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Volumen-Messgerät für durch eine Abtastvorrichtung hindurchbewegte
Körper mit etwa kreisrundem Querschnitt, z. B. Baumstämme
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zu schaffen, das sehr genau und betriebssicher arbeitet und trotzdem einfach aufgebaut ist. Es soll sich darüber hinaus leicht eichen lassen und eine direkte m3 -Anzeige ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass das Quadrier-Potentiometer mit konstanter Gleichspannung gespeist ist, dass der Analog-Digitalwandler als Momentanwert-Spannungs- messer mit digitaler Speicherung ausgebildet ist, dass in an sich bekannter Weise ein Impulsgeber nach konstanten Längenabschnitten des durch die Abtastvorrichtung laufenden Körpers elektrische Impulse abgibt und dass diese Impulse extern den Analog-Digitalwandler jeweils starten. Auf diese Weise ist die am Potentiometer abgegriffene Spannung direkt dem Quadrat des Durchmessers proportional und dem
Analog-Digitalwandler wird diese Spannung als Analog-Wert zugeführt, während die Länge digital über den Impulsgeber erfasst wird. Für die Weiterverarbeitung der Signale wird dadurch eine höchst einfache
Bauweise erreicht.
Im Analog-Digitalwandler gelangt die vom Analog-Messwerk kommende Spannung über einen Abschwächer zu einem Messspannungs-Zerhacker. Der Impuls vom Impulsgeber wird zu einem monostabilen Multivibrator geführt, dessen Ausgangsimpuls sowohl zu einem Kompensations- zähler als auch zu einem bistabilen Multivibrator gelangt. Die Impulse eines Generators sind zu einer "und"-Verknüpfung und über eine "und"-Verknüpfung und einen Umkehrverstärker zu einer weiteren "und"-Verknüpfung und dem Messspannungs-Zerhacker geführt.
Die zerhackte Messspannung kommt über einen Verstärker, eine "oder"-Verknüpfung und einen Umkehrverstärker ebenfalls zu den "und"-Verknüpfungen, womit beim Anlegen beider Signale an der "und"-Verknüpfung ein
Schmitt-Trigger durchschaltet und über seine Rückführung zur "oder"-Verknüpfung während der Dauer eines Impulses des Generators unabhängig vom Ausgangssignal des Messspannungs-Zerhackers durchgeschaltet bleibt, solange der bistabile Multivibrator, dessen Rückschaltung über die "und"-Verknüpfung erfolgt, umgeschaltet ist. Die Impulse des Generators gelangen zum
Kompensationszähler und zu einem Speicherzähler.
Zwischen den Kompensationszähler und den Messspannungs-Zerhacker ist ein Stufenkompensator geschaltet und der Speicherzähler ist über einen monostabilen Multivibrator mit einem Anzeigezähler verbunden.
In besonders zweckmässiger Weise kann der Impulsgeber aus einer einen Schalter beaufschlagenden Geberscheibe bestehen, die über ein Anpassungsgetriebe mit einer Walze für den Durchlauf des Körpers verbunden ist. Die Geberscheibe kann als Nockenscheibe ausgebildet sein, also mechanisch auf den Schalter wirken, es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Scheibe mit Magneten besetzt ist und einen Schutzgaskontakt beaufschlagt.
Das im wesentlichen als Quadrier-Potentiometer ausgebildete Analog-Messwerk ist für den rauhen Betrieb bei Sägewerken zur Vermeidung von Verstaubungen und Verschmutzungen besonders geeignet, wenn die beiden Potentiometer zu einem Tandem-Potentiometer zusammengefasst sind, das mit einer Seilrolle gekuppelt ist, deren Seil die Durchmesseränderung überträgt. Zwemässig ist das Tandem-Potentiometer in einem Gehäuse abgekapselt und dieses Gehäuse ist an einem die Seilrolle umgebenden Gehäuse angeschlossen. Um Achsversetzungen auszugleichen, ist das Tandem-Potentiometer mit der Rolle mit einer flexiblen Kupplung verbunden, die Rolle selbst steht unter dem Einfluss einer Rückholfeder.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen Fig. l eine schematische Darstellung des Messgerätes mit dem Schaltbild des Analog-Digitalwandlers, Fig. 2 einen Querschnitt durch das Analog-Messwerk gemäss der Linie 11-11 in Fig. 3 und Fig. 3 eine Ansicht hiezu gemäss dem Pfeil III in Fig. 2.
