CH353542A - Verfahren und Apparatur zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten - Google Patents

Verfahren und Apparatur zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten

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CH353542A
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Busch-Keiser Hans
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Busch Werke Ag
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Description


  
 



  Verfahren und Apparatur zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Apparatur zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten, z. B. von beweglichen Skalen bei   Neigungswaagen    zur Wiedergabe des jeweiligen Messwertes.



   Für manche Zwecke ist nicht die Wiedergabe des beweglichen Organs, also der Skala selbst erwünscht, sondern nur eine Wiedergabe des Endresultats der Messung in Gestalt einer mehrstelligen Zahl, sei es durch optische Anzeige, durch Abdruck auf einem Registrierstreifen oder auf andere geeignete Weise.



  Eine solche Zahlwertanzeige erfordert eine Umwandlung der Verschiebe- oder Drehbewegung der Skala in eine entsprechende Verstellbewegung des Zahlwertanzeigesystems. Als besonders zweckmässig hat sich jene Art der Umwandlung herausgestellt, bei welcher das bewegliche Organ während seiner   Einstefl-    bewegung oder nach Beendigung derselben auf geeignete Weise abgetastet wird und durch den Abtastvorgang das Zahlwertanzeigesystem betätigt wird.



   Es sind beispielsweise derartige Stellungsanzeiger mit mechanischer Abtastung der beweglichen Skala bekanntgeworden, jedoch haftet denselben der Nachteil an, dass die Abtastung der beweglichen Skala erst dann erfolgen kann, wenn dieselbe ihre jeweilige Sollstellung erreicht hat, wobei ausserdem ein grosser Aufwand an komplizierten mechanischen Getrieben und Bauteilen unvermeidbar ist. Die Abtastung mit rein elektrisch arbeitenden Mitteln hat sich bisher ebenfalls nicht bewährt, vor allem wegen der zu geringen Umwandlungsgenauigkeit. Dagegen haben sich Stellungsanzeiger bewährt, bei denen eine optische Abtastung einer am beweglichen Organ angebrachten Skala oder eines anderen Merkmalträgers erfolgt, unter Verwendung einer Lichtquelle und einer lichtempfindlichen Zelle.

   Dementsprechend können die einzelnen Punkte des im Lichtweg von der Lichtquelle zur lichtempfindlichen Zelle angeordneten Merkmalsträgers nur durch   diss    be'iden Merkmale   heflidunkel    bzw. weisslschwarz oder   LichtjDunkel    charakterisiert werden.



   Bekanntlich soll bei Waagen und anderen Messgeräten die Stellungsanzeige der beweglichen Skala nicht kontinuierlich, sondern in einer grossen Anzahl von Intervallen mit untereinander gleichem Abstand erfolgen, z. B. in 1000 Intervallen. Es wurde bereits vorgeschlagen, jeden einzelnen der 1000 Skalenteile durch eine seinem Stellenwert entsprechende Kombination von derartigen optischen Merkmalpaaren hell/dunkel zu kennzeichnen, wozu aber - da es sich um ein binäres Merkmal handelt - mindestens zehn voneinander unabhängige Merkmale jedem Skalenteil zugeordnet werden müssen, also ein bedeutender Aufwand erforderlich ist.

   Eine wesentlich einfacher zu verwirklichende optische Abtastung ergibt sich, wenn alle   Skalenteile    durch gleiche Merkmale gekennzeichnet sind und die Anzahl der auf dem Weg der Skala von ihrer Anfangs- oder Nullstellung bis zur Sollstellung durchlaufenen Merkmale gezählt wird.



  Dieses Abzählverfahren zur Stellungsanzeige einer beweglichen Skala besitzt für viele Messgeräte, beispielsweise für Waagen, bedeutende Vorteile (z. B. leichte Verstellbarkeit des Nullpunkts, Möglichkeit der Tarierung usw.), ist jedoch bisher nur in beschränktem Umfang anwendbar, da bei einer um den Sollwert pendelnden Skala die richtige Abzählung der bis zum wirklichen Sollwert durchlaufenen Merkmale schwierig ist.



   Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem und betrifft ein Verfahren zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten, bei denen eine aus einer Vielzahl von Merkmalen bestehende Skala mit dem beweglichen Organ zusammenwirkt und Abtastorgane für die Merkmalskala vorhanden sind, die  eine Abzählung der sie passierenden Skalenmerkmale bewirken.

   Kennzeichnend hierbei ist, dass die Merkmalskala gleichzeitig durch mindestens zwei, in Bewegungsrichtung der Skala hintereinander angeordnete Organe abgetastet wird, von denen beim Passieren der Merkmalskala je eine periodische Folge gleichartiger elektrischer Signale erzeugt wird, wobei durch geeignete Wahl des Abstandes der Abtastorgane eine Phasenverschiebung der einzelnen Signalfolgen bewirkt wird, die ausser dem Wert Null und einem ganzzahligen Vielfachen einer Halbperiode der Signalfolge jeden Wert annehmen kann, aus welchen Signalfolgen je nach Abtastrichtung der Merkmal skala positiv bzw. negativ zählende Impulse erzeugt werden, aus denen durch algebraische Addition die Stellungsanzeige gewonnen wird.



   Die Erfindung ist nachstehend in einem Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.



   Hievon zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschema mit Blockschaltbild einer nach dem vorliegenden Verfahren arbeitenden Stellungsanzeige,
Fig. 2a bis 2q die Zuordnung der Merkmal skala gemäss Fig. 1 zu verschiedenen, in der Apparatur nach Fig. 1 auftretenden zeitlichen Signalfolgen,
Fig. 3 und 4 je ein Schaltbild einzelner Bauteile der Apparatur nach Fig. 1.



   Das Ausführungsbeispiel der Stellungsanzeige nach Fig. 1 zeigt eine Waage, die anstelle oder neben der beweglichen Anzeigeskala eine rasterartig ausgebildete Merkmalskala 1 trägt, bestehend aus äquidistanten Skalenbereichen, beispielsweise aufeinanderfolgenden gleich breiten lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Skalenbereichen. Der schematisch im Querschnitt dargestellte Merkmalträger 1 bewegt sich   beim Wägevorgan. g in Pfeilrichtung la, pendelt aber    um den Sollwert hin und her, was beim vorliegenden Verfahren ohne nachteilige Beeinflussung der Genauigkeit der Stellungsanzeige zulässig ist.



   Längs der Merkmalskala 1 sind hier zwei lichtelektrische, gleichartig aufgebaute Abtastorgane angeordnet, von denen das eine aus dem Abdeckgitter 2, der Lichtquelle 3, dem Linsensystem 4a und 4b und der lichtelektrischen Zelle 5 besteht, während das andere das Abdeckgitter 6, die Lichtquelle 7, das Linsensystem 8a und 8b und die lichtelektrische Zelle 9 umfasst. Die beiden Abdeckgitter 2 bzw. 6 zeigen den gleichen Aufbau wie die Merkmalskala 1, bestehen also aus aufeinanderfolgenden gleich breiten lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen.



  Sind die lichtdurchlässigen Bereiche der Merkmalskala 1 und des dahinter befindlichen Abdeckgitters ganz oder wenigstens teilweise in Deckung miteinander (siehe Abdeckgitter 2), so erzeugt die Lichtquelle 3 in der Zelle 5 ein elektrisches Signal. Sind dagegen die lichtdurchlässigen Bereiche der Merkmalskala 1 mit den lichtundurchlässigen Bereichen des   Abdeckgitters    in Deckung (siehe Abdeckgitter 6), so wird die Zelle 9 praktisch nicht belichtet und lie fert kein elektrisches Signal. Bei der Bewegung der Merkmal skala 1 relativ zu den beiden feststehenden Abtastorganen liefern die beiden Zellen 5 und 9 je eine periodische Folge von elektrischen Signalen, entsprechend der periodisch wechselnden Lichtbeaufschlagung derselben.

