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Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Abzählung von Impulsen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur selbsttätigen Abzählung von Impulsen, die
von einem Impulsgeber ausgesandt werden. Eine solche Aufgabe tritt beispielsweise
in Fernmeldeanlagen, bei automatischen Prüfgeräten, Signalanlagen, ferngesteuerten
Kontrollstromkreisen u. a. und bei mechanischen Meßgeräten, Werkzeugen und Maschinen
auf. Während in Fernmeldeanlagen meist durch eine derartige Abzählschaltung eine
bestimmte Anzahl der von einem Dauerimpulsgeber ausgesandten Impulse ausgewertet
wird, z. B. zur Einstellung von Wähleinrichtungen, können Werkzeuge und Maschinen,
bei denen die Arbeitsbewegungen, z. B. Umdrehungen, Stöße usw., zum Zwecke der Überwachung,
Einstellung (z. B. eines Teilkopfes bei Fräsmaschinen) oder sonstiger automatischer
Steuerung abgezählt werden, selbst als Impulsgeber die Abzählschaltung steuern.
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Es sind Anordnungen zur Aussendung und Abzählung von Impulsen bekannt,
bei denen die zur Aussendung gelangenden Impulse gleichzeitig auf ein Zählwerk gegeben
werden, durch das nach Abgabe der voreingestellten Anzahl Impulse die Impulsgabe
unterbunden und die Anordnung in die Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Diese
bekannten Anordnungen arbeiten elektronisch und erlauben nur eine nicht stellenmäßige
Aussendung und Abzählung der stellenmäßig voreingestellten Anzahl von Impulsen.
Derartige Anordnungen sind in ihrem Aufbau verhältnismäßig aufwendig und können
zur Einstellung von Bauelementen der Fernmelde-, insbesondere Vermittlungstechnik
mittels einer Anzahl von Impulsen und stellenmäßigen Impulsreihen nicht verwendet
werden. Auch sind sie zur Steuerung und Zählung von Arbeitsbewegungen wegen des
großen Aufwandes ungeeignet.
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Durch die Erfindung wird eine Anordnung geschaffen, durch die eine
laufende oder stellenmäßige Abzählung von Impulsen in besonders einfacher Weise
dadurch erreicht wird, daß die Abzähleinrichtung aus einer einzigen elektromagnetischen
Zählkette besteht, Tiber deren Kontaktkombination im Zusammenwirken mit der vorzugsweise
binär voreingestellten Kombination der Einstellkontakte nach Abgabe der vorbestimmten
Anzahl von Impulsen ein Prüfstromkreis für ein das Ende der Impulsgabe kennzeichnendes
elektromagnetisches Schaltmittel geschlossen wird.
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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung besteht die Abzähleinrichtung
entweder aus einer binären oder dekadischen Relaiskette. Bei der binären Relaiskette
werden die einzelnen Kettenrelais durch den Entladestrom der zugehörigen Kondensatoren
erregt und nach einer Umpolung durch den gegenläufigen Entladestrom desselben Kondensators
wieder abgeworfen. Die Beendigung der Impulsgabe nach Abgabe der durch die Stellung
der Einstellkontakte vorbestimmten Anzahl von Impulsen wird gemäß einer N@'eiterbildung
der Erfindung dadurch erreicht, daß durch entsprechende Kombination der Schablonenkontakte
und der Kontakte der Relaisketten ein Haltestromkreis für mindestens eines der von
dem Impulsgeber beeinflußten Schaltmittel geschlossen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand dreier Ausführungsbeispiele,
die in den Fig. i bi's 3 dargestellt sind, näher beschrieben.
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Fig. i zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die Voreinstellung
und Abzählung der auszusendenden Impulse bzw. Impulsreihen binär erfolgt; Fig. 2
zeigt eine Abänderung der Fig. i, dahingehend, daß die Voreinstellung der auszusendenden
Impulse binär und die Abzählung dekadisch erfolgt; Fig. 3 zeigt eine binäre Schaltungsanordnung
zur Abzählung einer großen Anzahl von Impulsen.
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Fig. i zeigt eine Abzählschaltung, die das Abzählen von einer bis
vier Wahlimpulsreihen mit nur zwölf Relais ermöglicht. Die Voreinstellung der gewünschten
Anzahl von Impulsen einer Impulsreihe erfolgt binär durch die Schablonenkontakte
S, bis S". Dabei können sämtliche vier Impulsreihen durch eine Schablone voreingestellt
werden. Ein Impulsrelais J mit kleiner Verzerrung setzt die vom Normalimpulsgeber
NJG gesendeten Dauerimpulse mit seinem Kontakt izi in die voreingestellten Wahlimpulsreihen
WJ um.
