Elektrische Einrichtung an Messgeräten
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Einrichtung an Me¯gerÏten zur Reg des von den zu messenden Gr¯ ¯en abhÏngigen Endausschlages eines Me¯gliedes durch Erzeugung von Impulsen, die ein Kriterium fuir den Endausschlag des Me¯gliedes sind und die durch mindestens ein elektronisches Zählwerk gezählt werden.
Die verschiedenen selbsttÏtigen Einrich tungen, welche in Gebrauch sind, um die Anzeigen von Messgeräten auf Registrier- oder Steuervorrichtungen zu übertragen, las- sen sich in Mitlauf-, Ablese-und Nachlaufsysteme einteilen.
In Mitlaufsystemen wirkt wirkt bewegliche Messglied unmittelbar auf die genannten Vor riehtungen. Letztere sind also synchron mit dem Messglied in TÏtigkeit. Mitlaufsysteme besitzen den Naehteil, dass die Einstellkraft für die ru betätigende Registrier-oder Steuer- vorrichtung auf das Messglied zurüekwirkt und dadurch genane Messungen unmöglich macho. Diese Systeme k¯nnen deshalb bislang praktisch kaum angewendet werden.
Bei den Ablesesystemen wird jede einem Messgliedaussehlag entsprechende Merkmal- kombina. tion mit optischen, elektrischen oder mechanischen Mitteln abgef hlt (abgelesen) und danach auf eine Registrier-oder Steuer- vorrichtung übertragen. So wurden beispiels- weise Systeme vorgeschlagen, bei denen auf dem beweglichen Messglied Lichtmarken aufgebracht waren, die von lichtempfindlichen Elementen abgetastet wurden.
Die Anord- nung der Liehtmarken wurde dabei so getroffen und nach Dekaden aufgegliedert, da¯ zur Registrierung der beispielsweise die Zahl 678 darstellenden Aussehlagsweite in jeder Dekade ein der betreffenden Ziffer 6, 7 und 8 zugeordnetes lichtelektrisehes Element be leuchtet wurde. Zur Übertragung einer drei- stelligen Zahl w rden also 30 lichtempfind- liche Elemente benötigt, ein in vielen Fällen untragbarer Aufwand und ausserdem sind oft komplizierte Ausriehtmechanismen, soge nannte Gradstelleinrichtungen, erforderlich, um eine fehlerfreie Registrierung, z.
B. durch Abdruck einer mehrstelligen Zahl, zu erzielen, darnit also beispielsweise beim Ubergang von 699 auf 700 nicht. 799 gedruckt wird.
Bei den Nachlaufsystemen wird der Aus schlag des Messgliedes, nachdem es zum Stillstand gekommen ist, durch ein nachgeführtes Glied abgetastet und dabei eine Registrieroder Steuervorrichtung betätigt. An diesen Systemen stört am meisten der Nachteil, dass der Nachla. uftaster nur langsam bewegt werden darf, weil die dabei betätigten mecha- nischen Zählwerke keine hohen Umdrehungs- zahlen vertragen. Im allgemeinen ist ein Nachlaufsystem aber zweckmässig.
Es lässt sich nämlich beispielsweise an Waagen in sehr einfacher Weise für SchaltvorgÏnge, wie sie bei Abfüll-und Entnahmewägungen und bei der automatischen Gemengebildung vorkom- men, wo die Gewichte der einzelnen Komponenten sowie die Summe aller Einzelgewichte registriert werden, sowie beim selbsttätigen Registrieren des Nettogewichtes aus dem ermittelten Brutto- und Taragewicht anwenden.
Ausserdem sind Nachlaufsysteme für die Steuerung von Registrier-und Steuervorgängen mit Hilfe elektrischer Impulse vorteilhaft zu ge- brauchen.
Andere Vorsehläge sahen vor, auf dem bewegten Messglied Merkmale gleichmässig auf- zubringen, die dann durch eine entspreehende Vorrichtung abgetastet, und gezählt wurden.
Die frühere Schwierigkeit, in einer verhÏitnismϯig kurzen Zeit viele hundert Merkmale oder Impulse zu zählen, war mit dem Aufkommen der elektrischen, mit Elektronenroh- ren arbeitenden ZÏhlwerke berwunden.
