CH395559A - Digitale Winkelmesseinrichtung - Google Patents

Digitale Winkelmesseinrichtung

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CH395559A
CH395559A CH458162A CH458162A CH395559A CH 395559 A CH395559 A CH 395559A CH 458162 A CH458162 A CH 458162A CH 458162 A CH458162 A CH 458162A CH 395559 A CH395559 A CH 395559A
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CH458162A
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Frisch Eberhard Dr Dipl-Phys
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Continental Elektro Ind Ag
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Description


  



  Digitale Winkelmesseinrichtung
Die vorliegende Erfindung befasst   sichu    mit der Ausbildung einer digitalen   Winkelmèsseinrichtung,    wie sie insbesondere zur Ermittlung der   Winkelstel-    lung schnell bewegter Drehachsen optischer   Zielver-      folgungsinstrumente,    z. B. solchen nach Art der bekannten Kinotheodolite, anwendbar sind.



   Zur Winkelstellungsmessung an drehbar gelagerten Wellen ist es bekannt, durch mit der Welle zusammenwirkende Wandlermittel eine Impulsfolge zu erzeugen, deren Periode dem vollen Drehwinkel der Welle von   360     unabhängig von ihrer jeweiligen Frequenz entspricht. Durch Vergleich dieser Impulsfolge mit einer dazu   gleichfrequenten      Bezugsimpuls-    folge ist deshalb durch Auszählung der Zeitdifferenz zwischen zwei zeitlich benachbarten Impulsen beider   Impulsfolgen    der   Stellungswinkel    der Welle digital messbar, da sich die   Messimpulsfolge    bei einer Drehung der Welle gegen die   Bezugsimpulsfolge    zeitlich um einen Bruchteil der Impulsperiode, der dem   Dreb-    winkel entspricht, verschiebt.



   In einer bekannten Anordnung dieser Art ist an der Welle, deren Stellung ermittelt werden soll, an einer Stelle ihres Umfanges eine Messmarke angeordnet, die durch eine um die Welle rotierende Abtastvorrichtung periodisch abgetastet wird. Die   Abtaslt ;    vorrichtung erzeugt eine Impulsfolge, deren Frequenz lediglich von ihrer Drehzahl abhängt und deren Periode stets dem vollen   Wellendrehwinkel    von   360  ent-    spricht.

   Bei Drehung der Welle verschieben sich die Impulse dieser   Messimpulsfolge    gegen eine   Bezugs-    impulsfolge gleicher Frequenz um einen Bruchteil der Impulsperiode, der jeweils   demWellendrehwinkel ent-    spricht, so dass durch Auszählung dieser   Verschie-    bung der Stellungswinkel der Welle bestimmbar ist.



   Die Messgenauigkeit solcher Vorrichtungen ist be  kanntlich    beschränkt. Deshalb ist es auch   bekannb,    neben der erwähnten Impulsfolge eine zweite Impulsfolge zu erzeugen, deren Periode einem rationalen Bruchteil von 360  unabhängig von ihrer Frequenz äquivalent ist und deren Vergleich mit einer entsprechenden Bezugsimpulsfolge durch eine zweite Vergleichsvorrichtung daher einen Feinmesswerb für die Winkelstellung liefert. Die Messwerte beider Messvorrichtungen, das heisst also ein Grob-und ein Feinmesswert, liefern in Summe dem gesuchten   Winkel-    wert, wobei Mittel vorgesehen werden müssen, die zwecks Vermeidung von Fehlmessungen am Grobmesssystem eine Korrektur seiner Anzeige durch den   Feinmesswert herbeiführen.   



   Die Anwendung zweier oder häufig sogar meh  rerer    mit der Welle   zusammernwirkender      impulserzeu-    gender Wandlermittel zur Erzeugung von Grob-und Feinmessimpulsfolgen und der Einsatz entsprechender   Korrektursteuermittel    zwischen einem Fein-und dem dazugehörigen   Grobmesssysbem    wird häufig als um  ständlich empfunden, weshalb    es bereits bekannt ist, lediglich ein einziges Wandlermittel, das eine Feinmessimpulsfolge erzeugt, anzuwenden und die Vieldeutigkeit des aus dieser Folge resultierenden Win  kelfeinmesswertes    auf der elektronischen Seite der Vorrichtung zu beseitigen.



