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Umdrehungszähler mit Vorwahl
Die Erfindung betrifft einen Umdrehungszähler mit Vorwahl, welcher nebst der Zählung der Umdre- hungen und der Anzeige des jeweiligenzählstandes die Möglichkeit bietet bei Erreichen eines voraus- gewählten Zählstands ein Steuersignal abzugeben. Bekannt sind schon mechanische Umdrehungszähler, elektromagnetische Impulszähler und vollelektronische Zähler.
Beim mechanischen Umdrehungszähler ist die maximal erreichbare Zählgeschwindigkeit durch die mechanische Arbeitsweise begrenzt. Von Vorteil ist jedoch die zwangsläufige und daher zuverlässige Zählung bei einfacher Konstruktion. Die rein mechanisch arbeitende einfache Vorwahl ist bekannt und baulich leicht durchführbar, während die mehrfache Vorwahl konstruktiv erhebliche Schwierigkeiten verursacht.
Beim elektromagnetischen Impulszähler werden die Ziffernrollen des Zählers mittels eines Elektromagneten, der von den zu zählenden Impulsen erregt wird, weitergeschaltet, weshalb ein Impulsgeber benötigt wird. Die nicht zwangsläufige Zählung kann bei schlechter Kontaktgabe des Impulsgebers zur Falschzählung führen. Elektrischerseits besteht der Vorteil der Fernzählung, mechanischerseits ist aber die maximal erreichbare Zählgeschwindigkeit begrenzt und das Vorwahlproblem gleich wie beim mechanischen Zähler.
Beim elektronischen Zähler gestattet die Abwesenheit bewegter Teile ausserordentlich hohe Zählgeschwindigkeiten ; die elektronischen Bestandteile sind jedoch teuer, und zudem ist die Zählgeschwindigkeit für viele technische Anwendungen unnötig hoch. Die Zählung ist nicht zwangsläufig und somit von der Zuverlässigkeit des Impulsgebers abhängig. Hingegen ist die Zuschaltbarkeit von Vorwahl-Einrichtungen unbeschränkt.
Mit der Erfindung wird angestrebt, die Zuverlässigkeit und Einfachheit des mechanischen Umdrehungszählers mit der Ausbaufähigkeit der elektronischen Vorwahl zu vereinigen. Dabei soll der mechanische Teil die Zählung der Umdrehungen und die Anzeige des jeweiligen Zählstands und der elektronische Teil die Aufnahme der Vorwahl-Zahlenwerte und die magnetostatische Feststellung bzw. Abgabe eines Steuersignals ermöglichen, sobald der Zählstand mit dem Vorwahlwert übereinstimmt.
Der erfindungsgemässe Umdrehungszähler mit Vorwanl zeichnet sich dadurch aus, dass zu jeder Ziffemrolle eines mechanischen Zählers wenigstens ein Paar zum magnetostatischen Zusammenwirken bestimmte Elemente vorgesehen sind, welche aus einem Permanentmagneten und einem magnetostatisch beeinflussbaren Glied eines elektrischen Stromkreises bestehen und von denen während des Zählbetriebes das eine Element in zwangsläufiger Drehverbindung mit der Zählerziffernrolle steht und mit Abstand von der Drehachse angeordnet ist, und das andere Element fest gehalten ist, wobei sich eines der beiden Elemente auf einem mit Ziffern versehenen Vorwahlorgan befindet, welches ausserhalb des Zählbetriebes um seine Drehachse herum auf eine gewünschte Ziffer einstellbar ist,
so dass bei Erreichen dieser Ziffer durch den Zählstand der Zählerziffernrolle das Zusammenwirken der beiden Elemente stattfindet.
Der Erfindungsgegenstand wird anschliessend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Fig. l ist eine schematische Ansicht eines Umdrehungszählers mit zwei Einstellgruppen für je eine
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Teiles des Umdrehungszählers.
Beim Umdrehungszähler Xi tch Fig. 1 sind auf der Zählerachse 10 fünf Ziffernrollen 11 gelagert, die von rechts nach links über Fortschaltorgane 12 in üblicher Weise einander weiterschalten. An jeder Ziffernrolle 11 ist ein Zahnrad 13 angebracht, das über ein Kronrad 14 eine senkrecht zur Zählerachse 10 angeordnete Welle 15 drehwinkelgleich treibt, auf welcher wenigstens eine Kreisscheibe 16, vorzugsweise aus Kunststoff, befestigt ist. In dieser Scheibe ist mit Abstand von der Wellenachse ein Permanentmagnet 17, z. B. Ferrit-Magnet, eingelassen, der an der einen Scheibenfläche 18 vorsteht. Mit geringem Zwischenraum ist gegenüber der Scheibenfläche 18 eine Vorwahlziffernrolle 19 koaxial um die Welle 15 herum drehbar angeordnet und zu diesem Zweck an einer Trägerwand 20 gelagert, welche von den fünf.