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Die Wirkungsweise der Abzählschaltung ist folgende: Zur Einstellung
einer nicht dargestellten Wähleinrichtung sollen in der ersten Impulsreihe z. B.
sechs Wahlimpulse WJ abgegeben werden. Dieser
Impulsreihe entsprechend
müssen folgend° Schablonenkontakte betätigt werden: S" S3, St und S17.
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Mit dem Einsetzen der Schablone wird Schablonenkontakt S17 betätigt,
so daß das Relais .l für die erste Impulsreihe über seine Il. Wicklung anspricht:
i. -I-, 517. dI, cI, bI, A (1I), -.
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Der Kontakt aln läßt die Abzählsrhaltung an. Da nun aber der Zeitpunkt
seiner Betätigung gegenüber der Impulsgabe (durch Kontakt iNjG) dies Normalimptilsgebers
YJG unbestimmt ist, wird durch die Zwischenfunktion des Relais E erreicht, daß nur
üngehürzte Impuls; von dem Impulsrelais J ausgesandt «erden. Die Funktionsfolge
der Abzählschaltung wird also in jedem Fall erst dann angelassen, wenn Relais F_
erregt ist: 2. +, dIII, biii, aIII, imjG, wv, E (II). -.
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Es wird dann durch Kontakt eI das Wahlbegleitrelais TV erregt: 3,
+, dIII bIII aIII V (I), 2T, 2I, WiII,-.
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Spricht Relais V an, so schaltet es sich über seinen Kontakt vlI und
seine Wicklung II in einen Haltestromkreis, wenn in der Impulspause sich der Kontakt
iNjG in seiner gezeichneten Ruhelage befindet und Relais E aberregt ist: 4. + dIII
bin, aIII, eII VII jl(II), -.
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Ist dagegen Kontakt cIII erst zu dem Zeitpunkt umgeschaltet, in welchem
sich der Kontakt iNJG kurz vor dem Zurückschalten in die gezeichnete Ruheschaltung
befindet, so daß während des noch stehenden Restimpulses des Normalimpulsgebers
NJG das Relais E über Stromkreis 2 nicht ansprechen konnte oder nach Ansprechen
des Relais dessen Standzeit nicht mehr genügte, Relais f' über Stromkreis , ansprechen
zu lassen, so können die Relais E (eventuell erneut) und t' erst mit dem nächsten
Impuls des Normalimpulsgebers INtJG ansprechen.
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Ist nun Relais h angesprochen, so wird über die Ruheseite des Kontaktes
iNja und über Kontakt v111 das Relais W über seine Wicklung I erregt, das sich danach
über Kontakt zeJ unabhängig von iNjG hält.
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Beim ersten Ansprechen des Relais E, das nach Zurückschalten des Kontaktes
iNjG abfällt, wird über Kontakt eIII der Kondensator Cl der binären Zählkette (K,
L, All, N) aufgeladen: 5. +, kII, gIII Ci RTi 2,
Fällt nun Relais
E nach Ansprechen von L' zum ersten. Male ab, so spricht durch den Entladestrom
des Kondensators Cl das IL.ettenrelais K über seine Wicklung II und vIv an.
Relais K hält sich über seine niederohmige Wicklung I: 6. +, vv, k1, K (I),
Wie, -.
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Beim nächsten Impuls des Normalimpulses NA;
spricht nunmehr
das Impulsrelais J an: . +, dIII, bIII, a111 iN,ra" WV, vI, J (I), W21 Damit
wird durch Schließen des Kontaktes iII der erste Wahlimpuls über die Leitung 1VJ
ausgesendet. Gleichzeitig spricht durch Umschalten des Kontaktes iI das Relais E
(II) wieder an, und zwar diesmal über den Kontakt ze@III. Da nun die Kontakte eIII
und kii umgesrhalett sind, wird der Kondensator C1 gegenüber dem Stromkreis 5 entgegengesetzt
auf diejenige Spannung aufgeladen, die firn Haltestromkreis des Relais K am Widerstand
Wie liegt. Je niederohmiger die @@'irlclung I des Relais K gehalten ist, desto höher
ist die Ladespannung des Kondensators Cl. Diese muß so groß sein, daß die Energie
des Kondensators zum Abwerfen des Relais K ausreicht. Der Kondensator C2, der ähnlich
Stroml<rei@s 5 im Ruhezustand des Kettenrelais K aufgeladen wurd-2. bringt beim
gleichen Impuls, bei dessen Ende Relais K abgeworfen wird, mit dem Schließen des
Kontaktes _1v das zweite Kettenrelais L durch seine Entladung zum Ansprechen. Relais
L 'hält sich analog dem Relais h: über sein; Wicklung I und den gemeinsamen Kontakt
vv.