   In einer bekannten Einrichtung dieser Art wird die Impulsfolge, deren, Periodendauer z. B. einem Wimkelbereich von einem Winkelgrad entspricht, einer Frequenzteilerstufe zugeführt und dort um den Faktor 360 untersetzt, so dass die resultierende Impulsfolge eine   Impulsperiode    aufweist, deren Zeit  intervaM    dem vollen Drehwinkel von   360  entspricht.   



  Die so erzeugte Grobmessimpulsfolge erlaubt es in Verbindung mit der   Feinmessimpulsfolge    und   ent-    sprechenden   Korrekturmitteln,    den Grob-und Feinwinkelwert zu bestimmen. 



   Die bekannten Anordnungen dieser Art sind unbrauchbar, wenn es sich darum handelt, den Stellungswinkel einer sich drehenden Welle in rascher zeitlicher Folge zu bestimmen. In solchen Fällen sollte die Periodendauer der Grobmessimpulsfolge, die in Anordnungen dieser Art um runde zwei Zehnerpotenzen grösser ist als die der Feinmessimpulsfolge, kleiner als der eigertliche Abstand zwischen zwei   Winkelmessvorgängen    sein. Anderseits muss auch die Periode der Feinmessfolge mit genügender Genauigkeit auszählbar sein, weshalb die Frequenzen von Hilfsoszillatoren, die in Verbindung mit geeigneten   elektronischen Zählvorrichtungen    zur Ermittlung des Feinmesswertes dienen, für die   vorgesahenern    Impuls  zählvorrichtungen    ausserordentlich unbequem werden.



  Anderseits muss in Anordnungen dieser allgemeinen   Gerätegattung    bei sehr schnell bewegten Wellen wegen der absatzweisen Messung der Winkelstellung und wegen der endlichen Messdauer, die zur Ermittlung eines   Winkelwertes benötigt    wird, häufig dafür gesorgt werden, dass eine Möglichkeit zur Korrektur jedes Messwertes hinsichtlich   winkelgeschwindigkeits-    und   winkelbescbleunigungsabhängiger Messfehler    besteht. Diese Forderung ist bei wesentlich   verschie      dernern    Messzeiten an der Grob-und an der Feinmessvorrichtung sehr schwer und nur unter Anwendung eines bedeutenden technischen Aufwandes erfüllbar.



   Es wurde nun gefunden, dass man sich unter Beachtung gewisser einfacher   Voraussetzungen an Ein-    richtungen, die zur Ermittlung der Winkelstellung drehbar gelagerter Wellen, die gegebenenfalls auch mit wechselnder Drehrichtung schnell bewegbar sein können, von diesen Einschränkungen frei machien kann, ohne auf die an sich bequeme Anwendung von   Feinmessimpulsen    allein verzichten zu müssen.



   Gegenstand der Erfindung ist eine digitale Einrichtung zur absatzweisen Ermittlung der   Winkelstel-    lung einer drehbeweglich gelagerten Welle, bestehend aus einem mit der Welle   zusammenfwirkenden    Wand  lermittel    zur Erzeugung einer Impulsfolge, deren Periodendauer einem Feinmessbereich entspricht, der gleich einem   rationalen Bruchteil    des vollen   Wellen-    drehwinkels von 360  ist, aus einer Feinmessvorrichtung zur absatzweisen Ermittlung des Zeitabstandes zwischen einem Impuls dieser Feinmessimpulsfolge und einem Impuls einer   Bezugsimpulsfolge    und aus einer Grobmessvorrichtung zur Ermittlung eines zu dem von der   Feinmessvorrichtung    ermittelten Fein  messwert gehörigen Grobmesswertes,

      wobei die Feinmessvorrichtung eine elektronische   Impulszählvorrich-    tung umfasst, der während der Dauer des dem Feinmesswert entsprechenden Zeitintervalls Impulse einer Messimpulsquelle zuführbar sind, welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist,   dal3    die   Feinmessvorrich-    tung mit Mitteln zur fortlaufenden Auslösung des Feinmessvorganges, damit unter Berücksichtigung der maximalen Winkelgeschwindigkeit der Welle, zwei   zeitlich benachbarte Feinmesswerte    im gleichen oder in örtlich benachbarten Feinmessbereichen liegen, versehen ist, und dadurch, dal3 der   Impulszählvorrich-    tung der Feinmessvorrichtung Mittel zum Vergleich zweier zeitlich benachbarter   Feinmesswerte    zugeordnet sind,

   die die Grobmessvorrichtung derart steuern, dass beim Überschreiten der oberen oder unteren Bereichsgrenze eines Feinmessbereiches zwischen zwei Feinmessvorgängen die Anzeige der Grobmessvorrichtung um eine Grobmesseinheit in positiver oder negativer Richtung selbsttätig fortlaufend korrigiert wird.



   Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo von vornherein eine maximale Drehgeschwindigkeit derjenigen Welle, deren Stellung zu ermitteln ist, an  gebbar    oder   unterstellbar    ist. Denn es kann in diesem Fall ohne weiberes davon ausgegangen werden, dass die vorgeschlagene absatzweise fortlaufende Messung des Feinwinkelwertes in derart kurz bemessenen Zeitabständen durchführbar ist, dass sich zwischen zwei Messwerten dieser Art die Winkelstellung der Welle infolge ihrer Winkelgeschwindigkeit nicht um mehr als höchstens eine   Grobmesseinheit    von der älteren Messung verändert hat, so dass bei passender Auslegung von dem   Feinmesszählwerk    zugeordneten logischen Schaltelementen stets   entscheidbar    ist,

   ob das Messergebnis der jüngeren Messung noch in das In  tervall    der älteren   fällt oder    nicht.



   Auch ist entscheidbar, ob sich die Welle zwischen zwei   Winkelmessvorgängen    in positiver oder negativer Richtung gedreht hat. Nimmt man beispielsweise zur Verdeutlichung der bei Einrichtungen nach der Erfindung bestehenden Verhältnisse an, dass die Periode der erzeugten Feinmessimpulsfolge einem Feinmessbereich von   1  äquivalent ist, dass diese    Periode durch 1000 Impulse an der Zählvorrichtung der Feinmessvorrichtung auszählbar ist und dass (gedanklich) die Periode der Feinmessimpulsfolge in drei z.

   B. gleiche, aneinander anschliessende   Teilintervalle    zerlegt ist, so wird ohne weiteres deutlich, dass elektrisch logische Schaltelemente durch einfache     entweder-oder      oder      oder-oder      oder     und-oder      oder andere   Vergleichs-    kriterien in der Lage sind, zu unterscheiden, ob das jüngere Feinmessergebnis, das ja stets in einem der drei   Teilintervalle    liegen muss, aus dem älteren durch Überschreiten der Winkelstellung der Welle über die obere oder die untere Grenze des entsprechenden   Teilintervalls    des   Feinmessbereiches    hervorgegangen ist, sofern dafür gesorgt wird, dass die Feinmessvorgänge in derart kurz bemessenen,

   zeitlichen   Abstän-    den ausgelöst werden,   dtass    auf jeden Fall bei   Berück-      sichtigung    der maximalen Drehgeschwindigkeit der Welle die beiden Messwerbe höchstens in örtlich be  nachbarte    Teilintervalle des   (gedanklich)    zerlegten Feinmessbereiches fallen können.



   Beispiel
Ein Feinmessbereich von   l   entspricht lOOOZähl-    impulsen an der   Feinmesszählvorrichtung.    Der Feinmessbereich ist in drei Teilintervalle    I    : 000... 499
II : 500... 599
III : 600... 999 zerlegt. Es erfolgt die Messung des Feinmesswertes in entsprechend kurzen Zeitabständen : Es ist dann ohne weiteres ersichtlich, dass zwei Messwerte, von denen der ältere im   III.    Teilintervall und der jüngere im   I.    Teilintervall gelegen ist, anzeigen, dass zwischenzeitlich die Bewegung der Welle in Richtung wachsender Drehwinkel, z. B. also von 160 nach   161 ,    verlaufen ist. Anderseits zeigen zwei Messwerte, von denen der ältere im I. Teilintervall und der jüngere im III.

   Teilintervall gelegen ist, unzweideutig   an, da#    die Welle sich zwischenzeitlich in Richtung   fallen-    der Drehwinkel, z. B. also von   160    nach   159 ,    bewegt hat. Logische Schaltelemente, die zwei   aufein-      anderfolgende Messergebnisse    vergleichen, sind also in der Lage, die Anzeige einer digitalen   Grobmess-    vorrichtung laufend entsprechend zu korrigieren. Es sei in diesem Zusammenhang noch bemerkt, dass bei der obigen Zerlegung der zeitliche Abstand zwischen zwei   Messvorgängen    so gewählt sein muss, dass dieser kleiner als die dem Teilintervall II entsprechende Zeitdauer ist.



