Preisberechnungswaage
Die Erfindung betrifft eine automatische Preisberechnungswaage, d. h. eine Waage für das automatische Wiegen und Errechnen des Preises.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine Waage mit einem Gewichts-Abtastsystem, in welcher ein dem Gewicht entsprechendes elektrisches, digitales Signal abgegeben wird.
Eines der Hauptprobleme beim Abtasten irgendeiner kontinuierlich verkodeten Anzeigeeinrichtung liegt in der Notwendigkeit der Unterscheidung zwischen benachbarten Zahlen, wie z. B. zwischen 19,99 und 20,00. Wenn sich die Waage von der niedrigeren Zahl zur höheren Zahl oder umgekehrt, bewegt, so müssen sich bei dem angegebenen Beispiel gleichzeitig vier Ziffern ändern. Wenn die auf die Kodekarte ansprechende Einrichtung auf weniger als vier der Ziffern änderungen in diesem Beispiel anspricht, so tritt ein Fehler auf.
Die erfindungsgemässe Preisberechnungswaage ist gekennzeichnet durch eine Waagenkarte, auf welcher in einer Anzahl Reihen Gruppen von Markierungen zur Darstellung eines Gewichtsbereiches in einem Binärkode vorgesehen ist, wobei jede Gruppe von Markierungen einer Reihe einer der Dezimalstellen des Gewichtsbereiches zugeordnet ist, durch photoelektrische Abtasteinrichtungen für die Karte mit einer getrennt betätigten Anzeigeeinrichtung für jede Reihe, welche Anzeigeeinrichtung bei einer eine positive Zahl darstellenden binären Anzeige in der zugehörigen Reihe betätigt wird, durch Einrichtungen zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Karte und der Abtasteinrichtung in Abhängigkeit von der Bewegung des Waagenmechanismus, wobei die Karte und der Kode so angeordnet und aufeinander abgestimmt sind,
dass nur eine einzige der Anzeigeeinrichtungen ihren Zustand bei jeder Veränderung des Gewichts um die kleinste, der durch die niedrigste Dezimalstelle des Gewichtsbereiches dargestellten Einheit ändert.
In der Waage gemäss der Erfindung kann der Rechner gemäss der USA-Patentschrift Nr. 3 045 229 verwendet werden.
Der mechanische Teil des Wiegemechanismus der Waage kann der Projektionswaage nach der USA Patentschrift Nr. 2 723 113 entsprechen; bei dieser Waage wird eine Karte jeweils in eine dem Gewicht auf der Plattform entsprechende Stellung bewegt.
Die Erfindung soll anschliessend anhand der beigefügten Zeichnung beispielsweise näher erläutert werden.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 die perspektivische Ansicht einer Preisberechnungswaage,
Fig. 2 eine schematiscche Darstellung eines Teils der Waage,
Fig. 3 eine Ansicht der Photozellengruppe und ihrer Maske,
Fig. 4 eine Teilansicht eines Teils des verwendeten Binärkodes.
Fig. 5 und 6 zeigen zusammengenommen die Photo zellen-und Relais-Kreise für jede der Reihen oder Spalten von Binärmarkierungen auf der Karte.
Fig. 7 zeigt als Schaltplan die leiterförmige Anordnung der Relaiskontakte zur Bestimmung der Geradheit oder Ungeradheit einer umgewandelten echten Zahl und zur entsprechenden Betätigung eines Komplementwert-Anzeigerelais.
Fig. 8 und 9 sind Anschlussdiagramme für die Ausgangskontakte der Abtastrelais und Komplementwert Anzeigerelais, wodurch eine direkte Dezimalan, zeige des Gewichts geschaffen wird.
Fig. 10 ist ein Schaltplan einiger der Steuerkreise.
Fig. 11 zeigt die in den Fig. 7 bis 10 verwendeten elektrischen Symbole.
In der Zeichnung, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, ist ein Preisberechnungswaagensystem gezeigt, das gemäss Fig. 1 eine Waage 20 mit Plattform 21 umfasst. Die Waage 20 hat, wie gezeigt, ein Fenster 22 zur Ablesung des Gewichts und ausserdem die übliche Taraeinstellung 24.
Der Rechner 25 ist neben der Waage 20 angeordnet; ihm wird die von der Waage kommende Gewichtsinformation zugeleitet, damit er durch Multiplikation mit dem Einheitspreis den Wert eines gewogenen Artikels errechnen kann. Der Rechner entspricht vorzugsweise der in der USA-Patentschrift Nr. 3 045 229 vom 17. Juli 1962 geschilderten Bauart; auf diese Patentschrift wird nachfolgend unter der Bezeichnung Allen Rechnerpatent Bezug genommen. Eine Reihe von Einstellknöpfen 26, 27 und 28 für den Einheitspreis ist an einem Druckwerk 30 vorgesehen; mittels dieser Einstellknöpfe wird der Einheitspreis in den Rechner 25 eingegeben.
Das Druckwerk 30 kann der in den USA Patentschriften Nrn. 2948 465 und 2 948 466 gezeigten Bauweise entsprechen und druckt ein Kärtchen mit dem Einheitspreis, dem Gewicht und dem errechneten Wert und gibt dieses Kärtchen aus.
Der mechanische Wiegemechanismus der Waage 20 kann der USA-Patentschrift Nr. 2 723 113 der Anmelderin entsprechen. Aus der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist ersichtlich, dass die Waage 20 den üblichen Hebel 35 aufweist, der sich gemeinsam mit der Plattform 21 bewegt. Eine optische Karte 36 ist zwecks gleichgerichteter Bewegung in einer vertikalen Ebene entsprechend der Gleichgewichts stellung der Waagenplattform 21 mit dem Hebel 35 verbunden. Die Gewichtsinformation, das heisst ein Bereich von Gewichten, ist in verkodeter Form auf der Karte 36 angegeben in Form von eng nebeneinanderliegenden Reihen 37 von Binärmarkierungen, die in Fig. 2 mit übertrieben gross dargestelltem Abstand gezeigt sind und ein Muster von einander abwechselnden lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Bereichen zeigen.
