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Gegenstand
der Erfindung ist eine Vorrichtung zur induktiven Abtastung der
Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerkes bei Zählern
aller Art.
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Zur
induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählers
ist es beispielsweise aus dem Gegenstand der
DE 100 16 204 B4 bekannt,
jeder Zahlenrolle einen Permanentmagneten zuzuordnen, der auf einer
ortsfest gegenüberliegend angeordneten Ausleseinrichtung
einen Induktionsimpuls erzeugt. Es wird damit ein Pulszähler
verwirklicht, der lediglich eine vollständige Umdrehung
einer Zahlenrolle erfasst. Dies ist jedoch ungenau, weil es wichtig
ist, einzelne Teilstriche auf Zahlenrollen getrennt voneinander
erfassen zu können. Dies leistet die genannte Druckschrift
nicht. Die gleiche Kritik gilt auch für die
DE 1955191 .
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Mit
der
EP 0 024 647 A1 ist
ein weiteres, induktiv auslesbares Rollenzählwerk bekannt
geworden, bei dem die Zahlenrollen über Schalttriebe von einem
impulsgespeisten Schrittschaltmotor angetrieben werden. Damit kann
nur die Umdrehungszahl einer Zahlenrolle festgestellt werden, nicht
jedoch eine Auslesung einzelner Ziffern auf einer Zahlenrolle.
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Mit
dem Gegenstand der
DE
195 38 163 C1 werden zur Auslesung bzw. zur Drehzahl und
Drehrichtungserkennung magnetfeldabhängige Widerstandselemente
eingesetzt, die in einer Messbrücke verschaltet sind. Nachteil
dieser Anordnung ist, dass äußere magnetische
Einflüsse zu einer unerwünschten Störung
der Auslesung führen.
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Mit
dem Gegenstand der
EP
0 696 349 B1 ist eine weitere Abtastvorrichtung zur induktiven
Abtastung der Teilstriche von Zahlenrollen eines Zählwerkes
bekannt geworden, bei dem das Zählwerk aus einer Reihe
von hintereinander angeordneten Zahlenrollen besteht.
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Auf
jeder Zahlenrolle ist drehfest ein in Resonanz schwingender Schwingkreis
angeordnet, der von einer ortsfest angeordneten Spule induktiv gespeist
wird.
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Damit
ist jeder Zahlenrolle ein eigener ortsfester Schwingkreis zugeordnet.
Entsprechend der Drehung der jeweiligen Zahlenrolle dreht sich der
auf der Zahlenrolle angeordnete Schwingkreis an der Ausleseeinrichtung
vorbei und dementsprechend – je nach der Winkellage des
sich vorbeidrehenden Schwingkreises auf der Zahlenrolle – ändert
sich damit der Phasenwinkel und die Frequenz, die mit der Auslesespule
ausgelesen wird.
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Allen
Zahlenrollen ist eine einzige, gemeinsame Ausleseeinrichtung zugeordnet.
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Nachteil
der genannten Anordnung ist der relativ hohe Schaltungsaufwand,
denn es muss jeder Zahlenrolle ein eigener, ortsfest angeordneter
und zur Speisung des sich drehenden Schwingkreises vorgesehener
eigener Schwingkreis vorgesehen werden.
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Weiterer
Nachteil ist, dass die Anordnung von getrennten, jeweils getrennt
zu bestromenden Schwingkreisen auf der jeweiligen Zahlenrolle mit
einem hohen Aufwand verbunden ist.
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Die
Auswertung ist relativ aufwändig, weil allen Zahlenrollen
eine der Auslesung dienende gemeinsame Spule vorgesehen ist, wobei
es relativ schwierig ist, die auf der Spule eingehenden Signale voneinander
zu unterscheiden und jeder einzelnen Zahlenrolle zuzuordnen. Es
ist messtechnisch schwierig, den Phasenwinkel, der letzten Endes
ausgelesen wird, so zu bestimmen, dass er genau einer einzigen Ziffer
auf einer Zahlenrolle zugeordnet werden kann. Demzufolge ist dieses
Messprinzip relativ aufwändig und im Übrigen ungenau,
weil nur Teile einer Amplitude oder einer Schwingung ausgewertet werden,
um diesen ausgewerteten Teil einem Teilstrich auf einer Zahlenrolle
zuzuordnen.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
induktiven Abtastung der Teilstriche eines mechanischen Rollenzählwerks der
eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Auslesung des
jeweiligen Teilstriches auf der Zahlenrolle genauer und mit geringerem
Aufwand erfolgen kann.