   Da anderseits immer das kleinste von den drei   Teilintervallen    in diesem Sinne Berücksichtigung finden muss, kann es zweckmässig sein, die Anordnung so zu treffen,   dal3    die Zerlegung des   Feinmessberei-    ches in drei etwa gleiche Teilintervalle durchgeführt wird.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.



   Die dargestellte Einrichtung dient zur Ermittlung der Winkelstellung einer Drehachse eines   photogra-    phisch registrierenden   Zielverfolgungsinstrumentss    nach Art der bekannten   Kinotheodolite.   



   Geräte dieser Art dienen bekanntlich unter anderem zur Ermittlung der Flugbahn schnell bewegter Objekte, z. B. zur Ermittlung der Bahn startender Raketen oder dergleichen. Ihr um zwei Achsen schwenkbares   Fernrohrobjektiv    wird dem zu verfol  genden    Objekt   nachgefühlt,    und die Kamera, die mit dem Objektiv gekuppelt ist, registriert absatzweise z. B. jede   1/10    sec, das verfolgte Objekt, wobei die   Orientierungsdaten    der Kamera, nämlich die   Winkel-    stellungen beider Drehachsen des Objektivs, gleichzeitig registriert werden. Die Figuren erläutern eine Einrichtung, die zur Ermittlung der Winkelstellung einer der beiden Drehachsen zum Zeitpunkt der je  weiligen Zielbildregistrierung benutzbar    ist.



   In Fig.   1    bezeichnet 1 die drehbar gelagerte Vertikalachse des   Kinotheodolits.    Sie ist mit einem   elektro-    mechanischen Wandler 2 der z. B. in der deutschen Auslegeschrift Nr. 1 098 858 beschriebenen Art gekuppelt. Der Wandler erzeugt bei Speisung mit einer Wechselspannung an seinem Ausgang eine Wechselspannung gleicher Frequenz, deren Phasenwinkel mit der Winkelstellung der Welle 1 veränderlich ist. Bei Drehung der Welle um   1     verschiebt sich der Phasenwinkel der dem Wandler entnehmbaren   Wechsel-    spannung zwischen 0... 2 a stetig, wobei der Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel und dem Phasenwinkel linear ist.

   Der Phasenwinkel der Wandlerspannung ist deshalb unmittelbar ein   Feinmass    für die jeweilige Stellung der Welle   1.   



   Es bezeichnet 3 einen   1-MHz-Oszillator,    dessen Ausgangswechselspannung über die Leitung 4 dem Eingang einer Frequenzteilerstufe 5 zugeführt ist.



  Die Stufe 5 untersetzb die 1-MHz-Spannung auf   1    kHz. Die untersetzte Spannung ist über die Leitung 6 dem Verstärker 7 zugeführt. Die dem Verstärker entnehmbare Wechselspannung ist über die Leitung 8 zur passend gewählten und hier nicht weiter interes   sierenden    Speisung des elektromechanischen Wandlers   2      geführb.   



   Dem Ausgang des Wandlers 2 ist   die Messwecb-    selspannung entnommen. Sie wird über die Leitung 9 dem Eingang des Verstärkers 10 und von dort der Leitung 11 zugeführt.



   Sowohl die Speisespannung des Wandlers 2 als auch seine   Ausgangsspannazng    sind jeweils s über Leitungen 11 bzw. 12 den Eingängen der beiden Impulsformerstufen 13 und 14 zugeführt. Beide Impuls  formerstufen    wandeln ihre   jeweilige Eingangsspan-    nung in eine dazu   phasenstarre    und   gleichfrequente      Nadelimpulsfolge    um. Die Impulse der Impulsformerstufe 13 sind der Leitung 16 und die der Impulsfor  merstufe    14 der Leitung 15 zugeführt.



   Bei Drehung der Welle   1    verschieben sich d'ie Einzelimpulse der Impulsfolge der Leitung 15 gegen die Impulse der Leitung 16, so   daJ3    die zeitliche Verschiebung   T    (vgl. Fig. 2) ein Feinmass für den Drehwinkel der Welle   1    ist. Wird die Welle um 1  verdreht, so verschieben sich die Impulse der Leitung um eine volle Impulsperiode gegen die Impulsfolge der Leitung 16. Entsprechend kleinere (grössere)   Winkeldrehungen    der Welle 2 haben entsprechend kleinere (grössere) Verschiebungen zur Folge. Die Messung g dieser zeitlichen Verschiebung ist deshalb stets ein um ein Vielfaches von 1  vieldeutiges Feinmass des   Wellendrehwinkels.   



