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Tachometer einrichtung
Gegenstand der Erfindung ist eine Tachometereinrichtung zur fortwährenden Erzeugung einer Geschwindigkeitsgrösse, die jederzeit der momentanen Änderungsgeschwindigkeit einer Eingangsgrösse vorzeichen- und wertgetreu entspricht.
Das Erfindungsziel ist vor allem darin zu erblicken, eine Geschwindigkeitsgrösse zu erzeugen, die jederzeit genau der Veränderung der Eingangsgrösse während eines soeben abgelaufenen Zeitintervalles genau vorbestimmter Dauer entspricht und zur Weiterverwendung in einer automatischen Steuer-, Regeloder Rechenvorrichtung geeignet ist.
Erfindungsgemäss ist die Tachometereinrichtung gekennzeichnet durch a) einen Inkrementsignalgeber zur Erzeugung von Inkrementsignalen, deren jedes eine Veränderung der Eingangsgrösse um einen vorbestimmten Inkrementwert sowie das Vorzeichen des Änderungssinnes anzeigt, b) ein Verzögerungswerk zur zeitlichen Verzögerung der ihm zugeführten Inkrementsignale um einen vorbestimmten Zeitwert,
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und anderseits die verzögerten und vorzeichenumgekehrten Inkrementsignale zugeführt werden, welches Inkrementaddierwerk zur additiven Vereinigung der zugeführten Inkrementsignale auf einen Ausgang als Inkrementdifferenz ausgebildet ist, d) ein Integrierwerk zur vorzeichengerechten Integration der aus dem Ausgang des Inkrementaddierwerkes zugeführten Inkrementsignale.
Zur Veranschaulichung des Erfindungsprinzipes und zur Erläuterung von Ausführungsbeispielen dienen die Zeichnungen. Darin zeigen : Fig. l eine nicht erfindungsgemässe Einrichtung zur digitalen Anzeige einer stetig veränderlichen Eingangsgrösse Xa, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Eingangsgrösse Xa, Fig. 3 die Wirkungsweise des Inkrementsignalgebers IGx von Fig. 1, Fig. 4 die zeitliche Folge der Inkrementsignale auf den Ausgangsleitungen des Gebers IGx, Fig. 5 den zeitlichen Verlauf des Speicherinhaltes SI des Speicherwerkes SW von Fig. 1 und des am Speicherwerk angezeigten Wertes Xa, Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise eines Inkrementaddierwerkes im besonderen in der Einrichtung nach Fig. 7 und Fig. 7 ein Blockschema einer Einrichtung zur fortlaufenden Erzeugung
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Geschwin-Gemäss Fig. l wird die Eingangswelle We eines zweiphasigen Inkrementsignalgebers IGx in Ab- hängigkeit von einer zeitlich veränderlichen Eingangsgrösse Xa fortwährend verdreht, beispielsweise mit Hilfe eines Handrades H oder von einem Gebergerät aus, derart, dass der momentane Drehwinkel der Eingangswelle stets annähernd dem vorgegebenen Wert der Eingangsgrösse Xa entspricht, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist.
Der Inkrementsignalgeber IGx erzeugt auf seinen Ausgangsleitungen ao, bo für jede Veränderung der Eingangsgrösse Xa um einen vorbestimmten, klein zu wählenden Einheitswert I eine vorbestimmte Reihenfolge von Kombinationen-binärer Zustandsmöglichkeiten dieser Ausgangsleitungen.
In Fig. 3 sind die vier möglichen Zustandskombinationen K-,K.,K,,K der Ausgangsleitungen a, b des Ink1ementsignalgebers IGx aus Fig. l auf einem Kreis dargestellt. Dabei zeigt in jedem
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leitung keinen Strom bzw. keine elektrische Spannung führt, während das Zeichen L = "Ja" bedeutet, dass die betreffende Leitung Strom bzw. Spannung von vorbestimmtem Mindestwert führt.
Es ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass die Kombinationen stufenweise ineinander übergehen, wobei jeweils pro Übergang nur eine der beiden Leitungen ihren Zustand wechselt, u. zw. in eindeutiger Abhängigkeit vom Änderungssinn der Eingangsgrösse Xa. Wenn z. B. die Kombination K2 in die Kombination Kl übergeht, so heisst das, dass die Eingangsgrösse um 1/4 eines Einheitswertes I abgenommen hat. Jede vollständige Folge aller vier Kombinationen zeigt eine Veränderung der Eingangsgrösse um einen vollen Inkrementwert I an, wobei die Reihenfolge der vier Kombinationen bei negativem Änderungssinn der Eingangsgrösse umgekehrt ist als bei positivem Änderungssinn der Eingangsgrösse.
