CH650089A5 - Anordnung zur darstellung des inhalts von zahlenrollen-zaehlwerken in form elektrischer signale. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Anordnung zur Darste'lung des Inhaltes von Zahlenrollen-Zählwerken in Form elektrischer Signale, mit auf mindestens einer Zahlenrolle angeordneten optischen Markierungen und mit einer photoelektrischen Abtasteinrichtung zum Abtasten der Markierungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (16) solcher Art sind, dass sie den Strahlengang der Abtasteinrichtung (17) durch Beugung oder Brechung modifizieren.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (16) reflektierende Phasenholo-gramme oder Phasenbeugungsgitter sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahl der Zahlenrolle (11; 12; 13; 21; 23; 25) eine einzige individuelle Markierung (16) zugeordnet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (16) auf der Mantelfläche der Zahlenrolle (11; 12; 13; 21; 23; 25) angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (16) in die Mantelfläche der Zahlen-rolle (11; 12; 13; 21; 23; 25) eingeprägt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Mantelfläche der Zahlenrolle (11; 12; 13; 21; 23; 25) mit einer thermoplastischen Schicht (22; 24; 26) beschichtet ist, in welche die Markierungen (16) eingeprägt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (22; 24; 26) durch eine ringförmig auf der Mantelfläche angeordnete Folie gebildet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (26) transparent ist und dass die Markierungen (16) über den Zahlen angeordnet sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der die Abtasteinrichtung (17) aus mindestens einer Lichtquelle (18) und mehreren Lichtempfangern (19) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtempfänger (19) für ein enges Lichtbündel aus dem an einer Markierung (16) gestreuten Licht empfänglich ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zählwerk (10) in einem plombierbaren Teil eines Messgerätes und die Abtasteinrichtung (17) ausserhalb des plombierbaren Teils angeordnet ist und dass die Abtasteinrichtung (17) über Lichtleiter optisch an das Zählwerk (10) gekoppelt ist.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zählwerk (10) in einem plombierbaren Messgerät und die Abtasteinrichtung (17) in einem gesonderten Ab-lesegerät angeordnet ist.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlengang der Abtasteinrichtung (17) durch ein Zählwerkfenster des Messgerätes führt.

Bekannte Anordnungen zur Darstellung des Inhalts von Zahlenrollen-Zählwerken in Form elektrischer Signale beruhen auf der mechanischen, elektrischen, magnetischen oder photoelektrischen Abtastung von codierten Spuren auf den Zahlenrollen. Die vielfältigen Randbedingungen, nämlich Wirtschaftlichkeit, Verschleissfreiheit, Alterungsbeständigkeit, geringer Platzbedarf, Nachrüstbarkeit bestehender Zählwerke usw. werden bei der photoelektrischen Abtastung wohl am besten, bei bekannten Anordnungen aber trotzdem noch nicht in befriedigender Weise erfüllt.

Es ist eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art bekannt, bei der auf den Zahlenrollen wenigstens vier binär codierte Spuren mit optischen Reflexionsmarkierungen vorhanden sind. Diese vier Spuren beanspruchen auf der Zahlenrolle verhältnismässig viel Platz, stören allenfalls sogar das Zahlenbild und lassen es nicht zu, installierte Messgeräte mit einem solchen Zählwerk oder bestehende Zählwerke mit solchen Codespuren nachzurüsten. 5 Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Platzbedarf der Markierungen zu verkleinern, ohne diesen Vorteil durch erhöhte Anforderungen an die Justiergenauigkeit der Markierungen und der Abtasteinrichtung zu erkaufen.

I0 Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Zählwerkes und einer Abtasteinrichtung und 15 Fig. 2 bis 4 verschiedene Zahlenrollen.

In der Fig. 1 bedeutet 10 ein Zahlenrollen-Zählwerk, das Zahlenrollen 11 bis 13 aufweist und hinter einer Blende 14 z.B. in einem nicht dargestellten Messgerät angeordnet ist. Jede der Zahlenrollen 11 bis 13 trägt auf ihrer Mantelfläche 20 Zahlen, z.B. die Zahlen 0,1,2 .. .9 oder 00,10,20 .. .90. Der jeweilige Inhalt (Zählwerkstand) des Zählwerkes 10 kann durch ein Fenster 15 der Blende 14 von Auge abgelesen werden.