   Die Impulse der Leitungen 15 und 16 sind den beiden Eingängen einer elektronischen Torschaltung 17 zugeführt, Das Tor 17 ist in die Leitung 18, 19 eingeschaltet, die den Ausgang des   1-MHz-OszilMbars    3 mit dem Eingang einer z.   B.    aus bistabilen Multivibratoren aufgebauten elektronischen   Impulszähl-    vorrichtung 20 verbindet. Impulse der Leitung 16 öffnen das Tor 17, während'Impulse der Leitung 15 das Tor 17 schliessen. Das Tor 17 ist   derart ausgebil-    det, dass nicht jeder Impuls der Leitung 16 das Tor zu öffnen vermag. Vielmehr bedarf es zur Offnung des Tores der Zuführung eines   Vorbereitungsimpul-    ses.

   Gelangt ein solcher Impuls über Leitung 21 zum Tor 17, so wird dieses durch den darauffolgenden Impuls der Leitung 16 geöffnet und durch den dar  auffolgenden    Impuls der Leitung 15 geschlossen.



   Aus der gewählten Anordnung ist ohne weiteres ersichtlich, dass der Feinmesswert am Zähler   20,    der maximal   1  entsprechen    kann, einer maximalen Impulszahl des Oszillators 3 von 999 Impulsen entspricht. Besteht eine zeitliche Verzögerung zwischen der Start-und   Stoppimpulsfolge    am Tor 17, die kleiner ist als eine   Impulsperiode,    so liefert der Zähler 20 ein entsprechend geringeres Zählergebnis.



   Die Welle   1    wird während einer Zeitsekunde um maximal 30  verdreht, so dass die maximale Winkel  geschwindigkeit #0 = 30 /sec beträgt.    Der mögliche Messbereich des Zählers 20 ist in die drei   Teilinter-    valle    I    : 000... 199
II : 200... 799
III :   800...    999 eingestellt. Das kleinste dieser Teilintervalle umfasst deshalb 200 Zählimpulse am Zähler 20.

   Dieses entspricht einer   Zählzeit    von 200 X   10-6    sec = 0, 20 ms oder einer Verdrehung der Welle   I    um   # = 0,2 .    Die Messgeschwindigkeit der Einrichtung ist deshalb so gewählt, dass zwischen zwei   Messvorgängen    höchstens die Zeit   T/ =    0, 2/30  sec-1   50    sec = 6, 7 msec vergehen kann. Dieses ist z. B. bei einem Zeitabstand von 5 ms der Fall. Wird die Messung in diesen zeitlichen Abständen durchgeführt, so können sich zwei zeitlich aufeinanderfolgende Messungen um höchstens 0,   2     voneinander unterscheiden.



   Die Ausgangsspannung der Frequenzteilerstufe 5 ist deshalb einer weiteren Frequenzteilerstufe 21'zu  gefuhrt,    die die Frequenz ihrer Eingangsspannung um den Faktor 5 untersetzt. Auf die Leitung 21 wird deshalb eine 200-Hz-Nadelimpulsfolge geliefert. Die auf die Leitung 21 von der aus bistabilen Multivibratoren aufgebauten Frequenzteilerstufe   21'gegebenen 200-      Hz-Nadelimpulse    sind über die Frequenzteilerstufe 5   phasenstarr    an die Impulse des Oszillators 3 gebunden, weshalib der zeitliche Abstand zwischen einem   Vorbereitungsimpuls    der Leitung 21 und dem darauffolgenden Startimpuls der Leitung 16 konstant ist.



   Die 200-Hz-Nadelimpulsfolge dient gleichzeitig zur Rückstellung des Zählers 20 über die Leitung   22,    so dass beim Auftreten eines   Nadelimpulses    am Ausgang der Stufe   21'der Zähler 20 gelöscht und'das    Tor 17 zwecks Durchführung einer WinkelNmessung be  reitgestellt    wird.