   Da die Merkmalskala 1 eine gleichmässige Skalenteilung S besitzt und die beiden Abdeckgitter 2 bzw. 6 gleich sind, sind auch die von den Zellen 5 und 9 erzeugten Signalfolgen in bezug auf den zeitlichen Verlauf der Signale ganz gleich, jedoch kann je nach Wahl des Abstandes A der beiden Abtastorgane längs der Merkmalskala 1 eine mehr oder weniger grosse Phasenverschiebung der beiden Signalfolgen relativ zueinander auftreten. Ist beispielsweise der Abstand A ein ganzzahliges Vielfaches der Skalenteilung S, so ist die Phasenverschiebung zwischen beiden Signalfolgen gleich Null. Wird dann der Abstand A um einen Bruchteil von S vergrössert, so entsteht zwischen beiden Signalfolgen eine Phasenverschiebung, die beispielsweise bei einer Ver  grösserung um 112 S genau eine halbe Periode beträgt.   



   In der Fig. 2b ist längs einer Zeitachse die auf die lichtelektrische Zelle 5 durch das Abdeckgitter 2 fallende Lichtmenge dargestellt, wenn sich die Skala 1 in Pfeilrichtung la bewegt. Die Lichtmenge entspricht den schraffierten Bereichen in Fig. 2b und in der in Fig. 2 gezeichneten Nullstellung der Skala 1 erhält die Zelle 5 gerade die halbe maximale Lichtmenge, da von der Skala 1 nur die Hälfte des lichtdurchlässigen Fensters der Abdeckung 2 ausleuchtet.



   Diese Ausleuchtung wird bei einer Bewegung der Skala 1 in Pfeilrichtung   la    zunächst grösser und erreicht nach einer Verschiebung um   1/S,    also nach einer Zeit   t1    ihren Maximalwert, da nunmehr das Fenster des Abdeckgitters 2 genau einem lichtdurchlässigen Bereich der Skala 1 gegenübersteht. Nach einer weiteren Verschiebung der Skala 1 um jeweils   14    S, sinkt die Ausleuchtung beim Zeitpunkt   t    wieder auf den der Nullstellung entsprechenden halben Maximalwert ab, und beim Zeitpunkt   t    ist schliesslich die Ausleuchtung Null. da ein lichtundurchlässiger Skalenbereich dem Fenster des Abdeckgitters 2 gegenübersteht.



   Der in Fig. 2b wiedergegebene zeitliche Verlauf der Lichtmenge gilt aber nur für eine Bewegung der Skala 1 in der Pfeilrichtung la. Aus Fig. 2a ist ersichtlich, dass bei einer Skalenbewegung in entgegengesetzter Richtung entsprechend dem Pfeil 1 b, die Ausleuchtung vom halben Maximalwert in der Nullstellung auf den Wert Null zum Zeitpunkt   t1    sinkt, um bis zum Zeitpunkt   t    dann auf den Maximalwert zu steigen. Somit bewirkt die Skalenbewegung in Pfeilrichtung 1 b einen Verlauf der auf die lichtelektrische Zelle 5 fallenden Lichtmenge, der gegenüber jenem bei Bewegung in Pfeilrichtung la eine zeitliche Phasenverschiebung um eine halbe Periode, hier also nur eine halbe SkalenteilungS aufweist.

   Zwecks einfacher Zuordnung des zeitlichen Verlaufs der elektrischen Signalfolgen zu der jeweiligen Verschiebungsrichtung der Skala 1, sind in Fig. 2 die Signale bei der Verschiebung in Pfeilrichtung la  mit ausgezogenen Linien, dagegen jene bei Verschiebung in Pfeilrichtung   lb    gestrichelt gezeichnet.



   Wie in Fig. 2a dargestellt, ist das Abdeckgitter 6 gegenüber dem Abdeckgitter 2 um   ¸ S    seitlich verschoben, wobei natürlich in Wirklichkeit der Abstand A zwischen beiden Abtastorganen um ein beliebiges Vielfaches n der Skalenteilung S grösser, also
EMI3.1     
 ist. Die auf die lichtelektrische Zelle 9 fallende Lichtmenge ist in der Nullstellung der Skala 1 demnach Null, da das lichtdurchlässige Fenster der Abdeckung 6 von einem lichtundurchlässigen Bereich der Skala 1 vollständig verdeckt ist.



