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Einrichtung zur selbsttätigen Extremwertauswahl von analogen Drucksignalen und zur Verarbeitung diskreter Signale
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Extremwertauswahl der Amplitude mehrerer beliebiger Signale und/oder zur Verarbeitung diskreter Signale.
Es sind Einrichtungen für die selbsttätige Extremwertauswahl von Drucksignalen bekannt, die nach dem Prinzip des Kraftvergleiches über fest eingespannte, elastische Membranen arbeiten. Durch jeweils eine in einem Gehäuse fest eingespannte Membran entstehen zwei Kammern. In eine der Kammern, die ein abgeschlossenes Volumen bildet, wird das Eingangssignal geleitet und über die Membran wird eine in der zweiten Kammer befindliche Düse oder ein Ventil angesteuert. Bei diesen Einrichtungen sind mehrere solcher Systeme hintereinander geschaltet und die mit den Düsen oder Ventilen versehenen Kammern sind über die Druckmittel führenden Leitungen miteinander verbunden. Je nach Schaltung der Düsen oder Ventile erfolgt eine Auswahl des Signals mit dem maximalen oder minimalen Druck.
Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, dass durch die Kopplung über das Druckmittel eine der Anzahl der Signale entsprechende Zahl von Düsen oder Ventilen benötigt werden. Dadurch steigt der bauliche Aufwand und die Störanfälligkeit durch Verschmutzung der Düsen oder Ventile.
Weiterhin sind Einrichtungen zur Verarbeitung diskreter Signale bekannt, bei denen die logische Funktion durch Kraftvergleich an starr miteinander verbundenen Membranen erfolgt. Es ist auch mög- lich, diskrete Signale ohne Zwischenschaltung von Membranen, nur durch bewegliche Teile wie Schieber, Kugeln od. dgl. in logischen Verknüpfungen zu verarbeiten. Ein Beispiel dafür ist das bekannte Doppelrückschlagventil, dass die logische Funktion ODER realisiert.
Der Nachteil dieser Einrichtungen besteht darin, dass die Kopplung der einzelnen Ein- und Ausgangssignale über Düsen oder Ventile erfolgt, die einen hohen baulichen Aufwand erfordern und der Verschmutzungsgefahr ausgesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Druckmitteln betriebene Einrichtung zur selbsttätigen Extremwertauswahl mehrerer beliebiger Signale und Einrichtungen zur Verarbeitung diskreter Signale zu schaffen, die es ermöglicht, dass die Kopplung der Signale direkt mechanisch erfolgt.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Auswahl der jeweils grössten oder kleinsten Amplitude der Eingangssignale und zur Verarbeitung der diskreten Signale als eine "ODER"-Verknüpfung oder zur Verarbeitung der diskreten Signale als eine"UND"-Verknüpfung in einemGrundkörper mehrere elastische Membranen oder Kolben übereinander frei beweglich angeordnet sind und über der obersten Membran oder dem obersten Kolben und zwischen den Membranen oder den Kolben die mit den Eingangssignalen beaufschlagten Kammern ausgebildet sind, wobei innerhalb der Kammern zwischen den Membranen oder Kolben einseitige Wirkverbindungen bestehen und die unterste Membran oder der unterste Kolben zur Betätigung von druckmittelbetriebenen, elektrischen, mechanischen oder optischen Signalwandlern mit mechanischem Eingang vorgesehen sind.
Die Erfindung wird an Hand von fünf Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnun-
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gen zeigen :
Fig. l eine Einrichtung zur Auswahl eines jeweils grössten Eingangssignals dreier Eingangssignale, Fig. 2 eine Einrichtung zur Auswahl eines jeweils kleinsten Eingangssignals dreier Eingangssignale, Fig. 3 eine Einrichtung zur Verarbeitung diskreter Signale als "ODER"- Verknüpfung, Fig. 4 eine Einrichtung zur Verarbeitung diskreter Signale als "UND"- Verknüpfung und Fig. 5 eine Einrichtung zur Verarbeitung diskreter Signale mittels beweglich angeordneter Kolben od. dgl.