   Der folgende Impuls der Leitung 16 öffnet das Tor 17, die Impulse des Oszillators 3 gelangen über das Tor 17 und die Leitung 19 zum Zähler 20 und werden dort gezählt, und zwar so lange, bis ein Impuls der Leitung 15 zum Tor 17   gelant.    Das Zählergebnis im Zähler 20 steht in Abständen von 5 ms zur Verfügung, das heisst 200mal pro Sekunde, wobei sich zwei zeitlich benachbarte Messergebnisse im Ergebnis um höchstens   0,      2     unterscheiden können.



   Zur Ermittlung des zum Feinmesswert der   Zähl-    vorrichtung 20 gehörigen   Grobmesswertes    ist   den bi-    stabilen Multivibratoren der Zählvorrichtung 20 eine   Diodenmatrix    30   nacbgeschaltet.   



   Sie weist die beiden Ausgänge 31 und 32 auf.



  Auf die Leitung 31 wird von der Matrix stets dann eine elektrische Gleichspannung geschaltet, wenn die momentane Zählerstellung des Zählers in der Hun  derterdekade    die Zahl   zwei   ist. Die Leitung 32 führt lediglich dann eine Schaltspannung, wenn die momentane   Zählerstellung    des Zählers   20    in der Hunderterdekade die Zahl     acht > . ist.    Die während   des jeweiligen. Zählvorganges    auftretenden entspre  chenden    Gleichspannungssprünge auf den Leitungen 31 und 32 werden in den Differenzierstufen 33 und 34   dlifferenziert.    Die daraus resultierenden Nadelimpulse sind den beiden bistabilen Multivibratoren 35 und 36 zugeführt.



   Beide Multivibratoren werden über die Leitung 37A beim Offnen des Tores 17 derart gekippt, dass beispielsweise ihre linken Systemteile in ihrem nicht stromleitenden, ihrem   0  -Zustand befindlich sind.



  Liegt deshalb ein gemessener Feinmel3wert jenseits des   I.    Teilinbervalls, so wird der Multivibrator 35 über die Leitung 31 in seinen     Ls-Zustand,    in dem sein linker Systemteil Strom führt, übergeführt. Ahnlich liegen die Verhältnisse am Multivibrator 36, wenn der   Feinmesswert    im III. Teilintervall des Feinmessbereiches gelegen ist. Aus dem Schaltzustand beider Multivibratoren ergibt sich deshalb, in welchem Teilintervall das Messergebnis am Zähler 20 gelegen ist. In der nachfolgenden Tabelle sind die möglichen Schaltzustände zusammengestellt :
35 36    I.    0   0       II.    L   0   
III.

   L L
Befindet sich also die Kippstufe 35 am Ende eines   Zählvorganges    im Zustand        0   und die Stufe 36 im Zustand   0  , so liegt d'as Messergebnis im   Teilinter-    vall   I.    Befindet sich 35 im Zustand     Lb und    36 im Zustand   0  , so liegt das Messergebnis im   Teilinter-    vall   II,    während schliesslich am Ende eines Zählvorganges der Zustand     L   an    der Kippstufe 35 und der Zustand     L   an    der Kippstufe 36 anzeigt, dass das Zählergebnis im Teilintervall III gelegen ist.



   Den beid'en Multivibratoren 35 und 36 sind über weitere   Differenzierstufen    37 und 38 die beiden bistabilen Multivibratoren 39 und 40 nachgeschaltet, wobei   39    dem rechten, Systemteil von   35    und   40    dem   rechten;System    von 36 zugeordnet ist. Beide Multi  vibratoren    befinden sich normalerweise in einem Zustand, in dem ihr linker Systemteil im nichtleitenden   0  -Zustand befindlich ist. Sie werden nach jeder Messung bei Bereitstellung des Tores 17 durch den   Bereitstellungsimpuls    dieses Tores über die Leitung 41 geschaltet.



   Den Multivibratoren 35 und 40 ist die elektrische   Und  -Schaltung 50 und den Multivibratoren 36 und 39 die elektrische   Und  -Schaltug 51 zugeordnet, Beide Schaltungen liefern auf die   LeitungenZ 52    bzw.



  53 stets dann Gleichspannungen, wenn an ihre beiden Dingänge angeschlossene   Kippstufenausgänge    gleichzeitig leitenden bzw. nichtleitenden Systemteilen zugeordnet sind. Die Leitungen 52 und 53 stehen mit den Schaltvorrichtungen 54 und 55 in Verbindung, die ihrerseits in die Leitungen 56 bzw. 57   eingeschals    tet sind. Die Leitungen 56 und 57 verbinden eine Impulsquelle 58 mit den beiden Eingängen eines vorund rückwärts zählenden Impulszählers   60.   