  Bei der Bewegung der Skala 1 in Pfeilrichtung la ergibt sich eine Lichtbeaufschlagung der Zelle 9 gemäss dem Verlauf in Fig. 2c.



   Unter der Voraussetzung einer genügend linearen Kennlinie der Zellen 5 und 9 zwischen der erzeugten Spannung und der auftreffenden Lichtmenge entspricht die elektrische Signalfolge auf den Leitungen 13 und 14 in Fig. 1 genau der gemäss Fig. 2b bzw. 2c periodisch wechselnden Lichtmenge. Die beiden um eine Viertelperiode phasenverschobenen Gleichstromimpulsfolgen entsprechend Fig. 2b und 2c sind aber für die weitere Verwertung wenig geeignet. Es ist vielmehr zweckmässiger, lediglich die Wechselstromkomponenten dieser elektrischen Signale auf den Leitungen 13 und 14 erscheinen zu lassen,   was in bekann-    ter Weise mittels einer geeignet ausgebildeten Gleichstromkompensationsschaltung erfolgen kann.

   Dann führen die Leitungen 13 und 14 je eine Folge periodischer, um die in Fig. 2b bzw. 2c gestrichelt eingezeichnete Nullinie in ihrer Polarität wechselnde Signale, wobei nach wie vor die eine Signalfolge gegenüber der anderen um eine Viertelperiode phasenverschoben ist.



   Die Signalfolge auf der Leitung wird einem Generator 15 zur Erzeugung von Rechteckimpulsen zugeführt, der die Signalfolge nach Fig. 2b in zwei Rechteckimpulsfolgen entsprechend den Fig. 2d und 2e umwandelt, von denen die eine auf der Leitung 18 und die andere auf der Leitung 19 erscheint. Beide Impulsfolgen sind um eine ganze Impulslänge gegeneinander phasenverschoben und bestehen aus positiv gerichteten Impulsen. Die Impulslängen werden vom Nulldurchgang der Signale auf der Leitung 13   (Fig.      2bj    bestimmt, nicht aber die Flankensteilheit, da es sich um Rechteckimpulse handelt. Also hängt nur die Impulslänge von der Geschwindigkeit ab, mit welcher die Skala 1 relativ zu den Abtastorganen bewegt wird.



   In gleicher Weise wird die Signalfolge gemäl3    Fig. 2c auf der Leitung g 14 durch den Generator 16    in zwei Rechteckimpulsfolgen entsprechend   Fig. 2h    und 2i umgewandelt, die auf den Leitungen 23 bzw.



  24 auftreten und ebenfalls um eine volle Impulslänge gegeneinander phasenverschoben sind. Da die Rechteckimpulse auf den Leitungen 23 und 24 in ihrer Länge durch den Nulldurchgang der Signale auf der Leitung 14 bestimmt sind und zwischen den Signalfolgen gemäss Fig. 2b und 2c eine Phasenverschie  bung von 1/4 S besteht, weisen die Rechteckimpuls-    folgen auf den Leitungen 18 und 23 (Fig. 2d bzw.



  2h), sowie diejenigen auf den Leitungen 19 und 24 (Fig. 2e bzw. 2i) die gleiche Phasenverschiebung von   5    auf.



   Ein Ausführungsbeispiel eines geeigneten Rechteckgenerators 15 bzw. 16 zeigt das Schaltbild nach Fig. 3, das eine Kippschaltung mit zwei stabilen Ruhezuständen darstellt (sogenannte   Eccies-Jordan-Schal-    tung), deren Aufbau und Wirkungsweise allgemein bekannt ist. Umgesteuert wird die Kippschaltung jeweils durch die Röhre 17 dann, wenn die an deren Steuergitter angeschlossene Leitung 13 bzw. 14 von positivem zu negativem Potential oder von negativem zu positivem Potential übergeht.