Wie weiter unten noch beschrieben ist, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung 14 Reihen oder Spalten 37 vorgesehen, und die Karte 36 bildet ein Teil eines optischen Projektionssystems mit einer feststehenden Projektionslampe 40 und einer Linse 41 zum Sammeln des Lichts des Lampenglübfadens s auf der Karte 36. Eine Projektionslinse 42 projiziert ein vergrössertes Bild 37' eines kleinen vertikalen Bereichs der auf der Karte vorgesehenen Reihen 37 auf die Oberfläche einer Photozellenmaske 45, und in jeder Gleichgewichtsstellung der Waage bilden die durchsichtigen und undurchsichtigen Teile der Säulen 37 ein ganz bestimmtes Muster, das das jeweils zugehörige Gewicht anzeigt.
Die Erfindung umfasst photoelektrische Einrich- tungen zur Abtastung desjenigen Teils des Kodes auf der Karte 36, die dem Gewicht auf der Plattform entspricht; zu diesem Zweck ist eine Anzahl von Photozellen 50, jeweils eine für jede der Reihen 37, vorgesehen. Jede Photozelle 50 liegt unmittelbar hinter einem Schlitz 55 in der Maske 45. Zur Erleichterung der Darstellung sind die Photozellen 50 jedoch in Fig. 2 unter einem gewissen Abstand von der Maske eingezeichnet. Die Photozellen 50 verringern ihren Widerstand, wenn Licht auf das Photozellenfenster auftrifft, und können auf diese Weise als Stromtor oder Stromventil arbeiten.
Eine zu diesem Zweck ganz besonders gut brauchbare Photozelle ist die Type CL 604, hergestellt von der Firma Clairex Corporation, 19 West Twenty-sixth/ Street, New York 10, New York.
Die Photozellen 50 sitzen in einem Block 52, wie Fig. 3 erkennen lässt. Es sind so viele Zellen 50 vorgesehen, wie Reihen von Binärinformationen auf der Karte 36 vorhanden sind, beim dargestellten Ausführungsbeispiel also vierzehn Photozellen. Um in dem optischen System Raum zu sparen und um die Photozellen so nahe wie möglich der optischen Achse anbringen zu können, sind zwei Reihen von fünf und eine Reihe von vier Photozellen vorgesehen, wobei natürlich jede der Zellen 50 seitlich von den benachbarten Zellen und von den Zellen in den benachbarten Reihen einen Abstand hat.
Die Maske 45 ist an der Vorderseite des Blocks 52 befestigt und hat Schlitze 55, je einen für jede der Photozellen 50. Die Schlitze 55 können etwa 0,25 mm breit sein, und ihre Lage ist genau abgestimmt auf die Reihen 37 des projizierten Bildes der Karte 36, wie das projizierte Bild 37' der Spalte 37 in Fig. 2 erkennen lässt und was auch aus Fig. 3 ersichtlich ist. Dementsprechend sind die relativen Stellungen jeder der Reihen auf der Karte 36 vertikal versetzt, um der Lage der Schlitze 55 auf der Maske 45 zu entsprechen. Um eine gewisse Toleranz für die physikalische Ausrichtung bei der Anbringung der Photozellen zu schaffen, ist die effektive Breite der Schlitze kleiner als die kleinste Aufteilung des projizierten Bildes des auf der Karte 36 gebildeten Kodes und ist genau zu dem projizierten Bild ausgerichtet.
Die Schlitze 55 vermeiden die Notwendigkeit einer genauen Lageeinstellung der Photozellen in bezug auf das projizierte Muster.
Der Block 52 kann mit Heizeinrichtungen versehen sein, um die Photozellen 50 auf einer konstanten Temperatur zu halten und somit Abweichungen der Stromabgabe infolge von Temperaturveränderungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann eine Heizeinrichtung 56 geringer Leistungsaufnahme an der einen Oberseite des Blocks 52 befestigt sein, um die Photozellen 50 auf einer konstanten Temperatur zu halten.
Der Ausgang der Photozellen 50 wird Kreisen zur Umwandlung der binär verkodeten Information in ihr Dezimaläquivalent, in Fig. 2 durch den Block 58 angedeutet und in den Fig. 5 bis 10 im einzelnen gezeigt, zugeleitet. Das Binäräquivalent des Gewichts zu dem nächsten Hundertstel eines Pfunds wird sodann in den Rechner 25 eingegeben.
Der Kode
In der USA-Patentschrift Nr. 2 632 058 auf den Namen Gray aus dem Jahre 1953 ist ein zyklisches oder reflektiertes Binärzählsystem beschrieben, worin man unbegrenzt weiterzählen kann durch Veränderung nur eines Informationsbits für jede zahlenmässige Ver änderung in dem üblichen Dezimalsystem. Ein Beispiel dieses Systems ist in Tabelle I gezeigt, die auf der linken Seite eine Spalte von Dezimalzahlen und auf der rechten Seite eine Spalte von zyklischen Dezimalzahlen enthält. Eine Prüfung dieser Tabelle I ergibt, dass einer Veränderung von neun auf zehn im Dezimalsystem eine Veränderung im zyklischen Dezimalsystem von neun auf neunzehn entspricht und das zyklische Dezimalsystem nach unten auf die zyklische Dezimalzahl 10 herunterzählt, die ihrerseits der Zahl 19 im Dezimalsystem entspricht.
Bei Veränderung von 19 auf 20 im Dezimalsystem müssen beide Ziffern geändert werden.
Jedoch ändern sich in dem entsprechenden zyklischen System die Ziffern von 10 auf 20, und es muss nur eine Ziffer geändert werden, und zwar die Ziffer 1 auf die Ziffer 2 in der zweiten Spalte von hinten. Ein solches Zählsystem kann offensichtlich unbegrenzt erweitert werden.
Die Regel zur Umwandlung von zyklischen Dezimalzahlen in natürliche Dezimalzahlen kann wie folgt festgesetzt werden: bei der Prüfung der Spalten der zyklischen Dezimalzahl zeigt sich, dass die am weitesten links stehende Zahl immer eine richtige Dezimalzahl ist.
Wenn diese Zahl gerade ist, so ist auch die rechte davon nachfolgende Zahl eine richtige Dezimalzahl. Wenn jedoch die ganz links stehende Zahl ungerade ist, so muss die Neuner-Komplementärzahl der darauffolgenden Zahl verwendet werden. Die richtige Bedeutung der dritten Stelle von links wird in derselben Art und Weise bestimmt, je nachdem ob die umgewandelte echte Dezimalzahl der vorangehenden Ziffer ungerade oder gerade ist. Infolgedessen hängt also die Verwendung der natürlichen Zahl oder ihrer Neuner-Komplementärzahl davon ab, ob die in der Spalte links von jeder Zahl erscheinende, umgewandelte echte Zahl ungerade oder gerade ist.
