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Die Erfindung betrifft eine Anlage zur überwachung eines optischen Zeichenmelders, der einen von einem über eine Speiseleitung mit Energie versorgten Schrittschaltmotor angetriebenen Zeichenträger enthält, mit einer Kontrollsignalquelle, die in Abhängigkeit von der Stellung des Zeichenträgers ein Wechselstromsignal liefert, dessen Frequenz ein Mehrfaches der Frequenz der Speisespannung für den Antriebsmotor beträgt.
Bekannte Zeichenträger, die in ihrer Stellung von einem Zeichenmelder gesteuert werden, sind beispielsweise durch eine Trommel gebildet, die an ihrem Umfang mit nach der Art eines Buches umlegbaren Tafeln ausgestattet ist. Die Trommel wird z. B. durch einen Schrittschaltmotor über eine übersetzung derart angetrieben, dass sie bei jedem Schritt des Motors so weit verdreht wird, dass eine Tafel verschwenkt und damit ein neues Zeichen angezeigt wird. Die zur Bewegung des Schrittschaltmotors notwendigen, abwechselnd gepolten Impulse werden in einer Steuereinrichtung erzeugt und abgezählt.
Es besteht nun das Erfordernis, die durch die Zeichenmelder angezeigten Zeichen zu überwachen, da immer damit gerechnet werden muss, dass der Zeichenträger steckenbleibt oder eine kleinere als die der auf den Schrittschaltmotor abgegebenen Impulszahl entsprechende Zahl von Schritten ausführt. Steckengebliebene Zeichenträger können zwar bei Betrachtung, insbesondere wenn sie sich innerhalb einer Gruppe von Zeichenmeldern befinden, meist ohne grosse Mühe erkannt werden, da sie stehen bleiben. Andere Fehler können hingegen nur durch genauen Vergleich der Anzeige mit ihrem Sollwert erkannt werden, was insbesondere bei grossen Anlagen mit ständig wechselnden Anzeigen einen grossen Arbeitsaufwand verursacht.
In vielen Fällen ist diese überwachung ausserdem insofern nur erschwert durchführbar, weil die anzuzeigenden Angaben nicht anderweitig zusammenhängend festgehalten sind. Die überwachung wird oft auch noch durch Synchronisiereinrichtungen, welche mittels mechanischer Sperrung und Freigabe einen einmal falsch eingestellten Zeichenträger bei der nächsten Einstellung wieder in die richtige Stellung zu bringen versuchen, erschwert, da dadurch zeitweilig auftretende Fehler überhaupt nicht erkannt werden können.
Es sind Anzeigeanlagen bekannt, bei welchen in Abhängigkeit von der Stellung der Zeichenträger die Frequenz von Schwingkreisen kapazitiv oder induktiv beeinflusst wird, wobei durch überwachung der Frequenz der mit Hilfe dieser Schwingkreise erzeugten Signale die Stellung der einzelnen Zeichenmelder überprüft werden kann. Bei diesen bekannten Anlagen werden jedoch für die überwachung und Rückmeldung zwischen den
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grossen Aufwand verursacht. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Zeichenmelder einer Anzeigeanlage der beschriebenen Art derart auszubilden, dass ohne zusätzliche, die Zeichenmelder und die Steuereinrichtung verbindende Leitungen und ohne besondere Anschalteinrichtungen eine exakte und betriebssichere Rückmeldung und überwachung möglich ist.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass mit der Welle des Schrittschaltmotors ein Rotor gekoppelt ist, der entweder durch Eintauchen in einen Luftspalt die elektrischen Eigenschaften einer Spule verändert oder den beweglichen Teil eines Drehkondensators bildet oder im Zusammenwirken mit einem Permanentmagneten mindestens einen magnetfeldabhängigen Widerstand beeinflusst bzw. einen Schalter betätigt, wodurch die Impedanzen der frequenz- oder amplitudenbestimmenden Glieder der Kontrollsignalquelle geändert bzw. die Kontrollsignalquelle an oder abgeschaltet wird, und dass das Wechselstromsignal der Kontrollsignalquelle induktiv oder kapazitiv in die Speiseleitung für den Schrittschaltmotor eingekoppelt und über diese einer Überwachungseinrichtung zugeführt wird.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend an Hand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen : Die Fig. l und 2 einen optischen Zeichenmelder in Seitenansicht und in Draufsicht, Fig. 3 die zugehörige Anlage zur Überwachung dieses Zeichenmelders, die Fig. 4 bis 7 einige in dieser Anlage mögliche Varianten und die Fig. 8 und 9 eine Variante der Überwachungsanlage in Seitenansicht und in Draufsicht, jeweils im Schnitt.
Der in den Fig. l und 2 dargestellte Zeichenmelder mit einer Anlage zu dessen überwachung enthält eine Trommel--9--, die an ihrem Umfang mit einer geraden Anzahl von um je eine Achse verschwenkbar gelagerten Blättchen --10-- versehen ist. Bei Drehung der Trommel--9--in der Richtung des Pfeiles steigen diese Blättchen auf der inneren, dh. in den Zeichnungen rechten Seite des Zeichenmelders nach oben,
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--11-- zur Anlageaufgekeilt ist. Die übersetzungsverhältnisse sind derart gewählt, dass bei je einer halben Umdrehung des Ankers - -3-- die Trommel --9-- so weit gedreht wird, dass das an die Rückhaltekante --11-- anliegende Blättchen --10-- hinunterfällt und somit ein neues Zeichen angezeigt wird.