   Der variable Kathodenwiderstand   1 7a    der Röhre 17 ermöglicht eine gewisse Beeinflussung des, die Umsteuerung bewirkenden Potentials am Gitter der Röhre 17, so dass eventuelle Ungleichheiten der oberhalb und unterhalb der gestrichelten Mittellinie in der Signalfolge nach Fig. 2b bzw. 2c auftretenden Amplituden ausgeglichen werden können und das Toleranzfeld der Nullpunktanzeige innerhalb eines Skalenteils den Bedürfnissen angepasst werden kann.



   Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, führen die beiden Leitungen 18 und 19, auf denen die Impulsfolgen gemäss den Fig. 2d bzw. 2e auftreten, über je ein Differenzierglied 20 bzw. 21, etwa ein RC-Glied wie in Fig. 4 als 20' bzw. 21' wiedergegeben. Bekanntlich wird durch solche Differenzierglieder die Vorderflanke der Rechteckimpulse in eine positive Impulsspitze und die Rückflanke der Rechteckimpulse in eine negative Im  pulsspitze    verwandelt. Somit tritt am Ausgang des Differenziergliedes 20 die Impulsfolge gemäss Fig. 2f und am Ausgang des Differenziergliedes 21 die Impulsfolge 2g auf, wenn auf den Leitungen 18 und 19 die Impulsfolgen entsprechend Fig. 2d bzw. 2e erscheinen. Die mit ausgezogenen Linien   wiedergegeb    nen Impulsspitzen entsprechen der Verschiebung der Skala 1 in Pfeilrichtung la.

   Erfolgt eine Bewegung der Skala 1 in Pfeilrichtung   lb,    so ergeben sich Signalfolgen, die gegenüber denjenigen von Fig. 2b und 2d um   1800    phasenverschoben sind, wie oben bereits erläutert. Dementsprechend erscheinen in diesem Falle hinter den Differenziergliedern 20 und 21 die in Fig. 2f bzw. 2g gestrichelt wiedergegebenen Impulsspitzen, die um 1800 gegenüber den durch ausgezogene Linie dargestellten Impulsspitzen verschoben sind.



   Die jeweils am Ausgang des Differenziergliedes
20 auftretenden Impulsspitzen werden, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, dem Eingang der beiden elektronischen Sperrglieder 25 und 26 zugeführt. Die hinter dem Differenzierglied 21 erscheinenden Impuls spitzen gelangen zum Eingang der elektronischen Sperrglieder
27 und 28. Die normalerweise gesperrten, also für die
Impulsspitzen am Eingang undurchlässigen Sperrglie der 25 bis 28 sind ausgangsseitig paarweise parallel geschaltet, und zwar liegen die Ausgänge der Sperr  glieder 26 und 27 an der Leitung 29, dagegen die Ausgänge der Sperrglieder 25 und 28 an der Leitung 30. Die Sperrglieder 25 bis 28 werden durch die im Impulsgenerator 16 erzeugten Rechteckimpulse jeweils für die Dauer eines Impulses entsperrt und für Impulsspitzen, die im betreffenden Zeitintervall am Eingang auftreten, durchlässig.

   Die Öffnung der Sperrglieder 25 und 27 erfolgt dabei über die Leitung 23, also seitens der in Fig. 2h dargestellten Rechteckimpulsfolge. In gleicher Weise werden die Sperrglieder 26 und 28 über die Leitung 24 geöffnet, also durch die in Fig. 2i wiedergegebene Rechteckimpulsfolge.



   Die steuerbaren Sperrglieder 25 bis 28 sind in Fig. 4 in einer beispielsweisen Ausführung dargestellt, und zwar besteht jedes der Sperrglieder   25' bis    28' aus je einer Dreielektrodenröhre 31. Die Steuergitter der Sperrglieder   25' und      26' sind    über je einen Vorwiderstand parallel geschaltet und erhalten über den Widerstand im vorgeschalteten Differenzierglied 20' eine solche negative Vorspannung, dass nur die positiven Impulsspitzen am Steuergitter die normalerweise gesperrten Sperrglieder beeinflussen können.