Das zyklische, biquinäre Bezifferungssystem, das in Tabelle II gezeigt ist, ist von dem vorstehend geschilderten System abgeleitet. Es wird hier ein Paar von Zahlen verwendet, um eine einzige Dezimalzahl darzustellen, wobei die Ziffern 0-4 in der unteren Ordnung des Paares und eine 0 oder eine 1 in der höheren Ordnung des Paares verwendet werden. Das Erscheinen der Ziffer 0 oder 1 in der höheren Ordnung des Paares bestimmt, ob die Zahl in der niedrigeren Ordnung die echte Zahl oder die Neuner-Komplementärzahl darstellt.
Die Bedeutung der 0 oder der 1 in der höheren Ordnung des Zahienpaares hängt davon ab, ob die umgewandelte echte Zahl des Ziffernpaares der nächsthöheren Ordnung ungerade oder gerade ist. Wenn die nächsthöhere Dezimalzahl gerade ist, so bestimmt die Ziffer 0 die Verwendung der Bedeutungszahl, und die Ziffer 1 bestimmt die Verwendung ihrer Neuner-Komplementärzahl. Die Bedeutung von 0 oder 1 wird umgekehrt, wenn die nächsthöhere, umgewandelte echte Zahl ungerade ist. Beispielsweise sagt in Tabelle II die zyklische biquinäre Zahl 13, dass die echte Dezimalzahl 6 ist, das ist die Neuner-Komplementärzahl von 3.
Bei diesem Beispiel ist die nächsthöhere Dezimalzahl eine Gerade Null, so dass die Ziffer 1 in der zweiten Spalte die Anweisung gibt, die Neuner-Komplementärzahl von 3 zu verwenden. Im Gegensatz hierzu weist die zyklische Biquinärzahl 01 13 zuerst auf die Verwendung einer echten Dezimalziffer 1 in der höheren Ordnung hin. Da diese ungerade ist, wird die Bedeutung der Ziffer 1 in dem Ziffernpaar der niedrigeren Ordnung umgekehrt, und die echte Dezimalzahl lautet daher 13.
Die Tabelle II zeigt weitere Beispiele dieses Zählsystems.
Tabelle III zeigt den zyklischen Biquinär-Kode der Tabelle II in binärer Form. In Tabelle III werden vier Spalten oder Reihen von Binär anzeigen zur Anzeige einer einzigen Dezimalspalte verwendet. Die ersten drei Reihen jeder Gruppe von vier Reihen stellen ganze Dezimalzahlen von 0 bis 4 dar, und die vierte Reihe zeigt an, ob die Neuner-Komplementärzahl der durch die ersten drei Reihen angezeigten Ziffer gemeint ist oder nicht.
Die Anordnung und die Art und Weise der Binäranzeigen, die die Ziffern 0 bis 4 anzeigen, kann eine von verschiedenen möglichen Formen haben, aber nachdem diese Form einmal festgelegt worden ist, wird sie in gleicher Weise durch das gesamte Zählsystem hindurch benutzt. In Tabelle III dient die Ziffer 1 zur Anzeige des Auftretens einer Binäranzeige oder Ziffer, und die Ziffer 0 wird verwendet, um das Fehlen einer Binäranzeige anzuzeigen. Vorzugsweise wird irgendeine Form der Anzeige verwendet, um eine echte Null anzuzeigen, anstelle des Fehlens irgendeiner Anzeige, wie sie üblicherweise in Binärsystemen verwendet wird. Demzufolge stellt die Ziffer 0001 die vollständige Dezimalzahl von 0 in jeder der Gruppen oder Reihen oder Spalten dar.
Eine weitere Betrachtung der Tabelle III zeigt, dass die reflektive Wiederholung der Binäranzeigen in den drei ersten Reihen jeweils in Schritten von fünf Ziffern erfolgt. Mit anderen Worten zählt man in den ersten drei Spalten von 0 bis 4, und sodann wird der vierten Komplementär-Anzeige-Spalte eine 1 hinzugefügt, während die Binäranzeigen von 5 bis 9 eine Reflexion oder Umkehrung der Anzeigen von 0 bis 4 darstellen.
Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einer Art automatischen Waage, die insbesondere geeignet ist als Waage für ein automatisches Preisberechnungswaagensystem, wie es in dem eingangs schon erwähnten Allen-Rechner-Patent beschrieben ist.
In diesem Patent ist eine Waage beschrieben, deren Maximalkapazität 24,99 Pfund beträgt. Die hierin beschriebene Waage hat deshalb drei Gruppen von vier Spalten von Binärmarkierungen, die die hundertstel Pfund, zehntel Pfund und Pfund des auf der Waageplattform befindlichen Gewichts bezeichnen. Es sind nur zwei Binärspalten erforderlich, um die Zählspalte der Pfunde zu bezeichnen, da die in dieser Spalte erscheinende Zahl bei der gegebenen Kapazität von 25 Pfund entweder 0,1 oder 2 sein muss. In Tabelle III werden vierzehn Spalten von Binär anzeigen verwendet zur Zählung bis zu 25,00 (die in Wirklichkeit zur Zählung bis 29,99 ausreichen), wobei für jede aufeinanderfolgende Veränderung des Ziffernwerts des Gewichts nur eine einzige Binäranzeige verändert werden muss.
Die in Tabelle III über den einzelnen Spalten angegebenen Buchstaben A bis N dienen zur Bezeichnung dieser Spalten und auch zur Bezeichnung von Relais A bis N, die einzeln entsprechend der Binäranzeige in jeder besonderen Gleichgewichtsstellung innerhalb der Spalten betätigt werden. Eine Prüfung der Tabelle III zeigt, dass bestimmte Gruppen der Relais A bis N bei jeder Dezimalstellung betätigt werden. Die Aufstellung in Tabelle IV zeigt die Wirkungsweise der Relais A, B, C und des Komplement-Anzeigers D in der Spalte über die Ziffern 0 bis 9.