Der Schrittschaltmotor besitzt in bekannter Weise zwei stabile Stellungen. Sofern an seine Spule-1-
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eine Spannung mit einer bestimmten Polarität angelegt wird, nimmt er eine dieser beiden Stellungen ein. Somit sind den beiden Polaritäten bestimmte Stellungen zugeordnet. Zur Fortschaltung des Motors und damit der Trommel --9-- müssen somit an die Spule--1--des Schrittschaltmotors Impulse wechselnder Polarität angelegt werden. Auf Grund der gewählten übersetzung zwischen dem Schrittschaltmotor und der Trommel --9-- bewirkt somit jeder Polwechsel die Anzeige eines neuen Zeichens.
Die Anlage zur Überwachung der richtigen Stellung des Zeichenmelders enthält Spulen--12--, die auf einen Kern-14-, der einen Luftspalt --13-- aufweist, aufgebracht sind. Weiters sitzt auf der Welle --15-- des Schrittschaltmotors ein halbkreisförmiger Schirm--16--, welcher in der einen stabilen Stellung des Ankers--3--in den Luftspalt --13-- eingeschwenkt ist, während er sich in der andern, in den Fig. l und 2 dargestellten, stabilen Stellung vollständig ausserhalb des Luftspaltes --13-- befindet.
In Fig. 3 sind die im Zeichenmelder gemäss den Fig. l und 2 enthaltenen Teilen schematisch dargestellt und durch den elektrischen Überwachungskreis ergänzt. Die auf dem Kern-14-angeordneten Spulen-12- bilden zwei Wicklungen eines Wechselstromgenerators, der ausserdem einen Transistor --17-- und einen Kondensator --18-- enthält. Dieser Generator ist in konventioneller Art aufgebaut, könnte aber auch durch eine beliebige andere Schaltung gebildet sein. Die Frequenz des von ihm erzeugten Signals liegt in der Grössenordnung eines Mehrfachen der den Motor antreibenden Impulsfrequenz, vorzugsweise im Tonfrequenzbereich.
Der Ausgang des Generators führt über eine Leitung--21--auf eine Hilfswicklung --22-- des Motors, wodurch das vom Generator erzeugte Signal in die Hauptwicklung --1-- und damit in die Speiseleitung --19-- für den Schrittschaltmotor induktiv eingekoppelt wird.
Der Generator wird ebenfalls über die Leitung --19-- gespeist. Hiefür ist in der Zuleitung ein Zweiweg-Gleichrichter-20-vorgesehen, der an die Speiseleitung-19-, parallel zur Motorwicklung - -1--, angeschlossen ist, wodurch der Generator immer dann gespeist wird, wenn dem Schrittschaltmotor Fortschalteimpulse zugeführt werden.
Das vom Generator abgegebene Signal wird durch die Stellung des Schirmes --16-- beeinflusst. Diese
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--16-- aus- -12-- geändert, wodurch die vom Generator abgegebene Frequenz geändert wird. Soferne dagegen der Schirm--16--aus unmagnetischem, elektrisch gut leitendem Material gefertigt ist, werden bei dessen Eintauchen in den Luftspalt --13-- die Verluste der Spulen --12-- verändert, wodurch sich die Amplitude des Signals ändert. Im extremen, für die Praxis jedoch wichtigsten Fall sind die Verhältnisse derart gewählt, dass bei eingetauchtem Schirm der Generator nicht mehr schwingen kann.
Jeder Zustand des Generators entspricht somit einem der beiden stabilen Zustände des Ankers-3- und damit einer bestimmten Polarität des zuletzt auf den Schrittschaltmotor gegebenen Impulses. An Hand der Frequenz- bzw. Amplitudenänderungen der vom Generator erzeugten und über die Speiseleitung --19-- zu der nicht dargestellten Steuereinrichtung übermittelten Wechselstromsignale kann die Steuereinrichtung durch dauernde Überwachung der Bewegung des Motors die Stellung des Zeichenträgers feststellen. Dies wird dadurch ermöglicht, dass am Ende jedes an den Motor angelegten Fortschaltimpulses überprüft wird, ob das empfangene Wechselstromsignal der Polarität des betreffenden Impulses entspricht.
Ebenso kann dies auch durch Vergleich der Anzahl der auf den Motor gegebenen Impulse und der vom Generator erzeugten Wechsel des Signals erreicht werden. Die für diese Überprüfung notwendigen, mit der Steuereinrichtung zusammenhängenden Einrichtungen können aus allgemein bekannten Schaltelementen aufgebaut werden und sind daher, da sie mit der Erfindung nicht in direktem Zusammenhang stehen, nicht weiter beschrieben.
Fig. 4 zeigt die schematische Darstellung der mit der Erzeugung eines Wechselstromsignals und mit dessen Änderung im Zusammenhang stehenden Teile einer Variante der Uberwachungsanlage. Diese Schaltung enthält einen Wechselstromgenerator mit Wicklungen --42-- konstanter Induktivität, einen Kondensator-18'-- mit einer festen Kapazität und einen Transistor--17'--. Parallel zu diesem Kondensator--18'--ist ein Drehkondensator-23-geschaltet, dessen beweglicher Teil mit dem Anker --3-- verbunden ist. Somit wird durch Drehung des Ankers--3--die Frequenz des Generators verändert. Es bestehen damit ähnliche Verhältnisse wie beim vorher beschriebenen Beispiel.
Der Drehkondensator --23-- muss dabei nicht parallel zum festen Kondensator--18'-geschaltet sein, sondern kann auch als einzige frequenzbestimmende Kapazität dienen.