Fig. 4 zeigt ein der Fig. 2 entsprechendes Zeitdiagramm der Zustände der beiden Ausgangsleitungen aO, bo des Inkrementsignalgebers. Dabei sind durch Vorzeichen-oder + die durch den betreffenden Zustandswechsel angezeigten Teilveränderungen 1/4 der Eingangsgrösse Xa deutlich her-
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derzeit handelsüblich.
Die dem Digitalspeicherwerk SW zugeführten Inkrementsignale Ix auf den Ausgangsleitun- gen ao'bo des Inkrementsignalgebers IGx verändern den inneren Speicherinhalt dieses Speicherwerkes SW nach der Treppenkurve SI von Fig. 5.
Wenn auch irgendwelche Binär- oder Dezimalzähl- bzw. Speicherwerke zur vorzeichengerechten Zählung von Inkrementsignalen eines Inkrementsignalgebers verwendbar sind, so werden mit Vorteil Speicherwerke verwendet, wie sie in der älteren österr. Patentschrift Nr. 233869 der Patentinhaberin erstmals offenbart worden sind, weil diese sich dadurch auszeichnen, dass sie praktisch gegen Störimpulse
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werke arbeiten können.
Im Zeitdiagramm von Fig. 6 zeigt die Treppenkurve Xt den zeitlichen Verlauf einer Eingangsgrösse x = f (t) in quantisierter Form an, wobei nur die seitlich angeschriebenen Quantenwerte - I, 0, I, 21 usw., also Quantengrössen vom Wert I, gezählt werden, die aber in vier Zwischenwerten entsprechend der Darstellung in den Fig. 3 und 4 durchlaufen werden. Die Treppenkurve X zeigt
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beispielsweise 1-2 sec betragen kann. Die Treppenkurve Ax in Fig. 6 hat an allen Abszissenstellen t den Differenzwert Xt - Xt-r der beiden andern Treppenkurven.
Dieser Differenzwert kann durch additive Vereinigung der in Fig. 6 unten eingetragenen Inkrement- werte Ixt der Kurve X mit den bezüglich ihres Vorzeichens umgekehrten Inkrementwerten Ixt= der Kurve X und fortlaufende vorzeichengerechte Zählung der so erhaltenen Inkrementsum-
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Änderungsbetrag der Eingangsgrösse X während der jeweils eben abgelaufenen Verzögerungszeit vom Wert r quantitativ und vorzeichengerecht entspricht.
FürdreiZeitwertet0, t1,t2istdasinFig.6eingezeichnet,ZuradditivenVereinigungvongleichartigen zweiphasigen Inkrementsignalen zweier Inkrementsignalgeber auf einer einzigen Ausgangsleitung zuverschiedenenAnwendungszweckenkönnen nungemäss denfolgendenFiguren Inkrementaddierwerke IA verwendet werden, deren Wirkungsweise folgender Tabelle entspricht :
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Unter der Voraussetzung, dass die Zustände der beiden Eingangsklemmenpaare des Inkrementaddierwerkes mit A1, B1 bzw.
A2, B2 und die Ausgangsklemmenpaare mit Ag, Bg bezeichnet sind, muss die logische Schaltung im Innern des Inkrementaddierwerkes beispielsweise folgenden Bedingungen in Boole'scher Algebra genügen :
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Gleichwertig ist folgendes Gleichungspaar :
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Derartige logische Zusammenhänge lassen sich bekanntlich mit Relaisschaltungen oder Dioden-Torschaltungen realisieren. Solche Inkrementaddierwerke entsprechen in ihrer Wirkungsweise einem mechanischen Differential- bzw. Summierzahnradgetriebe mit zwei Eingangswellen, deren Drehbewegungen auf einer Ausgangswelle additiv bzw. subtraktiv vereinigt werden.