Im Grundkörper 1 (Fig. l) sind drei gleich ausgebildete Membranen 2 angeordnet. An den Membranen 2 sind zur Kraftübertragung Stege 3, 4 und 5 angebracht. Zwischen den Membranen 2 werden die Kammern 6, 7 und 8 gebildet, die mit Signalen 9, 10 und 11 beaufschlagt werden können. Unterhalb des Steges 5 ist eine Düse 12, eine Drossel 13 und eine Druckleitung 14 vorgesehen. Das Ausgangssignal ist mit 15 bezeichnet.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende :
Die Signale 9, 10 und 11 gelangen in die Kammern 6, 7 und 8. Zur Erläuterung wird angenommen, dass das Signal 10 grösser ist als die Signale 9 oder 11. In diesem Falle legt sich der Steg 3 an die obere Gehäusewand an und der Steg 4 wirkt auf den Steg 5 mit einer dem Signal 10 entsprechenden Kraft, die durch eine dem Ausgangssignal 15 entsprechende Kraft kom- pensiert wird. Die Stege 4 und 5 sind hiebei als eine feste Verbindung zu betrachten. Das Ausgangssignal 15 entsteht durch die aus der Düse 12 und Drossel 13 bestehende Druckteilerschaltung, die von einer Druckleitung 14 gespeist wird.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1 beruht auf dem Prinzip des Kraftvergleiches an den Membranen 2. Ist z. B. der Druck in den Kammern 6 und 7 gleich Null, dann hängt der Ausgangsdruck nur noch vom Druck in der Kammer 8 ab und ist diesem immer gleich.
In der Ruhelage der Membranen 2, d. h. die Drücke in den Kammern 6, 7 und 8 sind gleich Null, liefert also der Ausgang 15 ebenfalls einen Druck Null, da die gesamte Luftmenge, die durch die Drossel 13 einströmt, durch die Düse 12 ungehindert in die Atmosphäre entweicht. In allen andern Stellungen schliesst der Steg 5 die Düse 12 so weit, bis der Ausgangsdruck 15 gleich dem grössten der Drücke in den Kammern 6, 7 oder 8 ist. Die Stege 3, 4 und 5 in Fig. l dienen dazu, dass sich die Membranen 2 nur bis zu einem festen Abstand nähern können, was den Längen der Stege entspricht. Die Stege dienen zur Kraftübertragung untereinander, aber nur in einer Richtung.
Die Membranen 2 können sich gegenseitig beliebig weit voneinander entfernen.
Im Grundkörper 16 (Fig. 2) befinden sich drei gleich ausgebildete Membranen 17, an denen die zur Kraftübertragung erforderlichen Stege 18, 19 und 20 sowie 21, 22 und 23 angebracht sind. Die Signale 24, 25 und 26 gelangen in die Kammern 27, 28 oder 29. Auch hier ist, wie im ersten Aus- führungsbeispiel, unterhalb des Steges 23 eine Düse 30, eine Drossel 31 und eine Druckleitung 32 vorgesehen. Das Ausgangssignal ist mit 33 bezeichnet.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 beruht ebenfalls wieder auf dem Prinzip des Kraftvergleiches an den Membranen 17. Die Drossel 31 und die Düse 30 bilden eine Druckteilerschaltung, wobei der Ausgang 33 an ein abgeschlossenes Volumen und die Düse 30 an die freie Atmosphäre geschaltet ist. Haben z. B. die Drücke in den Kammern 27 und 28 eine bestimmte Grö- sse, während in der Kammer 29 der Druck Null herrscht, dann wird auch der Ausgangsdruck den Druck Null annehmen. Die gesamte Luftmenge, die durch die Drossel 31 einströmt, kann in diesem Fal- le ungehindert durch die Düse 30 in die Atmosphäre entweichen. Die Stange 18, 19, 20, 21, 22 und 23 in Fig. 2 dienen nämlich dazu, dass sich die Membranen 17 nur bis zu einem festen Abstand voneinander entfernen können. Umgekehrt können sich aber die Membranen beliebig nähern.
(Um eine vollständige Berührung bei einer Annäherung der Membranen zu vermeiden, kann man im Gehäuse 16 sogenannte Anschläge anbringen).