   Die erläuterte Anordnung arbeitet wie folgt :
Nach Öffnung des Tores 17 gelangen in den Zäh  ler 20  ählimpulse des Oszillators    3, deren Anzahl   dem Feinmesswert    entspricht. Die Matrix 30 schaltet die Multivibratoren 35 und 36 je nach dem Betrag des Zählergebnisses derart,   da#    aus der Kombination ihrer   Schattzustände    (entsprechend der obigen Tabelle) erkennbar ist, in welchem der drei möglichen   Teilintervalle    das Zählergebnis gelegen ist. Die Multivibratoren 39 und 40 lassen aus ihrem   Schalt-    zustand in völlig analoger Weise erkennen, in welchem der drei Teilintervalle das zeitlich   vorher-    gehende Messergebnis gelegen war.

   Lag es   beispiels-    weise im Teilintervall III und das jüngere im Teil  interval    I, so schaltet die     Undo-Schaltung    51 über die Vorrichtung 54 einem ; (oder mehrere) Impulse der Quelle 58 auf den Eingang des Zählers   60,    so dass seine Anzeige um eine Grobmesseinheit im positiven Sinne korrigiert wird.

   Lag hingegen das ältere Ergebnis im Teilintervall I und das jüngere im Teilintervall   III,    so wird über die     Und)  > -Schaltung 50    die   Schalt-    vorrichtung 55   betätigb.    Ein Zählimpuls (oder mehrere) des Oszillators 58 wird dem Zähler 60 über die Leitung 57 zugeführt   und ! das Zählergebnis    am Grobzähler um eine Grobmesseinheit im negativen Sinne korrigiert. Aufeinanderfolgende Feinmessergebnisse am Zähler 17, die   TeilintervallübergängeI      I#II    oder II   + III entsprechen, lassen den Zählerstand    an der   Grobmessvorrichtung    60   ungeänderb.   



   Beim Öffnen des Tores 17 wird über die Leitung 37A ein Impuls den Speichern 35 und 36 zugeführt, der   ihren Normalschaltzustand herbeiführt (bzw.    ungeändert lässt). Die Zeit zwischen einem Impuls der Leitung 37A und einem Impuls der Leitung 41 steht zur Durchführung des erforderlichen Vergleiches zwi  schen,    zwei Messergebnissen zur Verfügung.



   Im übrigen ist der Zähler 60 derart ausgebildet, dass seine Anzeige lediglich zwischen   0 ...      359     variieren kann. Beim Erreichen des oberen bzw. unteren Endes seines Zählbereiches wird über die Leitung 61 eine entsprechende Korrektur bzw. Rückoder Vorstellung seines Zählerstandes herbeigeführt.



   Als Impulsquelle 58 dient vorzugsweise eine vom Ausgang des Frequenzteilers   21 abnehm ! bare,    gegen die auf der Leitung 21 bzw. 41 phasenverschobene Impulsfolge.



   Die Zählerstände der beiden Zähler 17 und 60 ergeben deshalb 200mal in der Sekunde in Summe die Winkelstellung der Welle   1.    Wird deshalb die Kameraauslösung des   Kinotheodolits,    die 10mal in der Sekunde erfolgt, z. B. mit dem   Stoppimpuls    des Tores 17 synchronisiert, so entsprechen die Zähler  stände    beider Zähler im wesentlichen der Winkelstellung der Welle 2 zum gleichen Zeitpunkt. Die Zählergebnisse können deshallb zu diesem Zeitpunkt in Speicher übertragen werden, so   da#    sie zu einer späteren Auswertung zur Verfügung stehen. Die Speicherung der Messergebnisse kann beispielsweise auf Lochkarten,   Magnebband,    auf photographischem Wege oder dergleichen erfolgen.



   Im übrigen sei abschliessend bemerkt,   da#    der Ausfall zweier zeitlich aufeinanderfolgender Feinmessungen zu einem sich in der Messung   fortschlep-    penden Messfehler führen kann, während der Ausfal lediglich einer einzigen Feinmessung bei der   näch-    sten Messung selbsttätig korrigiert wird. Diese   Selbst-    korrektur ist darauf zurückzuführen, dass bei der Einteilung des Feinmessbereiches das   Teilintervall II    mindestens doppelt so gross   gewählb    ist wie die Summe der   Teilintervalle 1 und III.   