In der Tachometereinrichtung nach Fig. 7 verstellt die Eingangswelle We, deren Drehstellung je-
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signale IX (t) werden direkt dem einen Eingangsklemmenpaar eines Inkrementaddierwerkes IA und dem Eingangsklemmenpaar eines Verzögerungswerkes VW1 zugeführt. Letzteres ist in an sich bekann- ter Weise dazu bestimmt und ausgebildet, die ihm zugeführten Inkrementsignale während einer vorbestimmten bzw. auf einen gewünschten Wert einstellbaren Zeit T, beispielsweise 1-2'sec zu speichern und nach Ablauf dieser Speicherzeit r im übrigen unverändert an zwei Ausgangsleitungen a1, b1 weiterzuleiten. Es kann zu diesem Zweck einen endlosen, mit zwei Aufzeichnungsspuren versehenen Signalträger, z.
B. ein Magnetband, aufweisen, das mit konstanter Laufgeschwindigkeit von einer Aufzeichnungseinrichtung zu einer Wiedergabeeinrichtung und nachher an einer Löscheinrichtung vorbei zurück zur Aufzeichnungseinrichtung bewegt wird. Auch rein elektrische Signalverzögerungswerke sind be-
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zahl, angezeigt. Der Speicherinhalt Ax des Zählwerkes ZW entspricht also der Treppenkurve Ax in Fig. 6. Er stellt indirekt eine Geschwindigkeitsgrösse dar, weil er jederzeit vorzeichen- und grössenge-
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Als Zählwerk ZW wird mit Vorteil ein solches verwendet, wie es in der bereits erwähnten österr. Patentschrift Nr. 233869 offenbart worden ist. Mit Hilfe eines Digital-Analogwandlers bekannter Bauart liesse sich der digitale Speicherinhalt des Zählwerkes auch in eine Analoggrösse vom Wert Ax umwandeln, falls eine solche zur Steuerung eines Servomotors benötigt würde.
Eine andere Möglichkeit zur Integration der Inkrementsignale IAx am Ausgang des Inkrementaddierwerkes IA ist in Fig. 7 ebenfalls dargestellt.
Eine von einm Servomotor M#x angetriebene Ausgangswelle Wa verstellt einen zweiphasigen
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am Ausgang des Gebers IGx Inkrementsignale TAx*. die mit umgekehrtem Vorzeichen dem einen Eingangsklemmenpaar eines zweiten Inkrementaddierwerkes IA* zugeführt werden. Das andere Eingangsklemmenpaar des Inkrementaddierwerkes IA* ist direkt an den Ausgang des ersten Inkrementaddierwerkes IA angeschlossen.
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Ausgang von IA* erscheinen also Inkrementsignale lAAx = IAx-IAx*, die in einem Fehler-speicherwerk FSW vorzeichengerecht gezählt werden. Der Speicherinhalt des Fehlerspeicherwerkes FSW, dessen Aufbau- und Wirkungsweise dem Zählwerk ZW entsprechen kann, hat also jeweils den Wert ##x=#x-#x*.
Mit Hilfe eines geeigneten Digital-Analogwandlers DAW, wie er beispielsweise in der österr. Patentschrift Nr. 235971 offenbart worden ist, wird eine Analog-Steuerspan- nung UAAx für den Servomotor MAx erzeugt, der dazu bestimmt und ausgebildet ist, seine Ausgangswelle Wa stets im Sinne einer Reduktion des Speicherinhaltes Mx des Fehlerspeicherwerkes FSW auf den Wert Null zu verdrehen. Damit wird erreicht, dass die Drehstellung Ax der Wel-
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Charakteristik erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Tachometereinrichtung zur fortwährenden Erzeugung einer Geschwindigkeitsgrösse, die jederzeit der momentanen Änderungsgeschwindigkeit einer Eingangsgrösse vorzeichen-und wertgetreu entspricht, gekennzeichnet durch a) einen Inkrementsignalgeber (IGx) zur Erzeugung von Inkrementsignalen flx (t)], deren jedes eine Veränderung der Eingangsgrösse [x (t)] um einen vorbestimmten Inkrementwert (I) sowie das Vorzeichen des Änderungssinnes anzeigt, b) ein Verzögerungswerk (VW) zur zeitlichen Verzögerung der ihm zugeführten Inkrementsignale [Ix (t)] um einen vorbestimmten Zeitwert
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signale [-Ix (t- ?)] zugeführt werden,
welches Inkrementaddierwerk zur additiven Vereinigung der zugeführten Inkrementsignale auf einen Ausgang aa, b.) als Inkrementdifferenz (I. x) ausgebildet ist,
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