Sind also alle Drücke in den Kammern 27, 28 und 29 verschieden von Null, dann schliesst der Steg 23 die Düse 30 soweit, bis der Ausgangsdruck 33 gleich dem kleinsten der Drücke in den Kammern 27, 28 und 29 ist.
Zur Erläuterung wird beispielsweise angenommen, dass das Signal 25 kleiner ist als die Signale 24 oder 26. Ist das der Fall, dann übt die durch das Signal 24 hervorgerufene Kraft auf den Steg 19 keine Wirkung aus, da die obere Membran beliebig weit nach unten ausgelenkt werden kann. Durch die entsprechend dem Signal 26 in der Kammer 29 ausgeübten Kräfte ist der Steg 22 als mit dem Steg 20 fest verbunden zu betrachten. Die durch das Signal 25 hervorgerufene Kraft wird durch die Verbindung der Stege 22 und 20 auf die untere Membran übertragen und dort durch die dem Ausgangssignal 33 entsprechende Kraft kompensiert. Das Ausgangssignal 33 entsteht durch die
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Düse 30 und Drossel 31 bestehende Druckteilerschaltung, die von der Druckleitung 32 gespeist wird.
Im Grundkörper 34 (Fig. 3) befinden sich drei gleich ausgebildete Membranen 35, an denen die zur Kraftübertragung erforderlichen Stege 36, 37 und 38 angebracht sind. Unterhalb des Steges 38 ist ein Signalwandler 39 angeordnet.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 3 beruht ebenfalls wieder auf dem Kraftvergleich an den
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nehmen können, ist zur Erzeugung des Ausgangssignales keine Druckteilerschaltung nötig. Vielmehr kann die mechanische Bewegung der Menbranstege direkt als Eingangsgrösse für den Signalwandler 39 dienen. Der Signalwandler 39 kann ein mit Druckmittel betriebener elektrischer, mechanischer oder optischer sein und er muss einen mechanischen Eingang besitzen. Zum besseren Verständnis stelle man sich diesen Signalwandler als einen einfachen Schalter vor, der in der Ruhelage ein 0-Signal und bei Betätigung ein L-Signal abgibt. Das L-Signal entsteht aber nur dann, wenn nach Fig. 3 in den Kammern 43, 44 oder 45 ein Eingangssignal anliegt. Die Einrichtung nach Fig. 3 arbeitet also unabhängig vom Signalwandler 39 als Einrichtung zur ODER-Verknüpfung.
Die Signale 40, 41 und 42 werden an die Kammern 43, 44 und 45 gelegt. Für eine Betätigung des Signalwandlers 39 ist es gleichgültig, ob die Grössen der Signale 40, 41 oder 42 einzeln oder in einer beliebigen Kombination wirken, wenn eine ODER- Verknüpfung erfolgen soll.
Im Grundkörper 47 (Fig. 4) befinden sich drei gleich ausgebildete Membranen 48, zwischen denen die zur Kraftübertragung erforderlichen Stege 49, 50 und 51 sowie 52, 53 und 54 angeordnet sind. Unter dem Steg 51 ist ein Signalwandler 62 vorgesehen.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende :
Die Signale 55, 56 und 57 werden an die Kammern 58, 59 und 60 angelegt. Entsprechend den Ausführungen zu Fig. 3 arbeitet die Einrichtung nach Fig. 4 wieder unabhängig vom Signalwandler 62 als Einrichtung zur UND-Verknüpfung. Der Signalwandler 62 wird nämlich nur und auch nur dann betätigt und liefert ein Ausgangssignal 61, wenn alle drei Kammern 58, 59 und 60 gleichzeitig mit Druck versehen werden.
Im Grundkörper 63 (Fig. 5) sind drei gleich ausgebildete bewegliche Kolben od. dgl. 64,65 und 66 angeordnet. An den Kolben befinden sich die Stege 67, 68 und 69. Unter dem Steg 69 ist ein Signalwandler 70 vorgesehen. Die Signale 71, 72 und 73 gelangen in die Kammer 74, 75 und 76. Das Ausgangssignal ist hiebei mit 77 bezeichnet.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung zur Verarbeitung diskreter Signale ist beispielsweise für eine ODER- Verknüpfung entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 gleichartig.