   Es kann anderseits dennoch zweckmässig sein, Mittel zur Kontrolle derartiger Fehler vorzusehen.



  Hierzu kann an den Einsatz   selbstkontrollierendler      Grobzähler,    z. B. Ringzähler, gedacht werden. Auch kann über logische Schaltelemente das richtige   Zah-    len des Zählers 60 in Verbindung mit dem Zähler 20 kontrolliert werden, indem Mittel vorgesehen sind, die die eine   Fehlzählung    bei der Registrierung bzw.



  Speicherung der einzelnen Messergebnisse markieren.



   Weiterhin sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im besonderen ist es nicht erforderlich, die Fein  messimpulsfolge    auf dem beschriebenen Wege zu erzeugen. Vielmehr wäre es beispielsweise denkbar, diese Impulsfolge-wie eingangs   erwähnt-durch    eine elektrische oder lichtelektrische bzw. magnetische Abtastvorrichtung, die beispielsweise   360    durch Rotation um die bewegte Welle auf dem Umfang der Welle angebrachte Messmarken laufend abtastet, zu erzeugen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Digitale Einrichtung zur absatzweisen Ermittlung der Winkelstellung einer drehbeweglich gelagerten Welle, bestehend aus einem mit der Welle zusam menwirkenden Wandlermittel zur Erzeugung einer Impulsfolge, deren Periodendauer einem Feinmess 'bereich entspricht, der gleich einem rationalen Bruchbeil des vollen Wellendrehwinkels von 360 ist, aus einer Feinmessvorrichtung zur absatzweisen Ermittlung des Zeitabstandes zwischen einem Impuls dieser Feinmessimpulsfolge und einem Impuls einer Be zugsimpulsfolge und aus einer Grobmessvorrichtung zur Ermittlung eines zu dem von der Feinme#vorrich- tung ermittelten Feinmesswert gehörigen Grobmesswertes,
    wobei die Feinmessvorrichtung eine elektro- nische Impulszählvorrichtung umfasst, der während der Dauer des dem Feinmesswert entsprechenden Zeit- intervalls Impulse einer Messimpulsquelle zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinmessvorrichtung (2, 13, 14, 17, 20) mit Mitteln (21') zur fortlaufenden Auslösung des Feinmessvorganges, damit unter Berücksichtigung der maximalen Winkel geschwindigkeit der Welle (1) zwei zeitlich benach barte Feinmesswerte im gleichen oder in örtlich be nachbarten Feinmessbereichen liegen, versehen ist, und dadurch, dass der Impulszählvorrichtung (20)
    der Feinmessvorrichtung Mittel zum Vergleich (30, 36, 39, 40, 50, 51) zweier zeitlich benachbarter Feinmesswerte zugeordnet sind, die die Grobmessvorrichtung (58, 54, 55, 60) derart steuern, dass beim tuber- schreiten der oberen oder unteren Bereichsgrenze eines Feinmessbereiches zwischen zwei Feinmessvor- gängen die Anzeige der Grobmessvorrichtung um eine Grobmesseinheit in positiver oder negativer Richtung selbsttätig korrigiert wird.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinmesszählvorrichtung (20) Speichermittel (35, 36, 39, 40) zur Speicherung des jeweils älteren Messergebnisses und Vergleichmittel (50, 51) zum Vergleich mit dem jüngeren Feinmess- ergebnis nachgeschaltet sind und dadurch, dass durch Vergleich beider Messergebnisse der Zählerstand einer als Impulszählvorrichtung (60) ausgebildeten, vor-und rückwärtszählendcn Grobmessvorrichtung korrigierbar ist.
    2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Feinmessimpuls- folge die Welle (l) mit einem elektromechanischen Wandler (2) gekuppelt ist, der bei Speisung mit einer WechseIspannung eine Wechselspannung mit wellen drehwinkelproportionalem Phasenwinkel erzeugt, und dadurch, dass die Ausgangsspannung des Wandlers (2) impulsformenden Mitteln (14) zur Bildung einer dazu gleichfrequenten Feinme#impulsfolge zugeführt ist.
CH458162A 1961-06-19 1962-04-13 Digitale Winkelmesseinrichtung CH395559A (de)

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