Tabelle I
Dezimalzahl zyklische Dezimalzahl
0 0
1 1
2 2
3 3
4 4
5 5
6 6
7 7
8 8
9 9
10 19
Tabelle (Fortsetzung) Dezimalzahl zyklische Dezimalzahl
11 18
12 17
13 16
14 15
15 14
16 13
17 12
18 11
19 10
20 20
Tabelle II Dezimalzahl zyklische Biquinärzahl
0 00 00
1 00 011
2 00 02
3 00 03
4 00 04
5 00 14
6 00 13
7 00 12
8 00 11
9 00 10
10 01 10
11 01 11
12 01 12
13 01 13
14 01 14
15 10 04
16 01 03
17 01 02
18 01 01
19 01 00
20 02 00
Tabelle III
Binär-zyklische Biquinärzahl
NM LKJI HGFE DCBA
0 01 0001 0001 0001
1 01 0001 0001 0011
2 01 0001 0001 0010
3 01 0001 0001 0110
4 01 0001 0001 0100
5 01 0001 0001 1100
6 01 0001 0001 1110
7 01 0001 0001 1010
8 01 0001 0001 1011
9 01 0001 0001 1001 10 01 0001 0011 1001 11 01 0001 0011 1011
12 01 0001 0011 1010
13 01 0001 0011 1110
Tabelle II (Fortsetzung)
Binär-zyklische Biquinärzahl
NM LKJI HGFE DCBA
14 01 0001 0011 1100
15 01 0001 0011 0100
16 01 00O1 0011 0110
17 01 0001 0011 0010
18 01 0001 0011 0011
19 01 0001 0011 0001
20 01 0001 0010 0001
Tabelle IV O=A
1 = AB
2=B
3 = BC
4=C
5 = CD
6 = BCD
7 = BD
8 = ABD
9 = AD
Der vorstehend beschriebene, zyklische Biquinärkode ist in Binärform auf der Karte 36 in vierzehn vertikal angeordneten Spalten A bis N angebracht. Ein Ausschnitt der Spalten A bis D auf der Karte 36 ist in Fig. 4 gezeigt, beginnend mit null Pfund und endend mit achtundzwanzig hundertstel Pfund (0,28 Pfund) jeweils in Stufen von ein hundertstel Pfund.
Die dunklen Binäranzeigen des Kodes, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, werden in Wirklichkeit auf der Karte als lichtdurchlässige Bereiche wiedergegeben, durch die Licht auf die dahinterliegenden Photozellen auftreffen kann, so dass deren Widerstand herabgesetzt wird, wodurch das Fluchten des zugehörigen Schlitzes 55 mit dem projizierten Bild der Karte an einer der Einser -Binär- Anzeigen angezeigt wird. Die Null -Binärbits entsprechen den lichtundurchlässigen Bereichen auf der Karte 36.
Die physikalische Anordnung der Reihen A bis N der Binäranzeigen auf der Karte 36 kann innerhalb weiter Grenzen verändert werden, falls nur immer dafür gesorgt ist, dass die zugehörige Photozelle 50 und der zugehörige Schlitz 55, die die jeweilige Spalte ablesen, so angeordnet sind, dass sie das projizierte Bild derjenigen Spalte empfangen, die sie abzutasten haben.
Es können also die Spalten A bis N konzentrisch zueinander auf einer Scheibe vorgesehen oder aber auf dem Umfang einer Trommel angeordnet sein. Vorzugsweise werden sie linear nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene auf einer photographischen Platte angeordnet. Die Binäranzeigen der einzelnen Spalten sind in vertikaler Richtung zueinander versetzt, damit sie der physikalischen Anordnung oder Gruppierung der entsprechenden Photozellen 50 innerhalb des Trägerblocks 52 entsprechen, jedoch sind zur Erleichterung des Verständnisses des erfindungsgemässen Prinzips diese Binäranzeigen in Fig. 4 so dargestellt, als ob die vierzehn Photozellen alle in alphabetischer Reihenfolge in einer einzigen horizontalen Linie angeordnet wären.
Wie Fig. 4 zeigt, weist die Spalte A dunkle Flächen auf, deren jene in vertikaler Richtung über vier Einheiten verläuft, wobei die einzelnen dunklen Flächen um jeweils sechs Einheiten voneinander getrennt sind, und da, wie bereits vermerkt, diese dunklen Flächen die lichtdurchlässigen Teile der Karte darstellen, folgt hieraus, dass auf die Photozelle A nur dann Licht auftreffen wird, wenn die Ziffer in der Spalte für die hundertstel Pfund gleich 8, 9, 0 oder 1 ist. Die Spalte C ist identisch mit der Spalte A mit der Ausnahme, dass sie der Spalte A gegenüber derart verschoben ist, dass Licht nur dann auf die Photozelle C fällt, wenn die Ziffer in der Spalte für die hundertstel Pfund gleich 3, 4, 5 oder 6 ist.
Die Spalte B enthält Abschnitte von dunklen Flächen, deren Erstreckung in vertikaler Richtung jeweils über drei Einheiten geht, und die um je weils zwei Einheiten voneinander entfernt sind, während die Spalte D abwechselnd helle und dunkle Bereiche, jeder in vertikaler Richtung über zehn Einheiten gehend, enthält.
Die vier Spalten E, F, G und H sind ähnlich den Spalten A bzw. B bzw. C und D, mit dem Unterschied. dass die hellen und dunklen Bereiche in diesen Spalten in vertikaler Richtung jeweils zehnmal so gross sind wie in der entsprechenden Spalte für die Ziffern der hundertstel Pfund, weil sie ja die nächste Dezimalstelle verkörpern. Die Spalten E und G haben dunkle Flächen, die sich bis unterhalb 0 und bis über die Maximalkapazität von 25,00 Pfund erstrecken, so dass die beiden Photozellen E und G immer dann Licht erhalten, wenn die Gleichgewichtsstellung der Waage unterhalb von 0 oder oberhalb von 25 Pfund liegt, und zwar aus einem weiter unten noch zu erläuternden Grund. Es ist ersichtlich, dass die Spalten I, J, K und L ebenfalls ähnlich sind den Spalten A bzw. B bzw. C bzw.
D, nur dass ihre hellen und dunklen Bereiche jeweils in vertikaler Richtung hundertmal so lang sind wie die entsprechenden Bereiche in den Spalten A, B, C und D.
