reflektierenden Schicht, die z. B. auf der Unterseite der Codierscheibe 9 oder des linearen Trägers angeordnet ist, und einer vor dem Sender und dem Empfänger angeordneten Weiche. Die vom Sender ausge sandten Lichtimpulse werden nach dem Durchdringen der in der Codierscheibe 9 bzw. dem linearen Träger vorhandenen Öffnungen von der reflektierenden Schicht in den zugehörigen Lichtleiter zurückreflektiert, durch diesen in entgegengesetzter Richtung zu den ausgesandten Lichtimpulsen fortgeleitet und vor dem Sender durch die Weiche in den, vorzugsweise neben dem Sender angeordneten Empfänger ausgekoppelt. Es ist z. B. auch vorgesehen, daß die reflektierende Schicht auf der, den Lichtleitern zugewandten Oberseite der Codierscheibe 9 oder des linearen Trägers derart angeordnet ist, daß sie die ringförmige oder lineare digitale Informationsspur bildet. Die oben beschriebenen Öffnungen fallen dann zweckmäßigerweise fort.Another embodiment of the invention is to use only one light guide for each pair of light guides for forwarding and returning the short-term light pulses emitted by a transmitter, so that the second light guide for each pair of light guides required for the above examples can be omitted. This is accomplished through the use of a reflective layer, e.g. B. is arranged on the underside of the encoder disk 9 or the linear carrier, and a switch arranged in front of the transmitter and the receiver. The light pulses sent out by the transmitter are reflected back after penetration of the openings in the coding disk 9 or the linear carrier from the reflective layer into the associated light guide, through this in the opposite direction to the emitted light pulses and in front of the transmitter through the switch in coupled out the receiver, which is preferably arranged next to the transmitter. It is Z. B. also provided that the reflective layer on the, the light guides facing the top of the encoder disk 9 or the linear support is arranged such that it forms the annular or linear digital information track. The openings described above then expediently disappear.

Claims

1. Device for the trouble-free determination of the adjustment or setting of an angle or path of a coded information carrier with respect to a reference variable, a rotatable coding disk being provided as the carrier, on the angular and / or path information in the form of the coding disk, annularly arranged openings are digitally coded, and wherein the coding disk is preferably mechanically connected to an adjustable flap, a rudder or the like on driving witnesses, characterized in that each annular, digital information track formed by the openings ( 11 ) is a pair of light guides ( 4, 5 ) is assigned such that a light guide ( 4 or 5 ) of a pair of light guides with one end scans either the top or the bottom of the coding disk ( 9 ), that the other ends of the light guide ( 4 or 5 ), the zugeor a common side of the coding disc ( 9 ) dnet, are each connected to a light guide branch ( 3 or 6 ), that the light guide branches ( 3, 6 ) the light guide ( 4, 5 ) with a supply line light guide ( 2 or 7 ), which either on a short-term light pulse emitting transmitter ( 1 ) or a receiving the short-term light pulse receiver ( 8 ) are connected, and that each pair of light guides ( 4, 5 ) delays the Lichtim pulse relative to an adjacent previous pair of light guides such that when a short-term light pulse is emitted by the transmitter ( 1 ) the receiver ( 8 ) receives a serial telegram of pulses in which the path or the angle of the coding disk ( 9 ) is encoded as digital information against the reference variable.

2. Device for the trouble-free determination of the adjustment or setting of an angle or path of a coded information carrier with respect to a reference variable, with a linear carrier being provided as the carrier, on the angle and / or path information in the form of the carrier, linear Arranged openings are digitally coded, and wherein the carrier is preferably connected mechanically with a flap, a rudder or the like on vehicles which is adjustable due to a steering command, characterized in that each linear, digital information track formed by the openings ( 11 ) is a light guide pair ( 4, 5 ) is assigned that each a light guide ( 4 or 5 ) of a pair of light guides with one end either the top or the bottom of the carrier scans that the other ends of those light guides ( 4 and 5 ), the one common side of the linear support are assigned, each to an optical fiber branch igation ( 3 or 6 ) are connected so that the light guide branches ( 3 , 6 ) connect the light guides ( 4, 5 ) to a respective supply light guide ( 2 or 7 ), which either transmit to a short-time light pulse transmitter ( 1 ) or a receiver ( 8 ) receiving the short-term light pulses is connected, and that one pair of light guides ( 4, 5 ) delays the light pulses in relation to an adjacent previous pair of light guides in such a way that when a short-time light pulse is emitted by the transmitter ( 1 ), the receiver ( 8 ) receives a serial telegram of pulses in which the path or angle of the linear carrier is encoded as digital information with respect to the reference variable.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the length of each pair of light guides ( 4, 5 ) by a predetermined length ( Δ 1 ) is longer than the length of the respective previous pair of light guides.

4. The device according to claim 3, characterized in that the predetermined lengths ( Δ 1 ) of the light guide pairs ( 4, 5 ) are formed by detour loops ( 41, 42, 43 ).

5. The device according to claim 4, characterized in that the upper side of the coding disk ( 9 ) or the linear carrier associated light guide ( 4 ) contain the detour loops ( 41, 42, 43 ).

6. The device according to claim 4, characterized by detour loops, which have the underside of the coding disk ( 9 ) or the linear carrier assigned optical fibers ( 5 ).

7. The device according to claim 4, characterized in that the detour grind both in those light guides ( 4 ) which are assigned to the top of the Co dierscheibe ( 9 ) or the linear carrier, as well as in the underside of the coding disk ( 9 ) or the light guide ( 5 ) associated with the linear support.

8. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the light guides ( 4 and 5 ) of each pair of light guides are replaced by only one light guide, which scan with one of its ends the top of the coding disc ( 9 ) or the linear carrier and are connected at their other ends to a light guide branch, that the light guide branch is connected to a feed light guide which interacts with a short-term light pulse transmitter and with a short-time receiver, and that the light pulses emitted by the transmitter after penetration an opening in the coding disk ( 9 ) or in the linear carrier from a re reflecting layer in the associated light guide reflected back through this in the opposite direction to the emitted light pulses and coupled out in front of the transmitter through a switch in the receiver.

9. The device according to claim 8, characterized in that the reflective layer on the, the light guides facing top of the Co dierscheibe ( 9 ) or the linear support is arranged such that it the annular or linear digital information track with the elimination of the coding disk ( 9 ) or openings penetrating the support.