  Die Röhren 31 der Sperrglieder   25' und    26' besitzen aber nur dann eine Anodenspannung, wenn auf der Leitung 24 bzw. 23 ein Rechteckimpuls auftritt, sind also nur während dieses Zeitintervalls für die am Steuergitter ankommenden positiven Impulsspitzen durchlässig und übermitteln dieselben zu den Leitungen 30 bzw. 29. Ebenso sind die Steuergitter der Sperrglieder   27' und    28' über je einen Vorwiderstand parallelgeschaltet und erhalten über den Widerstand im vorgeschalteten Differenzglied   21' eine    solche negative Vorspannung, dass nur die positiven Impulsspitzen am Steuergitter die normalerweise   gesperrten    Sperrglieder beeinflussen können.

   Die Röhren 31 der Sperrglieder   27' und    28' besitzen aber nur dann eine Anodenspannung, wenn auf der Leitung 24 bzw. 23 ein Rechteckimpuls auftritt, sind also nur während dieses Zeitintervalles für die am Steuergitter eintreffenden positiven Impuls spitzen durchlässig und übertragen dieselben zu den Leitungen 29 bzw. 30.



   Die beschriebene Anordnung der Sperrglieder bewirkt, dass die von einer Skalenverschiebung in Pfeilrichtung la herrührenden positiven Impulsspitzen nur zur Leitung 29 gelangen. Die Fig. 2k zeigt beispielsweise die rechteckigen Steuerimpulse (Fig. 2h) zur Öffnung des Sperrglieds 25, die in ihrer zeitlichen Länge von der Geschwindigkeit und Einteilung der beweglichen Skala 1 abhängig sind, sowie die am Eingang erscheinenden Impulsspitzen (Fig. 2f) in ihrer zeitlichen Relation; die positiven Impulsspitzen können also nicht auf die Leitung 30 gelangen. Die Verhältnisse am Sperrglied 26 zeigt die Fig. 2m, wo am Eingang positive Impulsspitzen (Fig.   2ss    im Zeitintervall der Öffnungsimpulse   (Fig.    2i) auftreten, also zum Ausgang und zur Leitung 29 übertragen werden.



  Ebenso erhält, wie in Fig. 2n dargestellt, das Sperrglied 27 während der Öffnungsintervalle   (Fig. 2h)    positive Impulsspitzen (Fig. 2g) am Eingang und übermittelt dieselben zum Ausgang, der ebenfalls an der Leitung 29 liegt. Am Sperrglied 28 treten dagegen positive Impulsspitzen am Eingang (Fig. 2g) nur während der Pausen zwischen den   Öffnungsimpulsen    (Fig. 2i) auf, können also nicht zum Ausgang und zur Leitung 30 gelangen. Auf der Leitung 29 summieren sich also die positiven Impulse vom Ausgang der Sperrglieder 26 und 27 zu der kontinuierlichen Impulsfolge nach Fig. 2q, während auf der Leitung 30 keine Signale erscheinen.



   Umgekehrt gelangen bei einer Skalenverschiebung in Pfeilrichtung   lb    keine Impulsspitzen auf die Leitung 29 sondern nur auf die Leitung 30. Dies ist in analoger Weise wie oben für die Skalenverschiebung in Pfeilrichtung la nachweisbar.



   Die Impulsfolgen auf den Leitungen 29 (Fig. 2q) und 30 weisen pro Merkmal der Skala 1 einen scharfen Impuls auf, wobei lediglich der Impulsabstand, nicht aber die Impulsform oder deren Amplitude von der Verschiebungsgeschwindigkeit abhängt. Demnach sind die Impulse auf diesen Leitungen 29 und 30 als Zählimpulse verwendbar und zur Ermittlung der jeweiligen Skalenstellung gut verwendbar. Ist beibeispielsweise die Skala 1 in 1000 Abschnitte, also 500 lichtdurchlässige und 500 nichtlichtdurchlässige Bereiche eingeteilt und bewegt sich dieselbe bei einem Wägevorgang von der Nullstellung aus bis auf 750 Teile in Pfeilrichtung la, schwingt dann auf 685 Teile zurück und nimmt dann den Sollwert 700 Teile ein. so erscheinen zuerst auf der Leitung 29 genau 750 Impulse, dann auf der Leitung 30 genau 65 Impulse und schliesslich nochmals 15 Impulse auf der Leitung 29.