Die Spalten M und N entsprechen in der relativen Anordnung den Spalten A und B, es ist nur jeder Bereich in diesen Spalten in vertikaler Richtung tausendmal so lang wie der entsprechende Bereich in den Spalten A und B, mit Ausnahme dessen, dass die dunkle Fläche in der Spalte M aus einem weiter unten noch zu schildernden Grunde unter 0,11 Pfund abgesetzt ist.
Kreise für die Kartenabtastung und -umwandlung
In der folgenden Beschreibung wird Bezug genommen auf die Fig. 5 und 6 des elektrischen Schaltplans, in dem die jeweiligen Photozellen 50, die mit den Kodespalten A bis N in Verbindung stehen, in Verbindung mit ihren zugehörigen Relais A bis N gezeigt sind. In der folgenden Beschreibung sind die Photozellen 50 im einzelnen mit Fa, Fb, Fc usw. bezeichnet, entsprechend der binären Spalte A, B oder C, der sie zugeordnet sind. In ähnlicher Weise sind die durch die Photozellen gesteuerten Relais entsprechend als die Relais A, B und C usw. bezeichnet.
Sämtliche Photozellen 50 sind an eine gemeinsame Stromzuführungsleitung 80 angeschlossen, auf die, entweder über normalerweise offene Kontakte P-1 oder normalerweise geschlossene Kontakte Q-1 der Steuerrelais P oder Q eine negative, gleichgerichtete und ungefilterte Vollwellen-Gleichstromspannung übertragen wird, die in der Grössenordnung von -300 Volt liegen kann. Die Photozellen sind alle in ähnlicher Weise über llelastungswiderstände 82 mit einer gemeinsamen Rückleitung 81 verbunden. Wenn also eine der Photozellen Fa-Fn in der Gleichgewichtsstellung des Wiegemechanismus mit der projizierten Binärmarkierung auf der Karte 36 übereinstimmt, so fällt die Impedanz der
Photozelle in der Grössenordnung von 5 : 1 ab, das heisst also z.
B. von 0,5 Megaohm auf 0,1 Megaohm, so dass dann an der Verbindungsstelle 82 zwischen der Photozelle 50 und dem Belastungswiderstand 82 eine stärker negative Spannung entsteht.
Zur Betätigung der Relais A bis N können Thyratron-Röhren vorgesehen werden, deren Gitter durch die Photozellen gesteuert werden, vorzugsweise werden aber vierschichtige Dioden 85 verwendet, die mit den Bezeichnungen Va bis Vn bezeichnet sind, konform mit den obigen Bezeichnungsarten. Diese vierschichtigen Dioden können von der Type Shockley 4E-200 sein, die die Eigenschaft von Thyratronen haben insofern, als ein negativer Impuls an der Basis der Diode diese in leitenden Zustand versetzt und die Diode weiter leitend bleibt, bis diese Spannung von der Anode weggenommen wird.
Eine Prüfung der Fig. 5 und 6 zeigt, dass die vierlagigen Dioden 85 in Reihe mit den zugehörigen Relais A bis N zwischen einer Leitung 86 und der gemeinsamen Leitung 81 geschaltet sind. Eine ungefilterte Vollwellen-Gleichspannung zur Betätigung der Relais A bis N wird der Leitung 86 zugeführt; sie kann in der Grössenordnung von 24 Volt liegen. Es ist ausserdem ersichtlich, dass eine übliche Diode 88 zwischen die Verbindungsstelle der Kathode der vierlagigen Dioden 85 und die Anschlussstelle des Belastungswiderstand 82 zur Erde geschaltet ist, und zwar für jeden der mit den Photozellen Fa bis Fn geschalteten Kreise. Die Dioden 88 bilden einen eine niedrige Impedanz aufweisenden Stromleitungspfad für die vierlagigen Dioden 85, verhindern aber eine Aufzehrung oder Dämpfung oder Verteilung des von den Photozellen 50 bewirkten Belastungssignals.
Zusätzlich ist jedes der Relais A bis N mit einem Widerstand 89 versehen, der parallel zu der Relaisspule zwischen die die Relais speisende Leitung 86 und die Verbindungsstelle jedes Relais und ihrer Diode 85 eingeschaltet ist. Der Zweck der Widerstände 89 ist die Erzeugung eines augenblicklichen Stroms für die vierlagigen Dioden Va bis Vn, um die Diode leitend zu halten, während sich der Strom in den zugehörigen Rel aisspulen aufbaut.
Die vorstehend beschriebenen Schaltungsbestandteile sind in jedem der Kreise zur Abtastung der Spalten A bis N vorgesehen. Zusätzlich sind die mit den Photozellen Fa, Fc und Fm sowie Fn verbundenen Photozellen mit zusätzlichen Bestandteilen versehen, da diese Photozellen auch als Bewegungs-Abtastorgane und zur Feststellung des Vorhandenseins einer Gewichtsbelastung verwendet werden, und ihre Funktionen werden nachstehend näher und im einzelnen beschrieben.
Die Kontakte der Relais A bis N sind mit denen von drei Komplementär-Anzeigerelais X, Y und Z verbunden, wie dies in den Fig. 7, 8 und 9 gezeigt ist, um eine unmittelbare Binär-Dezimal-Abtastschaltung für den Binärkode auf der Karte 36 zu schaffen.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, dass die Kontakte der Relais A, B und C in einer Matrix angeordnet sind, um wahlweise den Ziffern 0 bis 4 in den insgesamt mit 100 bezeichneten Hundertstel-Pfund-Leitungen ein Erdungssignal zuzuleiten. Die Neuner-Komplementärzahlen wer den durch die normalerweise offenen Kontakte des Komplementär-Relais X zugeleitet.
Bei Betrachtung von Fig. 8 und Vergleich der Schaltung mit der in Tabelle IV gezeigten Relais-Öffnungsfolge zeigt sich, dass, wenn eine Null in der Hundertstel-Pfund-Spalte angezeigt wird, nur das Relais A durch die Photozelle Fa betätigt wird, so dass nunmehr eine Verbindung über ein Paar von normalerweise geschlossenen Kontakten des Relais B zur Null-Leitung hergestellt wird. Wenn die Ziffer eins in dieser Spalte angezeigt wird, so werden beide Relais A und B entsprechend dem Kode betätigt, so dass dann die Leitung für die Ziffer 1 über die vorderen Kontakte der Relais A und B mit Erde verbunden wird. Die Verfolgung des Kreises für die Ziffern 2, 3 und 4 ist entsprechend dem Arbeitsplan der Relais gemäss Tabelle IV leicht möglich.