In Fig. 5, in welcher Teile einer Variante zu den Schaltungen gemäss den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, ist einem Kondensator --18"-- eine aus einem magnetfeldabhängigen Widerstand (Feldplatte)-25-und einem weiteren Kondensator--43--bestehende Serieschaltung parallel geschaltet. Der magnetfeldabhängige Widerstand --25-- weist die Eigenschaft auf, dass sein Widerstandswert wesentlich zunimmt, wenn er von einem Magnetfeld durchsetzt ist. Auf der Welle-15-des Ankers-3-sitzt eine Scheibe --26-- aus unmagnetischem Material, von der ein Dauermagnet --27-- getragen ist.
Die Lage des Magneten --27-- an der Scheibe --26-- ist auf die stabilen Lagen des Ankers --3-- derart abgestimmt, dass der Magnet - -27-- in einer der stabilen Lagen der Feldplatte --25-- gegenübersteht. Durch die dadurch auftretende Erhöhung des Widerstandswertes des magnetfeldabhängigen Widerstandes--25--wird die Wirkung des
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Kondensators wesentlich vermindert, so dass die Frequenz des Generators steigt. Das auf die Feldplatte-25-wirkende Magnetfeld kann dadurch verstärkt werden, dass ein Pfad für den magnetischen Rückschluss vorgesehen wird. Der magnetfeldabhängige Widerstand--25--kann auch derart in die Schaltung eingefügt werden, dass,
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erst dann einsetzen.
Fig. 6 zeigt die schematische Darstellung eines Zeichenmelders, bei welchem das über die Speiseleitung --19-- des Motors an die Steuereinrichtung abgegebene Signal nicht durch einen im Zeichenmelder enthaltenen Generator erzeugt, sondern über eine weitere Leitung --29-- von aussen zugeführt wird. In dieser Figur ist ausser den vorstehend erläuterten Teilen auch eine Synchronisiereinrichtung dargestellt. Diese Einrichtung dient dazu, den Zeichenträger in einer bestimmten Stellung, der Synchronisierstellung, anzuhalten, so dass er auf diese Weise von einer beliebigen Stellung vorerst in diese Synchronisierstellung gebracht werden kann, von wo aus er durch eine dem Motor zugeführte bestimmte Anzahl von Impulsen in eine bestimmte Stellung gesteuert werden kann.
Eine solche Synchronisiereinrichtung ist im allgemeinen auch bei einem Zeichenmelder gemäss den Fig. l bis 5 notwendig, wurde jedoch bisher nicht erläutert, da deren Kenntnis zum Verständnis der Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtungen nicht notwendig ist.
Die in Fig. 6 dargestellte Synchronisiereinrichtung enthält einen Elektromagneten --23'-- mit einem Anker-24--. An der nicht dargestellten, die Anzeigeblättchen tragenden Trommel, die sich um die Achse --37-- dreht, ist ein Stift --26'-- angebracht, in dessen Bahn --27'-- ein am Anker --24-- befestigter Winkelarm--28--einragt. Wird nun die Trommel über die aus den Zahnrädern--6, 7 und 8--bestehende übersetzung durch den Motor angetrieben, wird sie in derjenigen Stellung, in welcher der Stift--26'--auf den Winkelarm --28-- aufläuft, am Weiterdrehen gehindert und bleibt daher-unabhängig von weiteren auf den Schrittschaltmotor abgegebenen Impulsen-in dieser Synchronisierstellung stehen.
Das Weiterdrehen der Trommel ist erst dann möglich, wenn gleichzeitig mit einem auf die Leitung--19--abgegebenen Fortschaltimpuls mit richtiger Polarität der Elektromagnet --23'-- über die Leitung --29-- erregt und damit die Sperrung gelöst wird.
Die zur Zuführung der den Magneten --23'-- erregenden Gleichstromimpulse notwendige Leitung - ist hiebei auch zur Übertragung eines Wechselspannungssignals benutzt, dessen Frequenz ein Mehrfaches der zur Fortschaltung des Motors notwendigen Impulsfrequenz beträgt. Diese von der Steuereinrichtung mindestens während der Einstellung des Zeichenmelders an die Leitung--29--angelegte Wechselspannung kann infolge der Induktivität der Spule --23'-- nicht über diese Spule fliessen. Die Leitung - -29-- steht über einen Schutzrohrkontakt-30-und einen Kondensator --31-- mit der Hilfswicklung --22-- des Schrittschaltmotors in einer ausschliesslich für Wechselstrom durchlässigen Verbindung.
Sobald der Schutzrohrkontakt--30--geschlossen wird, wird die an die Leitung--29--gelegte Wechselspannung der Hilfswicklung --22-- zugeführt und induziert in der Antriebswicklung-1-des Motors eine Spannung, die über die Speiseleitung --19-- zurück zu der nicht dargestellten Steuereinrichtung gelangt. Durch öffnen und Schliessen des Schutzrohrkontaktes-30-wird somit die in der Leitung-19befindliche Wechselspannung in ihrer Amplitude moduliert. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, dass an Stelle einer induktiven Übertragung des Wechselstromsignals von der Leitung --29-- auf die Leitung-19auch eine kapazitive übertragung vorgesehen werden kann.
Der Schutzrohrkontakt--30--wird von einem fest angeordneten Dauermagneten --32-- gesteuert.
Infolge der Wirkung des auf der Motorachse-15-befestigten Schirmes-16-ist jedoch die Steuerung des Kontaktes --30-- durch den Magneten --32-- von der Stellung der Motorachse abhängig. In der einen stabilen Stellung des Motorankers --3-- befindet sich der Schirm --16-- zwischen dem Magneten-32- und dem Schutzrohrkontakt-30--, so dass der Magnet nicht auf den Kontakt einwirken kann und dieser daher geöffnet ist. Hingegen ist in der andern stabilen Stellung des Ankers, wenn der Schirm --16-- diese Einwirkung nicht verhindert, der Kontakt geschlossen.