W endet man das Verfahren, die Merkmale oder Impulse zu zählen, auf Mitlaufsysteme an, dannergibtsiehdieSchwierigkeit,dass beim Einpendeln des Messgerätes oder der Waage in die Ruhelage sowohl die positiven als auch die negativen Aussehläge Impulse erzeugen, die beide vom elektronischen Zählwerk addiert werden, so da¯ ein viel zu hoher Anzeigewert registriert wird. Als Abhilfe wurde vorgesehlagen, das Anzeigeorgan aperiodiseh zu dämpfen. Die aperiodische Dämpfung bringt aber eine ganze Reihe Nachteile mit sich, wie Einbusse an Empfindliclikeit und Genauigkeit, lange Zeitdauer der Einstellung und die Unmöglichkeit, zu erkennen, ob die Einspiellage erreicht oder ob vielleicht das Anzeigeorgan hängengeblieben ist.
Auch f r Naehlaufsysteme hat man eine Zählung von Merkmalen vorgeschlagen. Nach Beendigung des Einspielvorganges wird dabei das Anzeigeorgan in bekannter Weise festge- klemmt, und der Nachläufer tastet bis zum Ansehlag an einem Nocken die Impulse ab.
Durch dlieses Verfarhren geht jedoeh der Hauptvorteil der elektronischen Zahlung, ihre Sehnelligkeit, wieder verloren. Der Nachläufer muss bei Erreichen des Sollwertes plötzlich auf Null abgebremst werden, er darf aber nicht zu schnell laufen, damit er nieht heftig aufprallt, was gleichfalls zu FehlzÏhlungen f hren w rde.
Die Einrichtung nach der Erfindung vermeidet bei mit elektronisehen Zählwerken arbeitenden Me¯gerÏten und Waagen sowohl die aufgezÏhlten Nachteile der bekannten Naehlaufs, ysteme als auch diejenigen der bekannten Mitlaufsysteme durch mittels ihrer relativen Bewegung zum Me¯glied betÏtigte Sehaltorgane f r den ZÏhlwerkseingang.
Bei Nachlaufsystemen ist es dadurch m¯glich geworden, die gesamte Ausschlagsweite des Messgliedes mit gleichbleibend hoher Ge- schwindigkeit abtasten wu lassen. Ausserdem braucht man das Me¯glied nicht mehr fest zuklemmen und verwendet dadurch Zeit-und Genauigkeitsverluste.
Bei Mitlaufsystemen verwendet man beispielsweise eine mittels des Schaltorgans bewirkte Umschaltung, durch welche sÏmtliche, beim Abtasten des Me¯gliedes erzeugten Impulse getrennt nach der Aussehlagsrichtung des Messgliedes aus der Nullpunktlage auf mehrere elektronische Zählwerke verteilt werden. Die Dilierenz der von beiden Zählwerken gezählten Impulse stellt dann ein Ma¯ f r die Ausschlagsweite dar. Diese Mitlaufsysteme machen keine aperiodische Dämpfung mit ihren oben geschilderten Nachteilen notwendig.
Die Impulse können in an sieh bekannter Weise lichtelektrisch oder magnetisch erzeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine mit einem Nachlaufsystem aus gerüstete Neigungswaage mit der Registrier- einriehtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Merkmals- träger nach Fig. 1,
Fig. 3 eine mit. einem Mitlaufsystem ausger stete Neigungswaage mit der Registrier- einrichtung nach der Erfindung und mit zwei elektronischen ZÏhlwerken, Fil-,-. 4 eine dem Beispiel nach Fig. 3 ähnliche Einrichtung, bei weleher jedoch eine rein elektrische Summierung der in beiden Zählwerken gespeicherten Werte durchgeführt wird.
Wenn eine Last auf die nieht dargestellte WÏgebr cke gebracht wird, bertrÏgt sich deren Wirkung in bekannter Weise durch Hebe] auf das Zugband 1 der dargestellten, aber nicht zum Ausführungsbeispiel der Er findung gehörenden Neigungswaage und über clie Kurve 2 auf das Pendel 3, das entsprechend ausschlägt. Am Pendel ist der Träger 4 f r die Leuchtbildanzeigeskala 10, und, zwecks DÏmpfung der Pendelbewegungen eine Kupferplatte 5 befestigt, die im Feld eines starken Permanentmagneten 6 schwingt. Es ist. auch m¯glich, eine Flüssigkeits-oder Luftdämpf- cinrichtung zu verwenden.