Für die Ziffern 5, 6, 7, 8 und 9 wird das Komplementär-Relais X durch die in Fig. 7 dargestellte Schaltung betätigt. So wird also zur Anzeige der Fig. 5 in der Hundertstel-Pfund-Spalte (C + D) Erde mit der Ziffer 5-Anschlussklemme verbunden über einen geschlossenen Kontakt des Komplementär-Anzeigerelais X und einen geschlossenen Kontakt des Relais C. Auch hier kann der Stromverlauf für die Ziffern 6, 7, 8 und 9 leicht entsprechend der Tabelle IV verfolgt werden.
Die Komplementär-Anzeige-Relais X, Y und Z, die die Komplementärwerte der Hundertstel eines Pfunds, der Zehntelpfunde und der vollen Pfunde anzeigen, werden betätigt durch ein Signal, das über die Leiterschaltung gemäss Fig. 7 aufgebracht wird. Diese Kreissehaltung bestimmt elektrisch die Geradheit oder Ungeradheit der vorangehenden umgewandelten Binärziffer und bestimmt, ob die Bestimmungszahl selbst oder die Neuner-Komplementärzahl der nächstniedrigeren Zahl zu verwerten ist.
Die Leiterschaltung umfasst sowohl normalerweise offene als auch normalerweise geschlossene Kontakte der Relais D bis N. Die Kontaktanordnung ist nicht unähnlich derjenigen einer elektrischen Schaltung, mittels derer eine Lichtquelle über eine Mehrzahl von Schaltern gesteuert wird. Die volle Komplementärzahl der Relaiskontakte der Relais M und N ist nicht erforderlich, weil bei dem hier vorliegenden Beispiel die Ziffer in der Pfund-Zehnerspalte auf zwei begrenzt ist.
Es wird nur ein Kontaktpaar des D-Komplementanzeige Relais benötigt, da es nur das X-Komplementär-Relais für die Hundertstel-Pfund-Spalte zu steuern hat. Es werden auch keine Kontakte der Relais A, B und C benötigt, da diese die niedrigste Ordnung darstellen und keine Einwirkung auf irgendwelche weiteren Komplementärzahlen haben können. Im übrigen sind für jedes der Relais E bis L zwei normalerweise offene Relaiskontakte überkreuz über zwei normalerweise geschlossene Kontakte desselben Relais verbunden, so dass ein Erdungssignal an einer Seite der Leiter oder auf die gegenüberliegende Seite ausgeübt wird, je nachdem, ob eines der Relais D bis N betätigt ist oder aber offen ist.
<RTI
Ein Relais 316 in dem genannten Allen-Rechner Patent wird betätigt, um die in der Matrix, entsprechend den geschlossenen Kontakten der Relais A, B, C oder X, gespeicherte Information den Gewichtsspeicher-Relais 310 bis 315 des Allen-Rechner-Patents für die Hundertstel-Pfund zuzuleiten. Wenn eines dieser Relais betätigt wird, wodurch angezeigt wird, dass diese Gewichtsinformation angekommen ist, so wird das Rechner-Relais 316 freigegeben, und hierdurch wird den Relais 320 bis 325 des Alien-Rechner-Patents Spannung zugeleitet. Bis zu diesem Zeitpunkt während des Rechenzyklus ist das Relais 326 betätigt worden, und auf diese Weise wird eine Erdverbindung über den Kontakt 326A mit der Leitung 121 der Zehntel-Pfund-Matrix (Fig. 9) hergestellt.
Die auf diese Weise in der Matrix, einschliesslich der geschlossenen Kontakte der Relais E, F, G und Y, gespeicherte Gewichtsinformation wird sodann dem Rechner zugeleitet und durch die Zehntel Pfund-Speicherrelais 320 bis 325 des Allen-Rechner Patents gespeichert.
In ähnlicher Weise wird, wenn eines dieser Zehntel Pfund-Speicherrelais betätigt worden ist, wodurch angezeigt wird, dass die Gewichtsinformation angekommen ist, der Haltekreis des Relais 326 unterbrochen, und die Leitung 125 der Pfundwerte-Speichermatrix wird über den Kontakt 326B und den geschlossenen Kontakt 336A geerdet. Die Freigabe des Relais 326 bewirkt auch eine Speisung der Rechner-Relais 330 bis 335. Der durch die Matrix der Relais-Kontakte I, J, K und Z dargestellte Gewichtsinformations-Eingang wird sodann durch die Rechner-Relais 330 bis 335 gespeichert, wonach der Haltekreis für das Relais 336 unterbrochen wird. Hierdurch wird die Zehner-Pfund Wert-Matrix über die Kontakte 336B mit Erde verbunden. Auf diese Weise wird also die gespeicherte Gewichtsinformation gemäss den Fig. 8 und 9 stufenweise dem Rechner zur weiteren Verwendung zugeleitet.
Auf diese Weise können einem Rechner die durch die erfindungsgemässe Vorrichtung geschaffenen, direkt umgewandelten zahlenmässigen Ausgänge zugeleitet werden, um sie in dem Rechner mit dem Einheitspreis zu multiplizieren, wodurch der Wert des gewonnenen Artikels errechnet wird. Es ist offensichtlich, dass man nicht auf eine stufenweise Abtastung begrenzt ist, da alle der geschlossenen Kontaktgruppen der Fig. 8 und 9 gleichzeitig abgetastet und direkt verwendet werden können oder aber die gespeicherte Information.
Steuerkreise und Arbeitsweise
Bei der automatischen Preisberechnungswaage nach dem Allen-Rechner-Patent sind bestimmte Steuerungen und Verriegelungen vorgesehen, die bestimmte automatische Arbeitsgänge auslösen oder ermöglichen und andere Arbeitsgänge verhindern oder blockieren, und zwar beides nach Massgabe verschiedener Verhältnisse.