Somit kann durch das Vorhandensein oder Ausbleiben der Wechselspannung in der Leitung--19--durch die Steuereinrichtung festgestellt werden, in welcher Stellung sich der Anker-3-des Motors befindet.
In einem Zeichenmelder, welchem gemäss Fig. 6 die Wechselspannung über eine gesonderte Leitung zugeführt wird, kann diese Spannung auch auf verschiedene andere als die beschriebene Art an die Leitung - angelegt und bzw. von dieser getrennt werden. Fig. 7 zeigt als Beispiel für eine solche An- und Abschaltemöglichkeit wieder die den Dauermagneten-27-tragende Scheibe-26-aus unmagnetischem Material gemäss Fig. 5. Soferne sich der Magnet --27-- in der gezeichneten Stellung befindet, wirkt er auf den bestehenden Schutzrohrkontakt-30-ein, so dass der Kontakt geschlossen ist. In der andern Stellung des Motorankers--3--und damit der Scheibe--26--ist hingegen der Kontakt geöffnet.
In den bisherigen Ausführungsbeispielen wurde immer ein zweipoliger Schrittschaltmotor erläutert. Es ist jedoch klar, dass die Erfindung auch bei Schrittschaltmotoren mit mehr als zwei Polen angewendet werden kann. Die übersetzungsverhältnisse werden-wie bei den zweipoligen Motoren-auch dort derart gewählt, dass jeder Schritt des Motors, der durch einen Polaritätswechsel des Stromes in dessen Spule ausgeführt wird, die Anzeige eines neuen Zeichens bewirkt. Wird ein Motor mit mehr als zwei Polen verwendet, so muss entweder die Anzahl
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der Flügel des Schirmes-16- (Fig. l, 2,3 oder 6) oder bei Verwendung einer einen Dauermagneten tragenden Scheibe--26-- (Fig. 5 oder 7) die Anzahl der Magnete auf einen Wert festgesetzt werden, die der halben Anzahl der Pole des Motors entspricht.
An Stelle einer Scheibe mit mehreren Dauermagneten kann auch ein sternförmiger Dauermagnet oder ein scheibenförmiger, vollständig aus magnetischem Material bestehender Magnet mit aufmagnetisierten Polen verwendet werden. Ebenso kann auch der Drehkondensator gemäss Fig. 4 durch passende Formgebung an Schrittschaltmotoren mit mehr als zwei Polen angepasst werden.
Die vorstehend beschriebenen Rückmeldeeinrichtungen dienten lediglich der Rückmeldung der Stellungen des Schrittschaltmotors. Wie vorstehend dargelegt, kann auf diese Weise die Stellung des Zeichenträgers nur indirekt aus der überwachung der Bewegung des Motors abgeleitet werden. Eine erfindungsgemässe Anlage kann aber auch dazu dienen, jede Stellung des Zeichenmelders direkt zu der Steuereinrichtung zurückzumelden, ohne dass es notwendig ist, den Weg zu überwachen, auf dem diese Stellung erreicht wurde. Die der überwachung dienenden Einrichtungen müssen dann nicht mehr die Stellung der Motorachse sondern diejenige der Achse --37-- des Zeichenträgers zurückmelden, wozu sich am besten eine auf einem Binärcode aufgebaute Einrichtung eignet.
Vorteilhafterweise werden dabei zur übermittlung der verschiedenen Stellungen der Codezeichen verschiedene Frequenzen verwendet.
Jedes einer Binärstelle entsprechende Obermittlungskriterium kann im Prinzip nach Art der bereits beschriebenen, ebenfalls auf einer binären Grundlage beruhenden Rückmeldeeinrichtungen erzeugt und beeinflusst werden. Die den verschiedenen Stellungen zugeordneten Frequenzen, welche gleichzeitig benötigt werden, können somit auch in diesem Fall entweder von in jedem Zeichenmelder angeordneten Tongeneratoren erzeugt oder von aussen zugeführt und im Zeichenmelder lediglich geschaltet werden. Im letztgenannten Fall können die verschiedenen Frequenzen entweder je auf einer besonderen Leitung oder wie bei den bisher beschriebenen Beispielen über eine einzige Leitung zugeführt werden, wobei jedoch pro Frequenz und pro Zeichenmelder ein Filter notwendig ist.
Die Fig. 8 und 9 zeigen als Teil eines Ausführungsbeispiels einer solchen Rückmeldeeinrichtung die zugehörige Codiereinrichtung, welche unter Verwendung von magnetfeldabhängigen Widerständen aufgebaut ist.
Auf einer feststehenden platte --34-- aus magnetischem Material sind fünf magnetfeldabhängige Widerstände - befestigt. An dem in den Zeichnungen unteren Ende der platte --34-- trägt diese einen Dauermagneten-36-, wobei dessen Nordpol an die Platte anliegt. Der Südpol des Magneten ist der Achse - -37-- des Zeichenträgers zugewendet, deren Drehung dank eines Luftspaltes --40-- nicht behindert wird. Auf die Achse--37--ist eine Codescheibe--38--aus magnetischem Material aufgekeilt, welche nach einem Binärcode angeordnete Vorsprünge --39-- aufweist. Die Anordnung der Vorsprünge ist auch aus Fig. 9 ersichtlich.