Das Messgerät besteht im wesentlichen aus einem Impulsgeber --1--, einem Analog-Messwerk --2-- und einem Analog-Digitalwandler--3--. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. l wird das Messgerät eingesetzt bei einem Sägegatter. Das Volumen des durchlaufenden Baumstammes, also eines Körpers-4-, wird gemessen und unmittelbar in cm3 angezeigt. Der Körper --4--liegt auf einer Walze--5--auf, die in ihrer Höhenlage festgehalten ist und den Transport des Baumstammes übernimmt.
Darüber ist eine zweite Walze--6--angeordnet, die den Baumstamm auf die Walze --5-- aufpresst und gleichzeitig als Abtaster--7--benutzt wird, der entsprechend der Durchmesserveränderung des Körpers --4-- eine Bewegung in vertikaler Richtung durchführt.
Der Impulsgeber--l--ist mit der Walze--5--über ein nicht näher gezeigtes Anpassungsgetriebe gekuppelt, er besteht im wesentlichen aus einer hier als Nockenscheibe ausgebildeten Geberscheibe-8-, die über einen Hebel-9-einen Schalter-10-öffnet und schliesst. Die Bewegung des Körpers --4-- in Längsrichtung entspricht genau der Drehbewegung der Walze--5--und der Drehung der Geberscheibe--8--. Ein etwaiger Schlupf der Transporteinrichtung kann als konstante Grösse in der übersetzung des Anpassungsgetriebes berücksichtigt werden. Ergibt sich, dass der Schlupf einen Fehler unzulässiger Grösse verursacht, so wird
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die Längenmessung über ein anderes unbelastetes Rad od. dgl. vorgenommen.
Die Walze --5-- wird über einen Motor--11--angetrieben.
Die Höhenbewegung entsprechend der Durchmesseränderung des Körpers --4-- des Abtasters - wird auf zwei Potentiometer-12, 13-übertragen, die im wesentlichen das Analog-Messwerk --2-- abgeben, Bei der schematischen Darstellung in Fig. l sitzen an einer Stange --14-- in festem Abstand zwei Schleifer-15, 16-, die die Widerstände der Potentiometer --12, 13-abgreifen. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Schleifer bei beiden Potentiometern an der relativ gleichen Stelle angreifen. Dabei liegt am ersten Potentioeter --12-- eine konstante Gleichspannung und das zweite Potentiometer --13-- wird mit einer Spannung gespeist entsprechend
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abgetasteten Stelle X.
In der Praxis wird das Analog-Messwerk-2-in besonders vorteilhafter Weise, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ausgeführt. Die Potentiometer--12, 13--werden durch ein Tandem-Potentiometer
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-17-- wiedergegeben,--21-- stets in ihre Ausgangslage zurückgebracht wird. Diese Seilrolle --20-- ist über eine flexible Kupplung --22-- mit dem Tandem-Potentiometrer--17-- gekuppelt, sie wird gedreht durch ein Seil--23--, dessen Ende mit dem Abtaster --7-- verbunden ist. Die Seilrolle --20-- hat einen definierten Durchmesser, um die Längenänderung in eine angepasste Winkeländerung umzusetzen.
Die Lager der Rollenachse-24--, insbesondere aber das Tandem-Potentiometer-17--, sind gegen jede Verstaubung und Verschmutzung gesichert.
Der Analog-Digitalwandler--3--ist als extern startbarer Momentanwert-Spannungsmesser ausgebildet. Er besteht im wesentlichen aus einem Messspannungs-Zerhacker-25--, einem Generator --26--, einem Schmitt-Trigger--27--, einem Kompensationszähler--28--, einem Speicherzähler - und einem Stufenkompensator--30--.
Dem Messspannungs-Zerhacker--25--ist ein Abschwächer --31-- vorgeschaltet. neben einem Verstärker --32-- sind zwei Umkehrverstärker --33, 34--und weitere elektronische Bauelemente, wie drei"und"-Verknüpfungen --36, 36, 37--, eine "oder"-Verknüpfung --38--, ein bistabiler Multivibrator --39-- und zwei monostabile Multivibratoren--40, 41--vorgesehen. Die Verbindung der einzelnen Elemente ist dem Schaltbild in Fig. l zu entnehmen.
Die zweite Walze --6-- drückt den Köper --4-- auf die Walze-5-, die im gezeigten Beispiel zum Transport und gleichzeitig zur Längenmessung dient. Mit der walze --5-- dreht sich die Geberscheibe-8-, so dass der Schalter --10-- pro definierter Transportweglänge jeweils einen Impuls abgibt. Die Anzahl der vom Schalter --10-- ausgehenden Impulse gibt die Gesamtlänge des Körpers --4-- wieder, wobei der Durchmesser der Walze--5--, das Anpassungsgetriebe und die Einteilung auf der Geberscheibe --8-- so getroffen sind, dass z. B. einem Impuls die Länge von 0, 1 m
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01- ändert.