Auf dem TrÏger 4 ist das zum Ausf hrungsbeispiel der Erfindung gehörende Spur- oder Speieherband 11 znr magnetischen Aufnahme der Impulsanregungen vorgesehen. Diese Spur kann aus einem Magnettonband oder einer Nickelsehieht oder Ïhnlichen, zu magnetischer Speicherung geeigneten Alitteln bestehen. Der gewünschten Stufenzahl, z. B. 3000 Druekstufen, des Ge wichtsdruckers entsprechend, werden die Impulse bei Inbetriebnahme der Waage f r einen speziellen Zweck mittels eines z. B. aus der Tonbandtechnik bekannten Magnettonkopfes 8 auf das Spurband 11 aufgebracht.
Das oder die Speicherbander 11 könnten auch auf der untern schmalen Seite des Trägers 4 angeordnet sein. In solehem Falle bleibt der Ab stand des Abtastkopfes vom Spur-oder Speicherband vorteilbafterweise sehr klein. Anstatt mit einem Magnettonkopf können die Impulsanregungsmerkmale auf eine Nickelschicht auch durch Ritzen aufgebracht werden, dann ist aber das Loschen der Impulsmerkmale auf dem Speieherband nieht mehr m¯glich, das auf magnetisierten Bändern bekanntlich leicht zu erreichen ist.
Sobald sich das Pendel 3 in die dem Gewicht auf der WÏgebr cke entsprechende Aus schlagslage eingespielt hat, wird mit Hilfe des Druckknopfes 16 der Schalter 15 betätigt, der den Antriebsmotor 14 für ein Nachlauf- system ingangsetzt. Dieser Motor treibt ber ein Ritzel 13 und ein Zahnsegment 12 den Naehläufer 7 an, der die beiden Magnetton- köpfe 8 und 9 trägt. Der Abtastvorgang kann auch automatisch eingeleitet werden, indem entweder ein Zeitrelais den Motor 14 einsehaltet oder ein Taster angeordnet wird, der dann einen Schaltimpuls gibt, wenn das Pendel zur r Ruhe gekommen ist. Der Nachläufer 7 führt den Magnettonkopf 8 über das Spurband 11 hinweg.
Dabei sendet der Kopf so viele elektrische Impulse aus, wie er Änderungen im Magnetisierungszustand des Bandes 11 antrifft. Diese Impulse fliessen durch ein Kabel 17a zu einem elektronischen Zählwerk 17, das sie zählt. Die besondere Eigen- art dieser an sich bekannten Zählwerke ist ihre hohe Zählgesehwindigkeit sowie ihre Fähigkeit, gezählte Impulse dekadisch auf- zugliedern. Aus diesem Grund darf die Ab tastung des Spurbandes 11 sehr schnell erfolgen. Im Nullpunkt, der Skala 10 ist ein besonderes Impulsmerkmal vorgesehen, das der Ma gnettonkopf 9 abtastet.
Hat der Nachläufer 7 auf seinem Abtastweg diesen Skalennullpunkt erreicht, so gibt der Kopf 9 einen Abschaltimpuls, der den Schalter 15 wieder ausschaltet und als Folge davon den Motor 14, also das Naehlaufsystem anhält und das Zählwerk ab sehaltet. Dieser Schaltimpuls kann auch den Riiekgang des Nachläufers 7 in seine Ausgangsstellung veranlassen.
Da der vom Nachläufer zurückgelegte Weg dem Gewiett auf der Wägebrüeke entspricht, so ist die Zahl der an das ZÏhlwerk 17 aus- gesandten Impulse ein Ma¯ f r das festzu- stellende Gewicht. Die Impulse können, wie für elektronische Zählwerke an sich bekannt ist, selbsttätig auf die vier Dekaden 17b, 17c, 17d und 17e im Zählwerk 17 verteilt werden.
Von dort werden die Drehwähler 18b-18d für die Dekaden und die Schrittschaltwerke 19b-19e am mechanischen Zählwerk 20 f r die Ziffernrollen 20b-20e eines Gewichts druckwerkes betätigt. Die durch Umrahmung hervorgehobenen und mit E bezeichneten Elemente lassen sich als besonderes, austausch- bares Aggregat in einem Gehäuse zusammenbauen. Auf diese Weise kann die Waage oder jedes andere geeignete Messgerät mit der dargestellten Einrichtung leicht, ausge- rüstet werden.
Die dargestellte Einrichtung mit einem Magnettonband als Speicher für die Impuls anregnngsmerkmale ist besonders vorteilhaft bei bekannten und nicht zum Ausführungsbei- spiel der Eimiehtung nach der Erfindung gehörenden Anlagen zur selbsttätigen Gemengebildung, z. B. mittels Leuchtbildwaagen, die eine z. B. optische Tariervorrichtung besitzen. Die deutsche Patentschrift Nr. 800437 besehreibt eine derartige Waage.