Auf jeder Zahlenrolle 11 bis 13 sind Markierungen 16 an-25 geordnet. Diese Markierungen 16 sind solcher Art, dass sie den Strahlengang - d.h. nicht nur die Strahlenintensität, sondern auch die Strahlenrichtung - einer photoelektrischen Abtasteinrichtung 17 durch Beugung oder Brechung modifizieren. Vorteilhaft sind die Markierungen 16 auf der Mantelflä-30 che der Zahlenrollen 11 bis 13 angeordnet. Die Markierungen 16 einer Zahlenrolle 11,12,13 unterscheiden sich jeweils voneinander, so dass jede Markierung den Strahlengang individuell in für die jeweilige Stellung der Zahlenrolle charakteristischer Weise modifizert. Vorteilhaft ist jeder Zahl 0 bis 9 der 35 Zahlenrollen 11 bis 13 eine einzige individuelle Markierung 16 zugeordnet, die sich, wie weiter unten noch näher erläutert wird, neben, zwischen oder über den Zahlen 0 bis 9 befinden kann.

Die Abtasteinrichtung 17 besteht im dargestellten Beispiel 40 aus einer Lichtquelle 18, einer Gruppe von Lichtempfängern 19 und einem Signalverarbeitungsglied 20. Die Lichtquelle 18 wirft einen Lichtstrahl auf jene Markierung 16' der Zahlenrolle 11, welche der im Fenster 15 erscheinenden Zahl der Zahlenrolle 11 zugeordnet ist. Der Lichtstrahl wird an der 45 Markierung 16' abgelenkt, gegebenenfalls in mehrere Teilstrahlen aufgespalten und in eine oder mehrere vorbestimmte Richtungen gelenkt. Jeder der Lichtempfänger 19 ist für ein enges Lichtbündel aus dem an der Markierung 16' gestreuten Licht empfänglich. Die abgelenkten Lichtstrahlen erregen ei-50 nen oder mehrere der Lichtempfänger 19, und das Signalverarbeitungsglied 20 gibt an seinem Ausgang ein elektrisches Signal ab, das die jeweilige Stellung der Zahlenrolle 11 und damit die im Fenster 15 erscheinende Zahl in seriell oder parallel codierter Form darstellt. Auf gleiche Weise erfolgt die Abta-55 stung der Zahlenrollen 12 und 13.

Als Markierungen 16 eignen sich vorzugsweise reflektierende Phasenhologramme. Sie können ein Hologramm der zugeordneten Zahl, ein Hologramm der binär codierten Zahl oder ein Hologramm einer beliebigen, z.B. im Gray-Code or-ßoganisierten Darstellung, die möglichst einfach eine eindeutige Unterscheidung der Zahlen 0 bis 9 gestattet, beinhalten. Solche Hologramme können durch Interferenz kohärenter Strahlung oder synthetisch, d.h. mit Hilfe eines Rechners, hergestellt werden. Ferner eignen sich als Markierungen 16 «reflektierende Phasenbeugungsgitter, wobei sich die einzelnen Markierungen durch die Gitterfrequenz und Orientierung der Beugungsgitter voneinander unterscheiden können; um die Unterscheidung von zehn verschiedenen Markierungen 16 zu

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erleichtern, ist es auch möglich, jede Markierung durch Über- Zum Auslesen des gesamten Inhalts des Zählwerkes 10

lagerung zweier verschiedener Beugungsgitter zu realisieren. können die Zahlenrollen 11 bis 13 parallel oder sequentiell

Zwischen den Markierungen 16 kann ein Zwischenraum zur abgetastet werden. Hierzu kann eine einzige Lichtquelle 18