Wellen 15 unberührt durchquert wird und auf je einem zylindrischen } satz 20' die fünf zu einer ersten Vorwahlgruppe gehörenden Vorwahlrollen 19 in einer Reihe nebeneinander trägt.
An der der Scheibenfläche 18 zugekehrten Stirnseite der Vorwahlrolle 19 (Fig. 2) ist ein mit einer kleinen, nicht gezeigten Wicklung versehener Ferrit-Ringkern 21 so eingelassen, dass sich der mit der Kreisscheibe 16 drehende Magnet 17 nahe am Toroid 21 vorbeibewegt. DieVorwahlrolle 19 trägt, wiedie Zählerziffernrolle 11, auf ihrem Umfang die Ziffern 0 - 9 und ist zwischen nicht gezeigten Anschlägen von 0 bis 9 und zurück drehbar. d. h. um nicht mehr als eine Umdrehung.
Daher lassen sich die Anschlussdrähte derWicklung desToroids 21 in Form einer in einem ringförmigen Hohlraum 22 der Vorwahlrolle 19 freien Spirale 23 um die Welle 15 herumlegen und durch eine Bohrung 24 in der Wand 20 herausführen (Fig. 3), wodurch Anschlüsse über baulich und betrieblich weniger günstige Schleifringe vermieden werden können.
In gleicher Weise wie die erste Vorwahlgruppe ist am Ausführungsbeispiel eine zweite Vorwahlgruppe ausgebildet und können weitere Vorwahlgruppen vorgesehen sein. Da beim beschriebenen Umdrehungszähler und bei den zugeordnetenVorwahlorganen die erforderlichen drehbaren Bestandteile in Leichtbauart und die zugehörigen Permanentmagnete sehr klein ausgeführt werden können, lässt sich die maxima le Zählgeschwindigkeit des Umdrehungszählers gegenüber rein mechanischen Vorwahlzählern erhöhen.
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eingestellt worden ist und jederzeit ablesbar bleibt, wird dann Koinzidenz eintreten, wenn der Zählstand der Zählerziffernrollen 11 mit dem Vorwahlwert genau übereinstimmt.
Dieser beim laufenden Zähler nur momentan eintretende Koinzidenzzustand wird von der noch zu beschreibenden elektronischen Schaltung sofort festgestellt und verursacht die Auslösung eines elektrischen Ausgangssignals.
Im Koinzidenzzustand steht also dem Toroid 21 jeder Vorwahlrolle 19 der ersten Vorwahlgruppe ein Permanentmagnet 17 der drehenden Kreisscheiben 16 stellungsgleich gegenüber. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, sind die einfachen Wicklungen 25 der Toroide 21 jeder Vorwahlgruppe miteinander und mit der Wicklung 26 eines durch die Permanentmagnete 17 unbeeinflussbaren Ferrit-Ringes 27 in Serie in den Stromkreis eines Oszillators 28 geschaltet, welcher mit der Frequenz von z. B. 30 kHz schwingt.
Der als Koinzidenzring zu bezeichnende Ferrit-Ring 27, dessen Wicklung 26 im Vergleich zu den Wicklungen 25 der Toroide 21 nur wenige Windungen aufweist, wird elektromagnetisch durch den Oszillator 28 nur dam beeinflusst, um in einer zweiten Wicklung 29 ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn alle übrigen Toroide 21 der ersten Vorwahlgruppe durch Koinzidenz mit den zugeordneten Magneten 17 magnetostatisch beeinflusst sind.
Werden die Ferrit-Ringe 21 je in das Feld eines Permanentmagneten gebracht, so entsteht in ihnen eine örtliche Sättigung, was eine sehr starke Änderung ihres magnetischen Verhaltens und dabei eine Impedanzverminderung der Wicklung bewirkt. Die Spannung des Oszillators 28 genügt dann, den magnetischen Zustand des Koinzidenzringes umzukippen. Wäre auch nur einer der Ferrit-Ringe 21 ungesättigt, so wäre die Impedanz seiner Wicklung gross genug, um ein Kippen des Koinzidenzringes zu verhindern. Die rechteckförmige Hysteresis des Koinzidenzringes 27 bewirkt, dass derselbe entweder in seiner zweiten Wicklung ein volles Ausgangssignal oder überhaupt keines erzeugt, wodurch das genaue und saubere'Ansprechen gewährleistet wird.