Da binäre Codescheiben für Lichtabtastung im Zusammenhang mit Analog-Digitalwandlern allgemein bekannt sind, wird auf deren genaue Darstellung und Erläuterung verzichtet.
Da, wie bereits erwähnt, die platte --34-- mit dem Nordpol des Dauermagneten --36-- und die Codescheibe --38-- über den Luftspalt --40-- mit seinem Südpol in Verbindung steht, schliesst sich der magnetische Kreis über die Codescheibe-38-und die Platte-34--. Auf Grund der Vorsprünge--39--
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--35-- instärkeren Magnetfeld als die übrigen und wird deren Leitfähigkeit herabgesetzt.
Die Ausdehnung der magnetfeldabhängigen Widerstände --35-- in der Richtung der Drehbewegung ist der entsprechenden kleinsten Ausdehnung der Vorsprünge --39-- angepasst, so dass zu jedem vom Zeichenmelder angezeigten Zeichen durch die gegenüberliegenden Vorsprünge eine andere Kombination von magnetfeldabhängigen Widerständen gesteuert wird. Weiters befindet sich jeder der Widerstände in der Schaltung je eines Wechselstromgenerators, der nur dann schwingen kann, wenn sich der ihm zugeordnete magnetfeldabhängige Widerstand im niederohmigen Zustand befindet. Die fünf Generatoren erzeugen unterschiedliche Frequenzen, welche gemeinsam an die Speiseleitung des betreffenden Schrittschaltmotors angelegt werden.
Durch Aussieben der verschiedenen Frequenzen ist es dann der Steuereinrichtung möglich, die gesendete Kombination und damit die Stellung des betreffenden Zeichenmelders eindeutig festzustellen.
An Stelle einer An- und Abschaltung der Generatoren und an Stelle von magnetfeldabhängigen Widerständen können-wie schon früher ausgeführt - sämtliche für die übertragung der Motorstellung beschriebenen Varianten grundsätzlich ebenfalls für die binär codierte übertragung der Stellung des Zeichenträgers angewendet werden.
Zeichenmelder mit Einrichtungen zur codierten und eindeutigen Kennzeichnung der Stellung ihres Zeichenträgers bieten den Vorteil, dass bei ihnen auf eine Synchronsiereinrichtung verzichtet werden kann.
Hiedurch können sie schneller eingestellt werden, da es lediglich notwendig ist, auf jeden Zeichenmelder so lange Impulse zu geben, bis seine Stellung mit der gewünschten Stellung übereinstimmt. Dies ist nach spätestens einer vollen Umdrehung des Zeichenträgers der Fall, gegenüber bis zu zwei Umdrehungen, welche mittels einer Synchronisiereinrichtung eingestellte Zeichenmelder ausführen müssen.
Da für die Speisung und die Übermittlung der Uberwachungssignale ausschliesslich Leitungen benutzt werden, welche ohnehin zum Betrieb des betreffenden Zeichenmelders vorhanden sein müssen, werden somit ausser den zur wahlweisen Anschaltung der Zeichenmelder an die Steuereinrichtung ohnehin notwendigen
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Anschaltorganen keine zusätzlichen Einrichtungen und Leitungen benötigt. Dies erlaubt es, in einem bestehenden System durch Auswechseln der Zeichenmelder und durch Ergänzung der Steuereinrichtung nachträglich eine Oberwachung des Zeichenmelders zu erzielen, ohne dass die sonstigen Installationen geändert zu werden brauchen.
Mit den beschriebenen Beispielen sind die Möglichkeiten der Anwendung der Erfindung nicht erschöpft. So sind insbesonders Steuerungen der Rückmeldesignale durch Licht möglich. Die Rückmeldesignale müssen auch nicht im Tonfrequenzbereich liegen, sondern es kann die Verwendung höherer Frequenzen wegen der einfachen Filterung und wegen der kleinen dazu aufzuwendenden Schaltelemente Vorteile bieten. Die Erfmdung ist auch nicht an Zeichenmelder mit an Trommeln befestigten Blättchen gebunden, sondern eignet sich auch für andere Arten bekannter mechanisch bewegter Zeichenmelder.
PATENT ANSPRüCHE :
1. Anlage zur überwachung eines optischen Zeichenmelders, der einen von einem über eine Speiseleitung mit Energie versorgten Schrittschaltmotor angetriebenen Zeichenträger enthält, mit einer Kontrollsignalquelle, die in Abhängigkeit von der Stellung des Zeichenträgers ein Wechselstromsignal liefert, dessen Frequenz ein Mehrfaches der Frequenz der Speisespannung für den Antriebsmotor beträgt, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, dass mit der Welle (15) des Schrittschaltmotors ein Rotor (16,26, 38) gekoppelt ist, der entweder durch Eintauchen in einen Luftspalt (13) die elektrischen Eigenschaften einer Spule (12) verändert oder den beweglichen Teil eines Drehkondensators (23) bildet oder im Zusammenwirken mit einem Permanentmagneten (27)
mindestens einen magnetfeldabhängigen Widerstand (25,35) beeinflusst bzw. einen Schalter (30) betätigt, wodurch die Impedanzen der frequenz- oder amplitudenbestimmenden Glieder der Kontrollsignalquelle geändert bzw. die Kontrollsignalquelle an oder abgeschaltet wird, und dass das Wechselstromsignal der Kontrollsignalquelle
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The invention relates to a system for monitoring an optical sign detector, which contains a sign carrier driven by a stepper motor supplied with energy via a feed line, with a control signal source which, depending on the position of the sign carrier, supplies an alternating current signal whose frequency is a multiple of the frequency of the supply voltage for the drive motor is.