Für ein be stimmtes Gemenge etellt man die Gewiehte der einzelnen Gemengekomponenten mit Hilfe der optischen Tariereinrichtung ein und ver anlasst mittels eines besonderen Druckknopfes jedesmal, wenn auf der Leuehtbildskala das gewünschte Gewicht einer Komponente erscheint, eine Einwirkung, mittels Magnetton- kopfes 8, auf ein magnetisches Spur-oder Speicherband 11 am Messglied 4 der Waage, wodurch an der betroffenen Stelle durch das entstandene Merkmal ein ganz bestimmtes Gewicht repräsentiert wird. In dieser Weise auf dem Band gespeicherte Impulsanregungen f r Komponentengewichte können beliebig oft von impulserzeugenden Magnettonk¯pfen oder dergleichen abgegriffen und z.
B. zur Absehal- tung des Materialzllflllsses oder zur Umschal- tung auf ein anderes Material oder für Ïhnliche SteuervorgÏnge benutzt werden. Ausserdem lassen sich zusätzlich mit einem A-Lis- führungsbeispiel der erfindungsgemässen Ein- richtung auch die Gewichte der Einzelkomponenten registrieren, in dem die Ausschlagstrecke in Impulse zerlegt und diese auf ein elektronisches Zählwerk übertragen werden.
Sobald eine andere Gemengezusammenset- zung erw nscht ist, werden die bisherigen Impulsanregungsmerkmale wieder geloscht und die den neuen Gewichtkomponenten ent sprechenden Impulsanregungsmerkmale auf- gebracht. Sollen mehrere verschiedene Zusam mensetzungen in stÏndigem Wechsel hergestellt werden, so ordnet man mehrere Spuroder Speicherbänder 11 nebst. Abtastköpfen ber- oder nebeneinander an und setzt jeweils eine-s davon durch einen Schalter in Betrieb.
Die dargestellte Einrichtung erlaubt es ohne weiteres, das gefundene'Wägeergebnis in bekannter Weise fernzu bertragen. Es ist auch ersichtlich, dass in der beschriebenen Einrichtung Addierwerke vorgesehen werden k¯nnen.
Wenn die Impulszahl, die sieh auf ein Spur-oder Speieherband aufsprechen lässt, nieht ausreiehen sollte, so können aueh, wie in Fig. 2 dargestellt, zwei oder mehr Bander 11a und 11b angeordnet sein, auf die die Impulsanregungsmerkmale so verteilt sind, dass die zugeordneten Abtastk¯pfe 8a und 8b abwechselnd Impulsanregnngen aufnehmen und zum Zählwerk weiterleiten.
Vorteilhaft ist bei der dargestellten Einrichtung ferner, dass die Impulssanregungs- merlimale auf einer Urskala angebracht und von dieser in sehr einfacher, an sich bekann- ter Weise auf andere Skalen oder Spurbänder übertragen werden k¯nnen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele für die Anwendung erfindungsgemässer Einrichtung mit. photoelektrischer Impulserzeugung und algebraischer Summierung gewonnener Mess- ergebnisse durch teils mechanische, teils elektrische Mittel an Neigungsleuchtbildwaagen.
Die nieht zur Einrichtung gehörende Leuchtbildanzeigeskala 31 (Fig. 3) am Träger 35 des Messpendels 37 wird in bekannterWeise durchleuchtet und ihr Bild mittels einer Projektionsoptik 32 und eines Spiegels 33 auf die anzeigende Mattseheibe 34 übertragen. Das zur Einrichtung gehörende Spur-oder Spei eherband 36 am Träger 35 besitzt für jede Stufe des mechanischen Ziffernrollendmtck- werkes Z, das die Messergebnisse abdruckt, ein Merkmal.
Wenn das Pendel 37 ausschlägt, wandern diese Merkmale an der als elektronisches Zählmittel dienenden Photozellenein- riehtung 38 vorbei, wo jedes Merkmal einen elektrischen Impuls auslost. Der Schalter 39 ist mit dem Pendel 37 derart, mechanisch oder magnetisch verbunden, dass er je nach dein Pendelaussehlag in der Plus-oder in der Minusrichtung der Pfeile 35a bzw. 35b das elektronischeZählwerk40fürdiePlus-oder das elektronische Zählwerk 41 f r die Minus- richtung einschaltet.