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Das Impulsrelais J pendelt im Takt des \ ormalimpulsebers 1'JG und
läßt das Relais E über seinen Kontakt iI niiti:-2#ideln. Nach dein z weit°ii Impuls
des Relais E wird durch Zurückschalten des Kontaktes c111 das Kettenrelais K durch
den gegenüber vorher gegenläufigen Entladestroni des Kcud.ensators Cl abgeworfen.
Die weiter:n Ketteiir-elais werden, jeweils gesteuert durch das in der Kette vorlierliegende
Kettenrelais, analog dein -ersteh Relais ebenfalls durch den Entladestrom des zug,-
hörigen Kondensators zuerst zum Ansprechen gebracht und später durch den gegenläufigen
Entladestrom desselben Kondensators abgeworfen. Die Kettenrelais K, I_, 167, N wirken
als binäre Zählkette mit im Höchstfall 24 = 16 Einzelschritten.
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In der graphischen Darstellung der Fig. i (in der Zeichnung rechts
unten) ist die Arbeitsfolge der Relais E und K his N während der einzelnen vom Impulsrelais
abgegebenen Impulse J ersichtlich. In der rechten Spalte dieser Darstellung sind
diejenigen Kettenrelais bezeichnet, die während des betreffenden Impulses J angesprochen
sind, was für die Abzählschaltung zur Feststellung der auszusendenden Anzahl von
Impulsen maßgebend ist.
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Es ist daraus zu ersehen, daß jedes Kettenrelais mit der halben Frequenz
des vorherigen Kettenrelais pendelt. Ebenso spricht das erste Ii@ctt.nrelais K finit
der halben Frequenz des Relais E an. Jedes Kettenrelais bereitet durch einen :einer
Kontakte die Steuerung des nächstfolgenden Kettenrelais vor. Der Zeitpunkt des jeweiligen
Ansprechens der Kettenrelais wird allein durch die Kontakte eI1I bis cvl bestimmt.
Dadurch wird in den Einzelschritten das eine schnelle Auswertung störende Addieren
mehrerer Ansprech-und Abfallzeiten der 1settenrelais vermieden. Damit für die einzelnen
Kettenrelais die gewünschten Schaltzeitpunli:te erreicht und die -zugehörigen Kondensatoren
in der Nullstellung der Zählkette geladen bzw. entladen werden, sind die Kontakte
rIII, IIII, yizIII in Verbindung mit den zugehörigen Kontakten elv, ev, evI in der
Lage abwechselnd geschaltet. Aus der Anordnung dieser vier Kettenrelais ist ohne
weiteres ersichtlich, daß die binäre Relaiskette beliebig erweitert «-erden kann.
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Im vorliegenden Beispiel wurde angenommen, daß in der ersten Impulsreihe
sechs Wahlimpulse ausgesendet werden sollen. Zu diesem Zweck sind mit dem Einsetzen
der Schablone die Schablonenkontakte s2, s, und s4 betätigt. Dadurch ist die gewünschte
Anzahl der Impulse voreingestellt. -Mit dem sechsten Impuls. d. h. beim siebten
Ansprechen des Relais E, sind entsprechend dem dargestellten Relaisdiagramm die
Kettenrelais I_, _'L1 und l.' erregt, so daß mit Beginn dieses Impulses ein IIaltestromkreis
über die betätigten Schablonen- und Kettenrelaiskontakte für das Relais E (II) -zustande
kommt: +, dIII bIII a1II eII Punkt e, klv, S1, aiv, S2, IIV .n2IV, S3, Qv,
S4, nIv, Punkt E, vvl, E (II), -.
Das Impulsrelais J beendet seinen
sechsten Wahlimpuls fehlerfrei, wird aber nach seinem Abfall trotz Wiederansprechens
von iNjc, durch Kurzschließen über die Kontakte wIII, il und et am Wiederansprechen
gehindert. Da der Kontakt eii nicht mehr pendelt, fällt das Relais V(II) nach der
durch den Kurzschluß von h I bestimmten Zeit verzögert ab. Der Kontakt vvl unterbricht
den Haltestromkreis 8 für das Relais E, so daß dieses abfällt. Gleichzeitig wird
der Haltestromkreis für die binäre Relaiskette durch Umlegen des Kontaktes vv unterbrochen,
und die Relaiskette kehrt in ihre Ruhelage zurück. Der Kontakt vIII unterbricht
den Haltestromkreis für das Relais W(I), das aber erst nach dem Entladen des Kondensators
C; abfällt. So wird nach Zurückschalten des Kontaktes v° in seine Ruhelage das Relais
B für die zweite Impulsreihe erregt: -.
g. +, v°, wlv, A
(1), d11, all, B (1),
Mit Umschalten des Kontaktes bi legt
sich Relais B in seinen Haltestromkreis und trennt die Wicklung II des Relais
A ab. Relais A hält sich jedoch über Stromkreis g, solange Kontakt
wlv geschlossen ist.