Known sign carriers, which are controlled in their position by a sign detector, are formed, for example, by a drum which is equipped on its circumference with panels that can be folded over like a book. The drum is z. B. driven by a stepping motor via a translation in such a way that it is rotated so far with each step of the motor that a panel is pivoted and a new character is displayed. The alternately polarized pulses required to move the stepping motor are generated and counted in a control device.
There is now the need to monitor the characters displayed by the signaling device, since it must always be expected that the character carrier will get stuck or that it will take a smaller number of steps than the number of steps emitted by the pulse motor. Sign carriers that have got stuck can usually be recognized without great effort when looking at them, especially if they are located within a group of sign indicators, since they stop. Other errors, on the other hand, can only be recognized by a precise comparison of the display with its nominal value, which causes a lot of work, especially in large systems with constantly changing displays.
In many cases, this monitoring is also difficult to carry out because the information to be displayed is not otherwise recorded in a coherent manner. Monitoring is often made more difficult by synchronizing devices which, by means of mechanical locking and unlocking, try to bring a once incorrectly set character carrier back into the correct position the next time it is set, since this means that intermittent errors cannot be detected at all.
There are display systems known in which the frequency of resonant circuits is capacitively or inductively influenced depending on the position of the symbol carrier, the position of the individual signal indicators can be checked by monitoring the frequency of the signals generated with the aid of these resonant circuits. In these known systems, however, for monitoring and feedback between the
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causes great effort. The invention is therefore based on the object of designing the signal indicators of a display system of the type described in such a way that precise and reliable feedback and monitoring is possible without additional lines connecting the signal indicators and the control device and without special connection devices.
This is achieved according to the invention in that a rotor is coupled to the shaft of the stepping motor, which either changes the electrical properties of a coil by dipping into an air gap or forms the movable part of a rotary capacitor or, in cooperation with a permanent magnet, influences or influences at least one magnetic field-dependent resistance. actuates a switch, whereby the impedances of the frequency or amplitude-determining elements of the control signal source are changed or the control signal source is switched on or off, and that the alternating current signal of the control signal source is inductively or capacitively coupled into the feed line for the stepping motor and fed via this to a monitoring device.
The subject matter of the invention is explained below using several exemplary embodiments shown in the drawings. 1 and 2 show an optical sign detector in a side view and in a top view, FIG. 3 shows the associated system for monitoring this sign detector, FIGS. 4 to 7 show some possible variants in this system and FIGS. 8 and 9 show a variant of the monitoring system in side view and top view, each in section.
The signal indicator shown in FIGS. 1 and 2 with a system for monitoring it contains a drum - 9 - which is provided on its circumference with an even number of leaves - 10 - which are pivotably mounted about an axis. When the drum - 9 - is rotated in the direction of the arrow, these leaflets rise on the inner, ie. in the drawings on the right side of the sign detector upwards,
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--11-- is wedged towards the system. The transmission ratios are chosen in such a way that every half turn of the armature - -3-- the drum --9-- is turned so far that the leaflet --10-- lying on the retaining edge --11-- falls down and thus a new character is displayed.
The stepping motor has two stable positions in a known manner. If on its coil 1-
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a voltage with a certain polarity is applied, it assumes one of these two positions. Thus, the two polarities are assigned certain positions. To switch the motor and thus the drum --9--, pulses of alternating polarity must be applied to the coil - 1 - of the stepping motor. Due to the selected translation between the stepping motor and the drum --9-- every change of polarity causes a new character to be displayed.
The system for monitoring the correct position of the signal detector contains coils - 12 - which are attached to a core-14- which has an air gap --13--. Furthermore, on the shaft --15-- of the stepping motor, there is a semicircular screen - 16--, which in one stable position of the armature - 3 - is swiveled into the air gap --13-- while it is in the Another stable position shown in Figs. 1 and 2 is completely outside the air gap --13--.
In Fig. 3 the parts contained in the indicator according to Figs. 1 and 2 are shown schematically and supplemented by the electrical monitoring circuit. The coils -12- arranged on the core -14- form two windings of an alternating current generator, which also contains a transistor -17- and a capacitor -18-. This generator is constructed in a conventional manner, but could also be formed by any other circuit. The frequency of the signal generated by it is in the order of magnitude of a multiple of the pulse frequency driving the motor, preferably in the audio frequency range.
The output of the generator leads via a line - 21 - to an auxiliary winding --22-- of the motor, whereby the signal generated by the generator is fed into the main winding --1-- and thus into the feed line --19-- for the Stepping motor is inductively coupled.
The generator is also fed via line --19--. For this purpose, a two-way rectifier -20- is provided in the supply line, which is connected to the supply line -19-, parallel to the motor winding - -1--, whereby the generator is always fed when incremental pulses are supplied to the stepping motor.
The signal given by the generator is influenced by the position of the screen --16--. This
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--16-- off- -12-- changed, which changes the frequency delivered by the generator. If, on the other hand, the screen - 16 - is made of non-magnetic, electrically conductive material, when it is immersed in the air gap --13-- the losses of the coils --12-- are changed, which changes the amplitude of the signal. In the extreme, but most important case for practice, the conditions are chosen so that the generator can no longer oscillate when the screen is immersed.
Each state of the generator thus corresponds to one of the two stable states of armature-3 and thus to a certain polarity of the last pulse given to the stepping motor. On the basis of the frequency or amplitude changes of the alternating current signals generated by the generator and transmitted via the feed line --19-- to the control device (not shown), the control device can determine the position of the character carrier by continuously monitoring the movement of the motor. This is made possible by checking at the end of each incremental pulse applied to the motor whether the received alternating current signal corresponds to the polarity of the pulse concerned.