Anzeige eines stattfindenden Zahlenwechsels vorgesehen vorgesehen und jeder Zahlenrolle 11 bis 13 eine Gruppe von werden. 5 Lichtempfängern 19 zugeordnet werden, deren Signale in ei-

Die Markierungen 16 können nach bekannten Holo- nem gemeinsamen Signalverarbeitungsglied sequentiell verar-gramm- oder Beugungsgitter-Vervielfältigungsmethoden mit- beitet werden. Ferner kann jeder Zahlenrolle 11 bis 14 eine ge-tels einer Prägematrize unter Anwendung von Druck und sonderte Lichtquelle und allen Zahlenrollen eine gemeinsame Wärme unmittelbar in die Zahlenrollen 11 bis 13 eingeprägt Gruppe von Lichtempfängern 19 zugeordnet werden, wobei werden. Es ist auch möglich, mindestens einen Teil der Man- io die Lichtquellen sequentiell angesteuert werden und die telfläche der Zahlenrollen 11 bis 13 mit einer thermoplasti- Lichtempfänger-Gruppe über Lichtleiter optisch an die einschen Schicht zu beschichten und die Markierungen 16 vor zelnen Zahlenrollen gekoppelt ist. Ferner können die Lichtoder nach der Applikation der thermoplastischen Schicht in quelle 18 und die Lichtempfänger 19 in einem mechanisch be-diese einzuprägen. Vorteilhaft werden die Markierungen 16 in wegbaren Abtastkopf eingebaut werden, der die Zahlenrollen eine thermoplastische Folie geprägt, die z.B. durch Kleben is 11 bis 13 nacheinander abtastet. Es ist auch möglich, mit ei-auf der Mantelfläche der Zahlenrollen 11 bis 13 befestigt wird nem einzigen, mechanisch bewegbaren Lichtempfänger zu arund diese ringförmig umschliesst. beiten, der in alle Winkelpositionen geführt wird, in denen ein

Die Fig. 2 stellt eine Zahlenrolle 21 mit einer solchen strei- durch die Markierungen 16 modifiziertes Lichtsignal zu er-

fenförmigen Folie 22 dar, die im Vergleich zur Breite der Zah- warten ist.

lenrolle 21 schmal ist und nur den einen zahlenfreien Rand 20 Die Abtastung kann periodisch durchgeführt und das Erder Mantelfläche bedeckt. Durch eine unterschiedliche gebnis in einem elektronischen Speicher des Signalverarbei-Schraffur ist in der Fig. 2 angedeutet, dass die einzelnen Mar- tungsgliedes 20 gespeichert werden. Dies gestattet den Einsatz kierungen 16 nicht identisch sind. Zur Erhöhung der Re- langsam arbeitender, preisgünstiger Bauteile, und die Abta-flexion kann der mit den Markierungen 16 versehene Oberflä- stung kann in einem beliebigen Takt durchgeführt werden, chenbereich oder die gesamte Oberfläche der Folie 22 mit ei- 25 der unabhängig ist vom Takt der Informationsausgabe am ner dünnen Metallschicht beschichtet sein. Ausgang des Signalverarbeitungsgliedes 20.

Die Fig. 3 zeigt eine Zahlenrolle 23 mit einer streifenför- Die Lichtquelle 18 und die Lichtempfänger 19 können für migen, transparenten Folie 24, welche etwa die gleiche Breite jede Zahlenrolle oder für das gesamte Zählwerk 10 zu einem wie die Zahlenrolle 23 aufweist und die mit den Zahlen 0 bis 9 festen Block zusammengebaut werden.

versehenen Zonen der Mantelfläche der Zahlenrolle 23 be- so Ist das Zählwerk 10 in einem plombierbaren Teil eines deckt. Jede der in die Folie 24 geprägten Markierungen 16 ist Messgerätes untergebracht, so wird die Abtasteinrichtung 17

jeweils zwischen zwei Zahlen angeordnet. Auch hier können vorteilhaft ausserhalb dieses plombierbaren Teils angeordnet,

die Markierungen 16 metallbeschichtet sein. so dass Manipulationen an der Abtasteinrichtung keine er-