   Die algebraische Summe sämtlicher Impulse ergibt die dem Sollwert entsprechende Impulszahl, hier also 750 - 65   +    15 = 700.



      Die algebraische Summierung g der auf den Lei-    tungen 29 und 30 erscheinenden Impulse wird im Zählgerät 22 bewirkt, wobei allen Impulsen der Leitung 29 das positive und allen Impulsen auf der Leitung 30 das negative Vorzeichen zugeordnet wird, obgleich es sich natürlich auf beiden Leitungen um Spannungsimpulse der gleichen Polarität handelt.



  Derartige Zähleinrichtungen sind in grosser Zahl allgemein bekannt, beispielsweise als Schrittschaltwerk das durch die Impulse auf der Leitung 29 im einen, und durch die Impulse auf der Leitung 30 im anderen Drehsinn bewegt wird. Auch elektronische vor- und rückwärts zählende Schaltungsanordnungen sind bereits bekannt und arbeiten ebenfalls mit je einem Eingang für die zu addierenden bzw. zu subtrahierenden Impulse. Eine nähere Beschreibung derartiger Zähleinrichtungen erübrigt sich deshalb.



   Das vorliegende Verfahren ist oben für eine Merkmalskala mit äquidistanten Merkmalen, also gleicher Skalenteilung über den ganzen Messbereich beschrieben. Es ist natürlich ebensogut zur Stellungsanzeige einer Skala mit ungleichmässiger Teilung geeignet. Die angegebenen Schaltbilder sollen ferner jeweils nur das Prinzip wiedergeben - die in der Im  pulstechnik üblichen Bauteile wie Schwellen, Amplitudenbegrenzer, Verstärker usw. sind weggelassen.   