Beispielsweise weist dieses System Steuerkreise auf zur Anzeige, dass ein Gewicht auf die Plattform gelegt worden ist, und dass die Waage den Gleichgewichtszustand erreicht hat, und das System gemäss der Erfindung hat ausserdem auf das Gewicht ansprechende Einrichtungen, die betätigt oder von Hand umgangen werden müssen, um das automatische Arbeiten der Waage und des Rechners auszulösen. Dieser auf das Gewicht ansprechende Kreis weist gemäss dem Allen Rechner-Patent einen Plattformschalter, nämlich den Schalter 55, auf, jedoch wird bei der Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung ein Signal von der
Karte selbst abgenommen bzw. erzeugt, um anzuzeigen, dass mehr als ein nur geringes Gewicht sich auf der Plattform befindet, wie z. B. ein Zehntel-Pfund oder mehr.
Es sind ausserdem Einrichtungen zur von Hand ausgelösten Umgehung dieser auf das Gewicht ansprechenden Einrichtung vorgesehen, so dass der Wiege-, Rechen- und Druckvorgang auch dann durchgeführt werden kann, wenn das Gewicht kleiner ist als das vorgesehene Minimalgewicht, beispielsweise also geringer als ein Zehntel-Pfund, und die Kreise zur Erzielung dieses Ergebnisses umfassen die Relais in den Säulen M und N (Zehnerwerte der Pfunde), wie nachfolgend beschrieben werden soll.
Der Binärkode von null bis zwei in der Zehnerspalte ist wie folgt: 0 = M, 1 = MN und 2 = N. Jedoch ist 0 auch = kein M und ein kleiner Teil der M Spalte auf der Karte 36 in der Nähe von 0 ist deshalb weggenommen, und zwar um einen Abstand, der in etwa dem ersten Zehntel-Pfund entspricht, so dass ein Wert von 0 bis 0,10 Pfund in der M- und N-Spalte keine Impuls abgabe an die Photozellen bewirkt. Infolgedessen kommt M nur oberhalb eines Zehntel-Pfunds zur Wirkung, und infolgedessen zeigt ein Signal entweder in der Spalte M oder in der Spalte N an, dass ein 0,10 Pfund überschreitendes Gewicht sich auf der Waage befindet.
Der Steuerkreis für die Abtastung umfasst das Startrelais P, und wie Fig. 10 zeigt, umfasst dieser Kreis ein Paar von normalerweise offenen Kontakten M-1 und N-1 der Relais M und N, die parallel zueinander geschaltet sind, so dass jeder dieser Kontakte das Relais P über einen normalerweise geschlossenen Kontakt Q-3 des Hauptrelais Q und einen geschlossenen Kontakt 0-1 des eine Wiederholung verhindernden Relais 0 betätigen kann. Wenn keines der Relais M und N betätigt wird, so zeigt dies an, dass ein geringeres als das Minimalgewicht auf der Waage ist, und das Relais P wird nicht betätigt.
Der auf die Waagenbewegung bzw. das Waagengleichgewicht ansprechende Kreis kann von der Art sein, die im Patent Nr. 417 989 beschrieben ist. In dieser Anmeldung ist ein Teil des Kreises, der die Relais A und C, die als Bewegungsabtaster verwendet werden, umfasst. Von den Steuerkreisen für die Bewegungsabtastung wird hier nur so viel beschrieben, wie dies zum Verständnis der Arbeitsweise dieses Teils des Steuerkreises erforderlich ist.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass zwei der Spalten der Binärmarkierungen, nämlich die Spalte A und C, Markierungen aufweisen, die nicht gegenseitig zusammenfallen. Der Bewegungs-Oberwachungskreis verwendet einen Teil des Photozellen-Abtastkreises der Relais A und C während der Waagenbewegung und hat einen Kreis, der auf das Abfallen entweder des Relais A oder des Relais C anspricht, um zu signalisieren, dass die Waagenplattform zur Ruhe gekommen ist. Da die Binärmarkierungen in den Spalten A und C einander gegenseitig ausschliessen, nämlich in dem Sinne, dass die Relais A und C in keiner Gleichgewichtsstellung der Waage jemals gleichzeitig betätigt werden können, folgt, dass bei Freigabe eines der Relais A oder C nach einem verzögerten Abfallen die Waage im Gleichgewicht ist, ohne Rücksicht auf die Stellung des anderen Relais.
Ein Merkmal dieser Anordnung, das im genannten Patent Nr. 417 989 beschrieben und beansprucht ist, besteht darin, dass der Photozellen-Bewegungsüberwachungskreis, unter Verwendung von zwei Photozellen, nicht durch kleine Schwingungsbewegungen nachteilig beeinflusst wird, weil die Anordnung der Photozellen und der Binärmarkierungen derart ist, dass in jeder Gleichgewichtsstellung mindestens eine der Photozellen A und C in einem Dauerzustand ist.
In der nachfolgenden Beschreibung eines Arbeitszyklus wird angenommen. dass die Waage und das Abtastsystem in der oben beschriebenen Weise mit dem Rechner und Druckwerk gemäss dem Allen-Patent verbunden sind. Zusätzlich zu den bereits angegebenen Relaiskontakten, die durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet sind wie in diesem Allen-Patent, ist darauf hinzuweisen, dass bestimmte der Teile, die in den Fig. 9 und 10 dargestellt sind, in ähnlicher Weise bestimmten Teilen in diesem Patent entsprechen. So entspricht beispielsweise das Relais 0 dem Relais NR in dem Allen Rechner-Patent, und jedes Teil, das eine Bezugsziffer oberhalb 200 aufweist, entspricht dem entsprechend bezifferten Teil in diesem Allen-Patent.
Gemäss den Fig. 5, 6 und 10 werden, wenn die Waage ohne eine Last auf der Plattform im Gleichgewichtszustand ist, die Relais 308, 0, P, Q und R und sämtliche Relais A bis N freigegeben, wie auch die Relais, die die Kontakte 309, 316, 326, 336, 346, 347 und 613 aufweisen, und das Signallicht 232 wird erleuchtet. Wenn eine Last auf die Plattform aufgebracht wird, so beginnt sich die Karte zu bewegen, mit der Wirkung, dass die Photozelle Fa ihre zugehörige vierschichtige Diode Va auslöst, so dass nun das Relais A schliesst und in dieser Stellung verriegelt wird, weil die induktiven Ströme in der Photozelle Fa nicht in irgendeiner Weise beigepasst werden, und diese Ströme halten die vierschichtige Diode über den Nullpunkt der ungefilterten Vollwellen-Stromzuführung in Betrieb.