This can also be achieved by comparing the number of pulses given to the motor and the changes in the signal generated by the generator. The devices associated with the control device which are necessary for this check can be constructed from generally known switching elements and are therefore not described further since they are not directly related to the invention.
4 shows the schematic representation of the parts of a variant of the monitoring system associated with the generation of an alternating current signal and with its change. This circuit contains an alternator with windings --42-- of constant inductance, a capacitor - 18 '- with a fixed capacitance and a transistor - 17' -. In parallel with this capacitor - 18 '- is a variable capacitor -23-connected, the movable part of which is connected to the armature --3--. Thus, by turning the armature - 3 - the frequency of the generator is changed. There are thus similar conditions as in the example described above.
The variable capacitor --23-- does not have to be connected in parallel to the fixed capacitor - 18 ', but can also serve as the only frequency-determining capacitance.
In FIG. 5, in which parts of a variant of the circuits according to FIGS. 3 and 4 are shown, a capacitor --18 "- one of a magnetic field-dependent resistor (field plate) --25 - and a further capacitor - 43 - Existing series circuit connected in parallel. The magnetic field-dependent resistor --25 - has the property that its resistance value increases significantly when it is penetrated by a magnetic field. On the shaft-15-of the armature-3-there is a disk - 26-- made of non-magnetic material with a permanent magnet --27-- carried.
The position of the magnet --27-- on the disk --26-- is matched to the stable positions of the armature --3-- so that the magnet - -27-- is in one of the stable positions of the field plate --25 - faces. Due to the resulting increase in the resistance value of the magnetic field-dependent resistor - 25 - the effect of the
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Capacitor is significantly reduced, so that the frequency of the generator increases. The magnetic field acting on the field plate 25 can be strengthened by providing a path for the magnetic return path. The magnetic field-dependent resistor - 25 - can also be inserted into the circuit in such a way that,
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only then start.
Fig. 6 shows the schematic representation of a signal detector, in which the signal sent to the control device via the feed line --19-- of the motor is not generated by a generator contained in the signal detector, but is supplied from the outside via a further line --29-- becomes. In addition to the parts explained above, this figure also shows a synchronizing device. This device is used to stop the character carrier in a certain position, the synchronizing position, so that it can initially be brought into this synchronizing position in this way from any position, from where it is converted into a synchronizing position by a certain number of pulses supplied to the motor specific position can be controlled.
Such a synchronization device is generally also necessary in the case of a signal indicator according to FIGS. 1 to 5, but has not yet been explained since knowledge of it is not necessary to understand the operation of the described devices.
The synchronizing device shown in Fig. 6 contains an electromagnet --23 '- with an armature -24-. A pin --26 '- is attached to the drum, not shown, which carries the indicator sheets and rotates around the axis --37--, in its path --27' - a pin --24-- attached angle arm - 28 - protrudes. If the drum is now driven by the motor via the transmission consisting of the gears - 6, 7 and 8 -, it is in the position in which the pin - 26 '- runs onto the angle arm - 28 - , is prevented from further turning and therefore remains in this synchronizing position - regardless of further pulses emitted to the stepping motor.
The drum can only continue to rotate if, at the same time as an incremental pulse with the correct polarity sent to the line - 19 -, the electromagnet --23 '- is excited via the line --29 - and the block is released.
The line required to supply the direct current pulses that excite the magnet --23 '- is also used to transmit an alternating voltage signal, the frequency of which is a multiple of the pulse frequency required to advance the motor. This alternating voltage applied to the line - 29 - by the control device at least during the setting of the signal detector cannot flow through this coil due to the inductance of the coil --23 '-. The line - -29-- is connected via a protective tube contact -30- and a capacitor --31-- with the auxiliary winding --22-- of the stepping motor in a connection that is only permeable to alternating current.
As soon as the protective tube contact - 30 - is closed, the alternating voltage applied to the line - 29 - is fed to the auxiliary winding --22 - and induces a voltage in the drive winding-1 - of the motor, which via the feed line - 19-- comes back to the control device, not shown. By opening and closing the protective tube contact -30-, the amplitude of the alternating voltage in the line -19 is modulated. It should be mentioned in this context that instead of inductive transmission of the alternating current signal from line -29- to line -19, capacitive transmission can also be provided.
The protective tube contact - 30 - is controlled by a fixed permanent magnet --32--.
Due to the effect of the screen-16-attached to the motor-axis-15-the control of the contact -30- by the magnet -32- is dependent on the position of the motor axis. In the one stable position of the motor armature --3--, the shield --16-- is located between the magnet-32- and the protective tube contact-30-- so that the magnet cannot act on the contact and it is therefore open . On the other hand, in the other stable position of the armature, if the screen does not prevent this effect, the contact is closed.
Thus, through the presence or absence of the alternating voltage in the line - 19 - the control device can determine in which position the armature-3-of the motor is.
In a signal indicator, to which the alternating voltage is fed via a separate line according to FIG. 6, this voltage can also be applied to the line and / or separated from it in various ways other than the one described. As an example of such a switch-on and switch-off option, FIG. 7 again shows the disk -26-carrying the permanent magnet -27-made of non-magnetic material according to FIG. 5. As soon as the magnet -27- is in the position shown, it works on the existing protective tube contact-30-a, so that the contact is closed. In the other position of the motor armature - 3 - and thus the disk - 26 - the contact is open.