In der Fig. 4 ist eine Zahlenrolle 25 gezeichnet, die sich neute Eichung des Messgerätes nach sich ziehen. Die optische von der Zahlenrolle 23 der Fig. 3 dadurch unterscheidet, dass 35 Kopplung zwischen dem Zählwerk 10 und der Abtasteinrich-

die in eine auf die Mantelfläche der Zahlenrolle 25 aufge- tung 17 erfolgt hierbei vorteilhaft über Lichtleiter.

brachte, transparente Folie 26 geprägten Markierungen 16 Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, die Abtastein-über den Zahlen 0 bis 9 angeordnet sind, die Zahlen also be- richtung in einem gesonderten Ablesegerät unterzubringen, decken. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die Zahlen die z.B. aus einem tragbaren Basisgerät und einem mit diesem praktisch die gesamte Mantelfläche der Zahlenrolle 25 bele- 40 über ein Kabel verbundenen Abtastkopf besteht. Zum Ablegen können, da die Markierungen 16 keinen Platz für sich all- sen des Zählwerkinhaltes wird die Abtasteinrichtung bzw. de-ein beanspruchen. Die Lesbarkeit der Zahlen wird durch die ren Abtastkopf auf das Messgerät gesetzt, wobei der Strahlen-Markierungen 16 kaum beeinträchtigt, da von der Oberfläche gang der Abtasteinrichtung vorzugsweise durch ein Zähl-der Folie 26 nur ein geringer Teil des auf die Zahlenrolle 25 werkfenster des Messgerätes führt.

einfallenden Lichtes reflektiert wird. Aus dem gleichen 4S

Grunde sind zwar auch die auf die Lichtempfänger 19 einfal- Die Vorteile der Erfindung lassen sich nun leicht erken-lenden Lichtsignale verhältnismässig schwach, was jedoch nen. Da es genügt, jeder Zahl der Zahlenrollen eine einzige eine zuverlässige photoelektrische Erkennung der Markierun- Markierung zuzuordnen, beanspruchen diese Markierungen gen 16 kaum erschwert. nur sehr wenig Platz, so dass das Zahlenbild durch die Mar-Als Lichtquelle 18 eignen sich z.B. Laserdioden, LED's 50 kierungen nicht gestört wird und bei bestehenden Zählwerkoder Glühlämpchen, die unmittelbar oder über Lichtleiter ei- konstruktionen weder die Breite der Zahlenrollen vergrössert nen Lichtstrahl auf die Markierungen 16 werfen. Vorteilhaft noch die Grösse der Zahlen verkleinert werden muss. Die einerfolgt die Beleuchtung intermittierend, so dass die Lebens- zelnen Markierungen können sehr klein gewählt werden, bei-dauer der eingesetzten Komponenten erhöht und mittels des spielsweise genügt ein Hologramm mit einer Fläche in der Auswertegliedes 20 eine durch einen Defekt oder eine betrü- 55 Grössenordnung von einem Quadratmillimeter. Im Vergleich gerische Manipulation verursachte Dauerbeleuchtung er- zu bekannten Lösungen, die mit reinen Reflexionsmarkierun-kannt werden kann. gen arbeiten, jedoch pro Zahl mindestens vier Plätze für eine Zur Detektion der durch die Markierungen 16 modifizier- Markierung benötigen, sind - gleiche Grösse der Markierun-ten Lichtstrahlen können z.B. Photodioden oder Phototransi- gen vorausgesetzt - die Anforderungen an die Justiergenauig-storen eingesetzt werden, die auf einem gemeinsamen Halblei- 60 keit etwa gleich gross. Bestehende Messgeräte oder Zählwerke terplättchen integriert sein können. Wie die Beleuchtung können ohne weiteres nachgerüstet werden, zumal es sogar kann auch die Detektion der Lichtstrahlen unmittelbar oder möglich ist, eine die Markierungen tragende Folie auf die über Lichtleiter erfolgen. Zahlenrollen aufzukleben.

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1 Blatt Zeichnungen