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten, bei denen eine aus einer Vielzahl von Merkmalen bestehende Skala mit dem beweglichen Organ zusammenwirkt und Abtastorgane für die Merkmalskala vorhanden sind, die eine Abzählung der sie passierenden Skalenmerkmale bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmal skala gleichzeitig durch mindestens zwei, in Bewegungsrichtung der Skala hintereinander angeordnete Organe abgetastet wird, von denen beim Passieren der Merkmalskala je eine periodische Folge gleichartiger elektrischer Signale erzeugt wird, wobei durch geeignete Wahl des Abstandes der Abtastorgane eine Phasenverschiebung der einzelnen Signalfolgen bewirkt wird, die ausser dem Wert Null und einem ganzzahligen Vielfachen einer Halbperiode der Signalfolge jeden Wert annehmen kann,
    aus welchen Signalfolgen je nach Bewegungsrichtung der Merkmal skala positiv bzw. negativ zählende Impulse erzeugt werden, aus denen durch algebraische Addition die Stellungsanzeige gewonnen wird.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I für eine Skala mit äquidistanten Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, dass die Skala von zwei Organen abgetastet wird, deren Abstand voneinander ein ganzzahliges Vielfaches der halben Skalenteilung vermehrt um einen Viertel der Skalenteilung ist.
    2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom einen Abtastorgan gelieferte Signalfolge in Zählimpulsfolgen umgewandelt wird, während aus der Signalfolge vom anderen Abtastorgan Folgen von Steuerimpulsen erzeugt werden, und dass die Zählimpulse einer Zähleinrichtung zugeführt werden, welche durch die Steuerimpulse empfangsbereit gemacht wird.
    3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmalskala optisch abgetastet wird und in jedem Abtastorgan beim Passieren jedes Skalenmerkmals ein Signal liefert, aus dessen Wechselstromkomponenten eine erste und eine hiergegen um eine halbe Periode phasenverschobene zweite Rechteckimpulsfolge erzeugt wird, wobei die Impulslänge mindestens angenähert vom Nulldurchgang der Signalfolge an bestimmt wird und mindestens angenähert der halben Skalenteilung entspricht.
    4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zählimpulsfolge den Eingängen eines ersten (25) und zweiten (26) Sperrgliedes zugeführt wird, während eine zweite gegen über der ersten um eine halbe Periode phasenverscho bene zweite Zählimpulsfolge den Eingängen eines dritten (27) und vierten (28) Sperrgliedes zugeleitet wird, von welchen vier Sperrgliedern bei einer Skalenverschiebung in der einen Richtung (1a) nur das zweite (2b) und das dritte (27) zur Übertragung der Zählimpulse geöffnet wird, während bei einer Skalenverschiebung in entgegengesetzter Richtung (1 b) nur das erste (25) und vierte (28) zur Übertragung der Zählimpulse entsperrt wird, wobei die Zählimpulse an den Ausgängen des zweiten (26) und dritten (27) Sperrgliedes überlagert und mittels einer Zähleinrichtung summiert werden,
    von welcher Zahl die Anzahl jener Impulse subtrahiert wird, die an den Ausgängen des ersten (25) und vierten (28) Sperrgliedes zusammen auftreten.
    PATENTANSPRUCH II Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, bei einem Messgerät mit einer Merkmal skala, deren Merkmale den konstanten Abstand S und eine Breite von 1/2 S besitzen, gekennzeichnet durch zwei längs der Bewegungsrichtung der Merkmal skala hintereinander angeordnete Abtastorgane (5, 9), deren Abstand EMI5.1 beträgt, wobei n eine beliebige ganze Zahl ist, durch je eine mit dem ersten (5) bzw. dem zweiten (9) Abtastorgan verbundene Schaltung zur Lieferung je eines symmetrischen Wechselstromsignals beim Passieren der Merkmalskala vor den Abtastorganen an den Eingang eines ersten (15) bzw. zweiten (16) Impulsgenerators mit je zwei Ausgängen (18, 19 bzw. 23, 24), zur Erzeugung einer ersten Rechteckimpulsfolge am jeweils ersten Ausgang (18 bzw.
    23), deren Impulslänge von aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen des Eingangssignals bestimmt ist, sowie einer zweiten gegen die erste um eine halbe Periodenlänge verschobene Rechteckimpulsfolge am jeweils zweiten Ausgang (19 bzw. 24), durch ein erstes (20) und ein zweites (21) mit den beiden Ausgängen (18 ? ozw.
    19) des ersten Impulsgenerators (15) verbundenes Differenzierglied zur Erzeugung von kurzen, in ihrer Länge von den Rechteckimpulsen an den Ausgängen (18, 19) unabhängigen Zählimpulsen, durch vier Sperrglieder (25 bis 28) mit je einem Zählimpulseingang, je einem Steuereingang zur Entsperrung um je einem Zählimpulsausgang, von welchen Sperrgliedern die Zählimpulseingänge des ersten (25) und zweiten (26) mit dem ersten Differenzierglied (20), und diejenigen des dritten (27) und vierten (28) mit dem zweiten Differenzierglied (21) verbunden sind, während an den Steuereingängen des ersten (25) und dritten (27) daer erste Ausgang (23), und an denjenigen des zweiten (26) und vierten (28) der zweite Ausgang (24) des zweiten Impulsgenerators (16) angeschlossen ist, und die Zählimpulsausgänge des zweiten (26) und dritten (27)
    Sperrgliedes an einer ersten Zählleitung (29), und diejenigen des ersten (25) und vierten (29) Sperrglieds an einer zweiten Zählleitung (30) liegen, welche beiden Zählleitungen an einer Zähleinrichtung (22) zur Summierung der Impulse auf der ersten Zählleitung (29) und zur laufenden Subtraktion der auf der zweiten Zählleitung (30) auftretenden Impulse hiervon angeschlossen sind.
    UNTERANSPRUCH 5. Apparatur nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Skala, die beleuchtete, aufeinanderfolgende, lichtdurchlässige und lichtundurchlässige Bereiche als Merkmale aufweist, und durch Abtastorgane mit einer lichtelektrischen Zelle hinter einer Blende mit mindestens einem Fenster, dessen Breite in Bewegungsrichtung der Skala gleich derjenigen der lichtdurchlässigen Bereiche ist.
CH353542D 1957-04-18 1957-04-18 Verfahren und Apparatur zur Stellungsanzeige von beweglichen Organen von Messgeräten CH353542A (de)

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