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Zur
Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch
gekennzeichnet, dass auf jeder Zahlenrolle jedem Teilstrich der
Zahlenrolle ein Dämpfungselement zugeordnet ist und dass
sich die Dämpfungselemente von einem Teilstrich zum anderen
durch ihren Bedämpfungsgrad unterscheiden. Ferner ist wesentlich,
dass jeder Zahlenrolle ein ortsfester, der Zahlenrolle gegenüberliegend
und mit der Zahlenrolle induktiv gekoppelter Schwingkreis angeordnet
ist, dessen Amplitude ausgewertet wird und in einen digitalen Wert
umgesetzt wird.
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Wichtig
bei der vorliegenden Erfindung ist also, dass jeder Zahlenrolle
ein ortsfester Schwingkreis zugeordnet ist, dessen Ausgangsamplitude durch
die vorbeilaufenden, auf jeweils einer Zahlenrolle angeordneten
Dämpfungselemente verändert wird. Diese durch
die Dämpfungselemente veränderbare Ausgangsspannung
des Schwingkreises wird nun in einen digitalen Wert umgesetzt und
ausgewertet.
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Damit
bestehen wesentliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
Es reicht erfindungsgemäß aus, ortsfest mit der
jeweiligen Zahlenrolle eine Vielzahl von unterschiedlichen Dämpfungsgrade
bewirkende Dämpfungselementen anzuordnen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist jedes Dämpfungselement
als elektrisch leitfähiges Blech ausgebildet, welches – bei
induktiver Einkopplung in den ortsfesten Schwingkreis – einen
Wirbelstrom erzeugt, der den einkoppelnden Schwingkreis in seiner Amplitude
verändert.
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Es
reicht deshalb aus, jedem Teilstrich auf der Zahlenrolle ein eine
unterschiedliche Bedämpfung ausübendes Dämpfungselement
zuzuordnen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es deshalb vorgesehen,
unterschiedlich große Dämpfungsbleche vorzusehen,
die sich in ihrer Flächenzahl voneinander unterscheiden.
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Beispielsweise
kann dem Teilstrich 0 ein Dämpfungselement mit einer Fläche
von 25 mm2 zugeordnet werden, während
dem Teilstrich Nr. 1 ein Dämpfungselement mit einer Fläche
von 5 mm2 zugeordnet ist.
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Bei
zehn unterschiedlichen Teilstrichen auf der Zahlenrolle ist es deshalb
erforderlich, Dämpfungselemente mit zehn unterschiedlichen
Flächen einzusetzen.
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Hierbei
ist es nicht erforderlich, den Zahlen 1 bis 10 auf einer Zahlenrolle
auch genau linear abnehmende oder zunehmende Flächen von
Dämpfungselementen zuzuordnen. Es ist vielmehr günstiger,
die Dämpfungselemente in ihrer Flächenzahl gemischt anzuordnen,
so dass z. B. der Zahl 0 ein Dämpfungselement mit 25 mm2 und dem Teilstrich 1 ein Flächenelement
mit der Flächenzahl 5 mm2 und dem
Teilstrich 2 ein Flächenelement mit der Flächenzahl
10 mm2 zugeordnet ist.
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Dies
führt in vorteilhafter Weise zu einer verbesserten Auslesung,
weil dadurch eine große Trennschärfe zwischen
den einzelnen Teilstrichwerten gegeben ist, die an der ortsfesten
Schwingkreisanordnung vorbeilaufen.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen die besagten Bedämpfungselemente
aus einem elektrisch leitfähigen Blech, z. B. einem Metall,
wie z. B. Aluminium, Eisen, Edelstahl oder anderen Materialien,
wie auch Buntmetall.
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Hierbei
ist es gleichgültig, in welcher Weise diese verschiedenen
Dämpfungselemente in der Zahlenrolle angeordnet sind. Es
kann vorgesehen sein, dass die Zahlenrolle als halboffener Zylinder ausgebildet
ist und deshalb diese Dämpfungselemente an der Innenwand
des Zylinders in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet sind.
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Sie
können auch an der Innenseite dieses Zylinders aufgeklebt
werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Dämpfungselemente
im Kunststoffmaterial des Zylindermantels zu integrieren, indem
sie z. B. im Spritzgussvorgang mit eingespritzt werden.
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In
einer dritten Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente
als integraler Bestandteil eines Kunststoffrings eingespritzt sind
und der Kunststoffring als getrenntes Teil in die Zahlenrolle eingesetzt
wird.
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In
einer anderen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente
an der Außenseite – Sichtseite – der
Zahlenrolle angeordnet sind und beispielsweise den Ziffern der Zahlenrolle unterlegt
sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Dämpfungselemente
nicht an dem Zylindermantel angeordnet sind, sondern am Zylinderboden.
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Statt
elektrisch leitfähiger Bleche sind selbstverständlich
auch andere Materialien als Dämpfungselemente denkbar.
Beispielsweise können Sintermetalle verwendet werden, vorausgesetzt
sie sind elektrisch leitfähig. Ebenso können pulverbeschichtete
Kunststoffstücke verwendet werden, unter der Voraussetzung,
dass das eingeschlossene Metallpulver einen elektrisch leitfähigen
Belag im Kunststoff bildet.