Wenn der Widerstand des zweiten Potentiometers --13-- minimal den 10fachen Ohmwert des Widerstandes des ersten Potentiometers--12--und der Eingangswiderstand des nachgeschalteten Analog-Digitalwandlers--3--minimal den 20fachen Ohmwert des Widerstandes des zweiten Potentiometers--13--hat, so ist der durch die Belastung der Potentiometer--12, 13- entstehende Messfehler gegenüber den Abtastfehlern vernachlässigbar klein.
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dass keine Messspannung an dem Verstärker --32-- anliegt, der als Impulsverstärker mit Störspannungsunterdrückung und Nadelimpulsausgang ausgebildet ist. Der Längenmessimpuls vom Schalter --10-- gelangt auf den monostabilen Multivibrator-40-.
Sein Ausgangsimpuls stellt den Kompensationszähler --28-- auf 000 und schaltet den bistabilen Multivibrator --39-- um. Damit gelangen vom Generator--26-- (zirka 10 kHz) Rechteckimpulse über die "und"-Verknüpfung
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--36-- an den Umkehrverstärker --33-- und von diesem an die"und"-Verknüpfung-37-und den Messspannungs-Zerhacker--25--. Die im Rhythmus der Generatorfrequenz zerhackte
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die"oder"-Verknüpfung--38-- und den Umdehrverstärker --34-- ebenfalls an die "und"-Verknüpfung --37--, Liegen beide Signale an dieser Verknüpfung-37-,
so schaltet der Schmitt-Trigger-27-durch. Dieser Schaltzustand wird durch die Rückführung über die "oder"-Verknüpfung unabhängig von der Form des Messspannungsimpulses während einer positiven Halbwelle der Generatorspannung aufrechterhalten, wobei die eventuell im Stufenkompensator-30-entstehenden Schaltspitzen ausgeschaltet werden, so dass das Steuersignal für den Kompensationszähler-28-und den Speicherzähler-29-immer eine definierte Form aufweist.
Die Recheckimpulse des Generators --4-- gelangen auf den Kompensationszähler --28-- und parallel dazu auf den Speicherzähler--29--, solange der bistabile
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die gleiche Grösse wie die Messspannung, so gibt der Zerhacker-25-keine Messspannungsimpulse positiver Polarität mehr ab und die folgende positive Halbwelle des Generators --26-- schaltet über die"und"-Verknüpfung-35-den bistabilen Multivibrator --39-- in seine Ruhelage zurück. Die Schaltung erfolgt also durch Phasengleichheit zwischen dem Generator- und Messspannungsimpuls. Damit gelangen keine weiteren Impulse mehr auf die Zähler--28 und 29--. Diese Vorgänge wiederholen sich nach jedem vom Schalter--10--abgegebenen Längenimpuls.
Nach einem jeden solchen Impuls steht also im nicht optisch ablesbaren Kompensationszähler-28-der jeweils erfasste
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arbeitenden Anzeigezähler--42--, der also in Ziffern unmittelbar den durch die Vorrichtung, z. B. das Sägegatter, hindurchgelaufenen Rauminhalt des Körpers-4-wiedergibt.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Messgerät mit handelsüblichen Elementen preisgünstig und mit übersichtlichem Aufbau hergestellt werden kann und wenig störanfällig ist, sich leicht eichen lässt und eine Direkt-Anzeige ermöglicht. Es arbeitet sehr genau bei beliebig grossem Durchmesserbereich. Der Messwert liegt am Ausgang des Analog-Digitalwandlers als Impulsreihe vor, das Messergebnis kann damit auf mehreren parallel geschalteten elektromechanischen Zählwerken angezeigt werden, so dass gleichzeitig eine Gesamtanzeige, eine Fernanzeige und eine getrennt löschbare Teilwertanzeige möglich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Volumen-Messgerät für durch eine Abtastvorrichtung hindurchbewegte Körper mit etwa kreisrundem Querschnitt, der sich über die Länge ändern kann, z. B. Baumstämme, mit einem als
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Quadrier-Potentiometer mit konstanter Gleichspannung gespeist ist, dass der Analog-Digitalwandler (3) als Momentanwert-Spannungsmesser mit digitaler Speicherung ausgebildet ist, dass in an sich bekannter Weise ein Impulsgeber nach konstanten Längenabschnitten des durch die Abtastvorrichtung laufenden Körpers (4) elektrische Impulse abgibt und dass diese Impulse extern den Analog-Digitalwandler (3) jeweils starten.
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