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Die Wahlpause nach der ersten Impulsreihe wird durch die Abfallzeiten
der Relais h und W bemessen. Nach Abfall der Relais A wird durch Umschalten des
Kontaktes aIII die zweite Impulsreihe analog der ersten angelassen. Die Abzählschaltung
kann somit selbsttätig bis zu vier Impulsreihen aussenden. Durch Betätigung der
Schablonenkontakte I bis 16 kann die Anzahl der Impulse für jede Impulsreihe unabhängig
voneinander eingestellt werden. Dies ist dadurch ermöglicht, daß jeweils nur eines
der Relais A bis D
erregt sein kann, so daß der Prüfstromkreis jeder
Impulsreihe stets über eine andere Schablonenkontaktkombination erfolgt. Sollen
weniger als vier Impulsreihen gesendet werden, beispielsweise nur zwei Impulsreihen,
so sind die Schablonenkontakte S9 bis Sie für die dritte und S13 bis SO für die
vierte Impulsreihe auf »Kein Impuls« einzustellen. Bei »Kein Impuls« müssen die
Sc'hablonenkontakte die gezeichnete Stellung einnehmen, d. h.. sie dürfen nicht
betätigt sein. Es können im dargestellten Beispiel während einer Impulsreihe o bis
13 Wahlimpulse ausgesendet werden.
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Nach Abgabe der vierten Impulsreihe bleibt das Relais D (1I) über
den Schablonenkontakt S17 weiter gehalten. Das Relais A legt sich in einen Haltestromkreis
über seinen Kontakt al. Durch Umschalten des Kontaktes avl wird einerseits das Ansprechen
des Relais F. (II) verhindert und andererseits ein Fertigsignal eingeschaltet. Es
halten sich nach Abgabe sämtlicher Impulsreihen somit nur noch die Relais
A und D.
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Ist der Prüfstromkreis über die Schablonenkontakte S1 bis Sis vom
Punkt e zum Punkt E gestört, so wird nach Abgabe von vierzehn Wahlimpulsen das Relais
E_ über seine I. Wicklung gehalten und dadurch ein Weiterpendeln des Impulsrelais
J durch Kurzschluß über Kontakt et verhindert. Beim vierzehnten Impuls sind entsprechend
dem Relaisdiagramm die Kettenrelais L und 31 erregt, während K und
N nicht erregt sind. Es kommt dadurch ein Haltestromkreis für Relais E_ (I) und
h(II) zustande: ro. -1 -, dIII bell, a1II, nIII mv, lv, kv E (I), V(II), -. Dem
Relais E (I) kann in nicht dargestellter, aber bekannter Weise ein Schaltelement
oder eine Anzeigelampe parallel geschaltet sein, durch «-elche die Störmeldung angezeigt
wird. Fig. 2 stellt eine Abänderung der Fig. I dar, indem die Anzahl der auszusendenden
Impulse an Stelle der binären Zählkette durch eine dekadische Relaiskette abgezählt
wird. Es sind hierbei nur die abgeänderten Schaltungsteile dargestellt, während
die Anordnung für die Impulsgabe (NJG) und die Impulssteuerung durch die Relais
E, J, V und W gleichbleiben, ebenso ist die Anordnung der Relais
A bis D und deren Weiterschaltung durch den Kontakt vv im oberen rechten
Teil der Fig. I unverändert übernommen.
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Im Gegensatz zu der Anordnung in Fi.g. I verläuft der Prüfstromkreis
für das Relais E (II) vom Punkt e zum Punkt F_ nicht direkt über die entsprechenden
Schablonenkontakte, sondern über Kontakte der von den Schablonen beeinflußten Relais
T1 bis T4. Die Relais T besitzen bei vier möglichen Impulsreihen vier Einzelwicklungen,
von denen nur jeweils zwei dargestellt sind, die entsprechend der Impulsreihe durch
Schablonenkontakte oder eine Kombination von solchen erregt werden. Die Kontakte
der Relais nehmen bei jeder Impulsreibe eine neue binäre Voreinstellung des Prüfstromkreises
für Relais E (II) vor. Mit Hilfe der dekadischen Relaiskette Z wird dieser voreingestellte
Prüfstromkreis nacheinander durch die Kontakte ziel abgeprüft.