Das Ausgangssignal gelangt von der zweiten Wicklung 29 des Koinzidenzringes über eine Verstärkerstufe 30, in eine nachgeschaltete monostabile Multivibratorstufe 31, welche ein zeitlich definiertes Signal erzeugt. Dieses Signal ist unabhängig von der Zählgeschwindigkeit des Umdrehungszählers bzw. der Dauer des Koinzidenzzustandes und betätigt über eineverstärkerstufe 32 ein Ausgangsrelais 33 (Fig. 5), welches irgendeinen vorbestimmten Steuervorgang einleitet.
Selbst wenn die Zählgeschwindigkeit des Umdrehungszählers 10'000 Ziffern/min erreicht, was für einen mechanischen Zähler bereits hoch ist, ist die Dauer des Koinzidenzzustandes immer noch so lang, dass vom Generator über 100 Impulse auf die Kippstufe gelangen, von denen jeder einzelne befähigt ist,
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die monostabile Kippstufe zu betätigen.
Die magnetostatische Feststellung der Koinzidenz und die elektronische Erzielung des Steuersignals erfolgt reibungsfrei, im Gegensatz zu Lösungen mit Kommutator oder Schleifringen. Auch bei den Vor- wahlorganen sind elektrische Schleifkontakte im Gegensatz zu Lösungen mit dekadischen Stufenschaltem vermieden. Daraus ergibt sich eine grösstmögliche Unempfindlichktit des beschriebenen Umdrehungszäh- lers mit Vorwahl gegen Kontaktkorrosion und Verschmutzung. Die Anzahl der Vorwahlgruppen ist nicht beschränkt und bedingt nur entsprechend verlängerte Wellen für die Kreisscheiben der Permanentmagnete.
Der beschriebene Umdrehungszähler kann im Gegensatz zu den übrigen elektronischen Zählern und den elektromagnetischen Impulszählern vor-und rückwärts zählen.
Bei einer Variante der Koinzidenzschaltung einer Vorwahlgruppe mit Permanentmagneten und Ferrit- Ringenkönnen die letzteren zwei voneinander getrennte Wicklungen tragen, wovon die einen Wicklungen mit dem Oszillator in Serie geschaltet sind und die andern Wicklungen nur dann keine Spannung abgeben. wenn Koinzidenz mit den zugeordneten Magneten vorliegt, was elektronisch erfasst wird und zur Auslösung eines Ausgangssignals führt.
In Abwandlung der beschriebenen Ausbildungsarten der Vorwahlvorrichtung können koaxial an jeder Zählerziffernrolle eine oder mehrere Vorwahlrollen nebeneinander oder beidseitig derselben angebracht sein, welche im Abstand von ihrer Drehachse je einen Permanentmagneten tragen, der z. B. in der Vorwahlrolle eingelassen ist und an ihren Umfang reicht. Diese Vorwahlrollen sind relativ zur Zählerziffemrolle um deren Drehachse herum ausserhalb des Zählbetriebes einstellbar und für den Zählbetrieb mit der Zählerziffernrolle in zwangsläufige Drehverbindung bringbar, damit während des Betriebes keine Ver- änderung der Vorwahlstellung eintreten kann. Im Vergleich zur Bezifferung der Zählerziffernrolle sind die Vorwahlrollen an ihrem Umfang im entgegengesetzten Umlaufsinn von 0 bis 9 beziffert.
Zu jedem Permanentmagneten ist diesem in der Koinzidenzlage radial gegenüber ein Ferrit-Toroid stationär angeord- net, dessen Wicklung in Serie mit den Wicklungen der übrigen der gleichen Vorwahlgruppe angehörenden Toroide in den Stromkreis der vorher beschriebenen Koinzidenzschaltung einbezogen ist. In gleicher Weise gehören die Toroide jeder weiteren Vorwahlgruppe jeweils einer Koinzidenzschaltung an.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umdrehungszähler mit Vorwahl, dadurch gekennzeichnet, dass zu jeder Ziffernrolle (11) eines mechanischen Zählers wenigstens ein Paar zum magnetostatischen Zusammenwirken bestimmte Elemente (17,21) vorgesehen sind, welche aus einem Permanentmagneten (17) und einem magnetostatisch beeinflussbaren Glied (21) eines elektrischen Stromkreises bestehen und von denen während des Zählbetriebes das eine Element in zwangsläufiger Drehverbindung mit der zugehörigen Zählerziffernrolle (11) steht und mit Abstand von der Drehachse (15) angeordnet ist und das andere Element festgehalten ist, wobei sich eines der beiden Elemente (17,21) auf einem mit Ziffern versehenen Vorwahlorgan (19) befindet, welches ausserhalb des Zählbetriebes um seine Drehachse (15) herum auf eine gewünschte Ziffer einstellbar ist,
so dass bei Erreichen dieser Ziffer durch den Zählstand der Zählerziffernrolle (11) das Zusammenwirken der beiden Elemente (17, 21) stattfindet.