In the previous exemplary embodiments, a two-pole stepping motor was always explained. It is clear, however, that the invention can also be applied to stepper motors with more than two poles. As with the two-pole motors, the transmission ratios are selected in such a way that every step of the motor that is carried out by changing the polarity of the current in its coil causes a new symbol to be displayed. If a motor with more than two poles is used, either the number
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the wing of the screen-16- (Fig. 1, 2, 3 or 6) or when using a disc carrying a permanent magnet -26- (Fig. 5 or 7) the number of magnets can be set to a value that corresponds to the half the number of poles of the motor.
Instead of a disk with several permanent magnets, a star-shaped permanent magnet or a disk-shaped magnet made entirely of magnetic material with magnetized poles can be used. Likewise, the variable capacitor according to FIG. 4 can also be adapted to stepper motors with more than two poles by suitable shaping.
The feedback devices described above were only used for feedback of the positions of the stepping motor. As explained above, in this way the position of the character carrier can only be derived indirectly from the monitoring of the movement of the motor. A system according to the invention can, however, also serve to report back every position of the signal indicator directly to the control device, without it being necessary to monitor the path on which this position was reached. The devices used for monitoring then no longer have to report back the position of the motor axis but that of the axis --37-- of the character carrier, for which purpose a device based on a binary code is best suited.
Advantageously, different frequencies are used to transmit the different positions of the code characters.
Each transmission criterion corresponding to a binary digit can in principle be generated and influenced in the manner of the feedback devices already described, which are also based on a binary basis. The frequencies assigned to the various positions, which are required at the same time, can thus also in this case either be generated by tone generators arranged in each sign detector or supplied from the outside and simply switched in the sign detector. In the latter case, the different frequencies can either be fed in on a special line or, as in the examples described above, over a single line, although a filter is necessary for each frequency and per signal detector.
8 and 9 show, as part of an exemplary embodiment of such a feedback device, the associated coding device, which is constructed using resistors that are dependent on magnetic fields.
On a fixed plate --34-- made of magnetic material, five magnetic field-dependent resistors are attached. At the lower end of the plate --34-- in the drawings, it carries a permanent magnet -36-, with its north pole resting on the plate. The south pole of the magnet faces the axis - -37-- of the sign carrier, the rotation of which is not hindered thanks to an air gap --40--. A code disk - 38 - made of magnetic material is wedged onto the axis - 37 - and has projections --39-- arranged according to a binary code. The arrangement of the projections can also be seen from FIG.
Since binary code disks for light scanning are generally known in connection with analog-to-digital converters, their precise representation and explanation is dispensed with.
Since, as already mentioned, the plate --34-- is connected to the north pole of the permanent magnet --36-- and the code disk --38-- is connected to its south pole via the air gap --40--, the magnetic one closes Circle over the code disk-38- and the plate-34-. Because of the protrusions - 39--
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--35-- stronger magnetic field than the rest and its conductivity is reduced.
The expansion of the magnetic field-dependent resistors --35-- in the direction of the rotary movement is adapted to the corresponding smallest expansion of the projections --39-- so that a different combination of magnetic field-dependent resistances is controlled by the opposing projections for each character displayed by the sign detector. Furthermore, each of the resistors in the circuit is located in an alternating current generator, which can only oscillate when the magnetic field-dependent resistor assigned to it is in the low-ohmic state. The five generators generate different frequencies, which are jointly applied to the feed line of the relevant stepping motor.
By filtering out the various frequencies, it is then possible for the control device to clearly determine the combination sent and thus the position of the relevant signal indicator.
Instead of switching the generators on and off and instead of magnetic field-dependent resistors, all the variants described for the transmission of the motor position can in principle also be used for the binary-coded transmission of the position of the character carrier.
Character indicators with devices for coded and unambiguous identification of the position of their character carrier offer the advantage that they do not need a synchronizing device.
As a result, they can be set more quickly, since it is only necessary to give impulses to each sign indicator until its position corresponds to the desired position. This is the case after a full revolution of the character carrier at the latest, compared to up to two revolutions, which character annunciators set by means of a synchronization device must perform.
Since only lines are used for the supply and transmission of the monitoring signals, which must be available anyway for the operation of the sign detector in question, in addition to those for the optional connection of the sign detector to the control device, they are necessary anyway
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Connection organs do not require any additional equipment or cables. This makes it possible to subsequently monitor the sign detector in an existing system by replacing the sign detector and by adding the control device, without the need to change the other installations.
The examples described do not exhaust the possibilities of applying the invention. In particular, it is possible to control the feedback signals using light. The feedback signals do not have to be in the audio frequency range, but the use of higher frequencies can offer advantages because of the simple filtering and because of the small switching elements that have to be used for this purpose. The invention is also not tied to sign indicators with leaves attached to drums, but is also suitable for other types of known, mechanically moved sign indicators.
PATENT CLAIMS:
1. System for monitoring an optical sign detector, which contains a sign carrier driven by a stepping motor supplied with energy via a feed line, with a control signal source which, depending on the position of the sign carrier, supplies an alternating current signal whose frequency is a multiple of the frequency of the supply voltage for the Drive motor, characterized in that a rotor (16, 26, 38) is coupled to the shaft (15) of the stepping motor, which either changes the electrical properties of a coil (12) by dipping into an air gap (13) or changes the movable one Forms part of a rotary capacitor (23) or in cooperation with a permanent magnet (27)
at least one magnetic field-dependent resistor (25,35) influences or a switch (30) is actuated, whereby the impedances of the frequency or amplitude-determining elements of the control signal source are changed or the control signal source is switched on or off, and that the alternating current signal of the control signal source
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