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Soll beispielsweise die erste Impulsreihe aus sechs Wahlimpulsen bestehen,
so sind die Schablonenkontakte St, S2, S4 zu betätigen; die entsprechenden Relais
T werden über die Wicklung I erregt und bereiten durch ihre Kontakte tiIII t21 t4
den Prüfstromkreis vor, so daß mit dem Ansprechen des sechsten Kettenrelais Z6 der
Prüfstromkreis durch Schließen des Kontaktes z6111 für das Relais E (II) geschlossen
wird. Die dekadische Relaiskette Z wird durch den Kontakt eln laufend fortgeschaltet,
bis Relais E dauernd anspricht.
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Die dekadische Relaiskette Z kann auch durch einen zehnteiligen Drehwähler
ersetzt werden. Dies ist in der Zeichnung gestrichelt angedeutet.
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Fig. 3 stellt die Anwendung der in Fig. I dargestellten binären Relaiskette
zur Abzählung einer großen Anzahl von Impulsen dar. Als Beispiel sei hier die Einstellung
eines Werkzeuges näher beschrieben. Über eine magnetische Kupplung MK wird eine
zum Werkzeug W führende Achse von der Antriebsachse A so lange mitgenommen,
bis der Impulskontakt JK eine zehnteilige binäre Zählkette (Relais Z_1 bis Z,.)
auf den durch entsprechende Schablonenkontaktkombination voreingestellten Schritt
gesteuert hat. Diese binäre Abzählkette kann mit vierzehn Relais bis zu 1023 Einzelimpulse
abzählen.
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Mit dem Einsetzen der Schablone wird der Schablonenkontakt Sll geschlossen
und damit die magnetische Kupplung erregt: I 1. -I-, Sil, Schleifkontakt 2, Magnetkupplung
MK, Schleifkontakt i, pl, Wi2l, -.
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Die zum Werkzeug führende Achse W wird angetrieben und betätigt damit
den Impulskontakt JK. Das Relais A spricht impulsweise an. Durch Kontakt alle werden
die Relais J und J1 ebenfalls impulsweise erregt. Das Relais P spricht nicht an,
da Kontakt all öffnet, bevor Kontakt azi schließt. Die einzelnen Kettenrelais Z1
bis Zio werden analog der in Fig. I beschriebenen Wirkungsweise der Kettenrelais
K bis 1V erregt bzw. aberregt und fortgescbaltet. Die Kontakte z7II bis ivl steuern
damit analog den Kontakten eI1I bis evl die binäre Abzählkette. Wenn die Zählkette
Z1 bis Zio den durch die Schablonenkontaktkombination voreingestellt-en Schritt
erreicht
hat, halten sieh die Relais J und J1 über folgenden Prüfstromkreis
z2. -I-, iz, durch alle binären Auswertestufen der Schablonenkontakte S1 bis ziolv,
J, J1, -.
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Der laufende Impuls über den Impulskontakt JK wirkt noch in voller
Länge auf das Relais A. Der folgende Impuls bringt, da Kontakt iil dauernd umgeschaltet
ist, nunmehr das Relais P (I) zum Ansprechen; Relais P unterbricht durch seinen
Kontakt pI den Stromkreis i i für die magnetische Kupplung MK und legt sich über
seine Wicklung II in einen Haltestromkreis.
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Der Prüfstromkreis ist in zehn untereinander verbundene Einzelabschnitte
unterteilt, von denen jeder aus einem Schablonen- und einem Relaiskettenkontakt
besteht, z. B. S1 und z1Iv. Dieser Prüfstromkreis ist, durch die binäre Zählkette
bedingt, binär aufgebaut, so daß insgesamt 210 = 1024 Impulse gezählt werden können.
Da infolge der Reihenschaltung von zwanzig Kontaktstellen die Störanfälligkeit*
dieses Stromkreises durch schlechte Kontaktgabe der Kontakte wesentlich erhöht ist,
wird jeder einzelnen Verbindungsstelle zwischen zwei Prüfstromkreisabschnitten über
einen hochohmigen Widerstand Wizs bis Wi3o Minus-Potential zugeführt, so daß die
Kontakte abschnittweise durchfritten können. Dadurch ist trotz der vielen Kontakte
ein elektrisch einwandfreier Stromkreis geschaffen.