Unmittelbar anschliessend wird das Relais C betätigt und wird in ähnlicher Weise durch die Erinnerungsfunktion seiner vierschichtigen Diode Vc gehalten.
Die gleichzeitige Betätigung der Relais A und C bewirkt nunmehr eine Betätigung des Relais R. Wenn das Gewicht 0,10 Pfund überschreitet, so wird gleichzeitig mit der Betätigung der Relais A und C eines der Relais M und N oder aber beide Relais betätigt, und dies bewirkt eine Betätigung des Relais P und ein Ausgehen des Betriebsbereitschafts-Anzeigeiichts 232.
Das Schliessen der Kontakte P-2 stellt nun einen Parallelweg um die Relais A und C her, und da das Relais R bereits geschlossen ist, werden diese beiden Relais durch Kondensatoren 130 und 131 und ihre zugehörigen Strombegrenzungswiderstände 132 und 133 umgangen.
Während sich die Waage ihrer Gleichgewichtsstellung nähert, werden die Photozellen Fa und Fc durch die die Kodenufzeichnung tragende Karte 36 in immer langsamer werdender Folge abwechselnd betätigt, und wenn der Gleichgewichtspunkt beinahe erreicht ist, bleibt eine der Photozellen Fa und Fc oder aber beide Photozellen unbeleuchtet. Da die Kontakte P-2 und Kontakte R- 1 und R-2 nunmehr die induktiven Ströme der Relais A und C umgehen, stehen diese Relais vollständig unter der Steuerung ihrer zugehörigen Photozellen, weil die vierschichtigen Dioden Va und Vc nunmehr während der Null-Periode der Gleichstrom Zuführung keinen Strom mehr erhalten.
Deshalb wird eine dieser vierschichtigen Dioden nicht leitend, und das zugehörige Relais A oder C bleibt nur so lange betätigt, dass es den zugehörigen Kondensator 130 oder 131 entlädt.
Wenn eines der Relais A oder C abfällt, so bewirkt dies das Abfallen des Relais R nach einer sehr kurzen Zeitverzögerung, während derer der Induktionsstrom des Relais R durch die Diode 135 zurückfliesst. Durch das hieraus folgende Öffnen der Kontakte R-1 und R-2 wird der Zeitverzögerungs-Kondensator von dem anderen der Relais A und C abgeschaltet, so dass es sofort abfallen kann, wenn nicht seine zugehörige Photozelle das Relais einschalten will. Durch das Abfallen des Relais R und das Schliessen der Kontakte R-3 und R-4 werden nun die Relais A und C durch Dioden 136 und 137 umgangen, so dass das Arbeiten der Relais A und C immer noch unter der vollen Steuerung der zugehörigen Photozellen steht, und zwar infolge der weiter fortgesetzten Umgehung der Induktivströme der Relaisspulen.
Durch das Abfallen des Relais R schliessen die Kontakte R-5, und da die Kontakte P-4 bereits geschlossen sind, wird das Relais Q betätigt und schliesst über die Kontakte Q-6 seinen eigenen Haltekreis. Hierbei werden auch die Kontakte Q-5 geschlossen, was eine der Vorbedingungen für das Anlaufen des Rechners ist; ausserdem werden die Kontakte Q-4 geöffnet und somit die Umgehungsleitung über die Dioden 140 und 141 von den Relais M und N abgeschaltet, wodurch die Haltebedingungen für die vierschichtigen Dioden Vm und Vn geschaffen werden. Gleichzeitig bewirkt das Schliessen der Kontakte Q-2 die Stromzuführung zu den Relais B und D über die Leitung 86, und durch das Öffnen der Kontakte Q-1 wird eine der Stromzuführungen für die Leitung 80 unterbrochen.
Durch das Öffnen der Kontakte Q-3 wird die Stromzufuhr zum Relais P unterbrochen, und nach einer sehr kurzen Zeitspanne, während derer der Induktionsstrom des Relais P durch die Diode 150 zurückfliesst, fällt das Relais P ab und unterbricht die Stromzuführung durch die Leitung 80 zu den Photozellen. Durch das Abfallen des Relais P öffnen die Kontakte P-2, wodurch die Beipasskreise der Relais A und C unterbrochen und damit die Gedächtnisfunktionen ihrer zugehörigen vierschichtigen Dioden Va und Vc zur Wirkung gebracht werden. Hierdurch wird das System unempfindlich gegenüber jeglicher weiteren Waagenbewegung, da alle der vierschichtigen Dioden, je nach der Stellung der Karte 36, leitend geworden sind oder nicht, und diejenigen, die leitend geworden sind, bleiben auch nach Wegnahme der Stromzuführung zu den Photozellen in diesem leitenden Zustand.
Das Leitendwerden der vierschichtigen Dioden während der kurzen Zeitspanne der gleichzeitigen Betätigung der Relais P und Q ist so schnell, dass eine mechanische Verriegelung oder Festhaltung des Waagenmechanismus in der Gleichgewichtsstellung nicht mehr erforderlich ist, jedoch bedeutet die beschriebene Unterbrechung der Stromzuführung zu den Photozellen in Verbindung mit der selbstverriegelnden Wirkung der leitend gewordenen vierschichtigen Dioden praktisch eine elektronische Verriegelung, die verhin dert, dass das Abtastsystem auf weitere Waagenbewegungen anspricht, bevor der gesamte Zyklus in der nachstehend beschriebenen Weise beendigt worden ist.
Durch das Schliessen der Kontakte P-5 wird die Rechner-Anlaufleitung 151 geerdet, so dass das Relais 308 geschlossen und damit der Abtastzyklus des Rechners ausgelöst wird, vorausgesetzt, dass die übrigen Bedingungen in bezug auf die Relais 309 und 613 des Allen-Rechner-Patents in der in dieser Patentschrift beschriebenen Weise erfüllt sind. Bei Beginn des Rechenzyklus schliessen, wie in dem Allen-Rechner-Patent beschrieben ist, die Relais mit den Kontakten 309 und 316 in Fig. 10. Hierdurch wird das Relais O be