Bei Belastung der Waage (Plusrichtung) zÏhlt also das Werk 40, bei Entlastung (Minusrichtung) das Werk 41 die entstandenen Impulse und speichert sie.
Dem Zahlwerk 40 k¯nnte man also das positive, dem Zählwerk 41 das negative Zeichen geben. Das nach dem Einspielen des Pendels tatsächlich gemessene Gewicht lässt sich durch algebraisehe Summierung der in den ZÏhlwerken 40 und 41 enthaltenen, dekadisch aufgeteilten Werte bewerkstelligen. Die Summierung kann so ausgef hrt werden, da¯ zunÏchst die positiven Impulse im ZÏhler 40 mit Hilfe je eines DrehwÏhlers 42a-42d f r jede Dekade abgetastet und damit die Schrittschalt jerke 3a-43d an den Ziffernrollen 45a bis 45d des Druckwerkes Z eingestellt werden.
Danach tasten die DrehwÏhler 46a-46d das ZÏhlwerk 41 ab und betÏtigen die Ziffern- rallez. 45a-45d in entgegengesetzter Rich tung mit Hilfe der Sehrittschaltwerke 44a bis 44f7. Das Druckwerk muss dabei so aus gebildet sein. dass es, ähnlieh wie bekannte in Rechenmaschinen, eine Zehnerschaltung besitzt.
Man kann diese Arbeit durch rein elek- trische Summierung wesentlich vereinfachen.
Fig. 4 zeigt das Schema für eine solche An- lage. Dabei lϯt sich ein rechnerischer Kunst grief anwerlden. Wie besehrieben, werden in den beiden Zählwerken 40 und 41 die von der photoelektrischen Abtasteinrichtung 38 erzeugten Impulse gespeichert. Ist das Pen de1 37 zur Ruhe gekommen, so schaltet sich ein Impulsgenerator 56 zweekmässigerweise selbsttÏtig ein und führt dem Zählwerk 41 so viele Impulse zu, bis es erschöpft ist, d. h. bis es z. B. 9999 Impulse aufgenommen hat.
F r jeden solchen Impuls geht gleichzeitig auch ein Impuls an das Zählwerk 40. Das bedeutet, daP, dem Zählwerk 40 ausser den Plusimpulsen das dekadische Komplement der Minusimpulse zugef hrt wird. Der Summiervorgang sei an einem Zahlenbeispiel erläutert :
ZÏhlwerk 40 habe +1426, ZÏhlwerk 41 -112 Impulse erhalten ; die algebraische Summe ist : 1426 (-112) = 1314. Das de kadische Komplement im Zähler 41 mit max.
9999 Impulsaufnahmen betrÏgt : 9999-112 = 9887. Diese 9887 erhält das Zählwerk 40 durch den Generator 56 und zeigt danach an : 1426 + 9887 = (1) 1313. Die Eins an erster Stelle (Zehntausender) wird nicht angezeigt, da das Zählwerk, wie angenommen wurde, nur vier Dekaden besitzt, sondern zur letzten Stelle des Resultates dazuaddiert, das somit den richtigen Wert 1314 aufweist. Nun werden die einzelnen Dekaden in der beschrie benen Weise mit den DrehwÏhlern 42a-42d oder dergleichen abgetastet und ber die Sehrittschaltwerke 43a-43d auf die Zifferrollen 45a-45d des Druckwerkes Z bertragen.
Die Bewegungen des Messpendels 37 können aueh hier mittels einer Scheibe 50 aus Kupfer oder Aluminium am Pendel, die im Feld eines Permanentmagneten 51 schwingt, gedämpft werden.
Bei den Einrichtungen nach den Fig. 3 und 4 ist, wie jetzt erkenntlich sein wird, ein besonderes Festklemmen eines Nachläufers so lange, bis die Abtastung stattfinden kann, nicht mehr notig. Soweit einzelne Teile mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit denselben Bezugsziffern versehen und nicht wieder beschrieben.
Die schnell arbeitenden elektronischen Zählwerke geben jederzeit, nachdem das Me¯glied zum Stillstand gekommen ist, sofort das Messergebnis s richtig an. Der Vorteil dieser Verbesserung an AIessgeräten mit beweglichem Messglied, wie z. B. Neigungswaagen, ist offeii- sichtlich. Wenn es sich als notwendig erweist, so können magnetische Verstärker für die von den Magnettonkopfen abgesandten elek- trischen Impulse angeordnet werden.