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Vorstehend
wurde darauf hingewiesen, dass die Dämpfungseigenschaften
der hintereinanderliegend angeordneten Dämpfungselemente
auf einer Zahlenrolle veränderbar sein müssen,
um eine gesteuerte Veränderung der Ausgangsamplitude des ortsfest
angeordneten Schwingkreises zu ermöglichen.
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Hierbei
ist es nicht lösungsnotwendig, dass die Flächenelemente
alle eine gleiche Form haben. Jedes Dämpfungselement kann
auch durchaus eine unterschiedliche Form haben. Beispielsweise kann das
dem Teilstrich 1 zugeordnete Dämpfungselement eine Rechteckform
haben, während das dem Teilstrich 2 zugeordnete Dämpfungselement
eine Quadratform und dem Teilstrich 3 zugeordnete Dämpfungselement
eine Rautenform oder eine Kreisform aufweisen kann.
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Derartige,
unterschiedliche Flächenelemente können auch untereinander
gemischt hintereinander liegend auf der Zahlenrolle angeordnet sein.
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Damit
ist klargestellt, dass die Formgebung des Dämpfungselementes
keine Rolle spielt, sondern nur die unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls
vom Erfindungsgedanken umfasst ist, ist vorgesehen, dass Dämpfungselemente
mit gleichen Dämpfungseigenschaften nacheinander folgend
auf der Zahlenrolle angeordnet sind, dass aber der Abstand des einzelnen Teilstriches
und damit der Abstand des einzelnen Dämpfungselementes
zu der auslesenden Spule veränderbar ist. In diesem Fall
würde die Zahlenrolle nicht als Zylinderrolle ausgebildet
sein, sondern als Exzenterscheibe, auf deren Außen- oder
Innenumfang eine Vielzahl von hintereinander angeordneten, jeweils
durch Luftspalte getrennte Dämpfungselemente angeordnet
sind, von denen jedes Dämpfungselement die gleiche Dämpfungseigenschaft aufweist.
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Anstatt
der Ausbildung einer als Exzenter ausgebildeten Zahlenrolle ist
es in der Verwirklichung dieses gleichen Ausführungsbeispieles
möglich, eine Anzahl von Dämpfungselementen beispielsweise
am Innenumfang einer als Zylinder ausgebildeten Zahlenrolle anzuordnen,
während eine andere Anzahl der Dämpfungselemente
in der Mitte dieses Zylindermantels und eine weitere Anzahl der
Dämpfungselemente auf dem Außenumfang des Zylindermantels angeordnet
sind.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel würde sich der Abstand
der einzelnen Dämpfungselemente zu dem stationären,
auslesenden Schwingkreises verändern, und damit würde
diese Abstandsveränderung zu einer unterschiedlichen Ausgangsamplitude des
auslesenden Schwingkreises führen. Auch damit kann eine
Diskriminierung der einzelnen Ausgangsspannungen des Schwingkreises
erfolgen.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
in eine zylindrische Zahlenrolle, auf deren Außenumfang
beispielsweise die optisch erkennbaren Teilstriche angeordnet sind, ein
exzentrischer Ring angeordnet ist, der im Bezug zur Drehachse der
Zahlenrolle exzentrisch angeordnet ist. Dieser Exzenterring ist
aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet,
und beim Drehen der zylindrischen Zahlenrolle dreht sich der elektrisch leitfähige
Exzenterring mit unterschiedlichem Abstand in den Induktionsspalt
des ortsfest angeordneten Schwingkreises hinein. Dieser wird somit
eine der Drehung des Exzenterrings angepasste Ausgangsspannung erzeugen,
die wiederum ausgelesen und in einen digitalen Wert umgewandelt
werden kann.
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Ein
solcher Exzenterring kann an beliebigen Stellen der Zahlenrolle
angebracht oder in dieser integriert sein.
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Nachfolgend
werden die Merkmale der Erfindung in Kurzform nochmals dargestellt:
- – die Zahlenrollenausleseeinheit ist
ohne Verbindung zu einer externen Schnittstelle stromlos
- – ein internes Netzteil oder Batteriebetrieb ist möglich
- – grundsätzlich erfolgt die Bestromung durch
einen angeschlossenen Verbraucher, beim optischen Betrieb oder Wirelessbetrieb
erfolgt die Bestromung durch Batterie oder Netzteile
- – pro Zahlenrolle wird eine Spule in einer Aufnahmeeinrichtung
positioniert
- – in den Zahlenrollen befinden sich eingelegt und/oder
eingespritzt oder anders befestigte Metallfahnen unterschiedlicher
Größe pro Ziffer
- – jeder Ziffer wird eine unterschiedlich große
bzw. unterschiedlich geformte Metallfahne zugeordnet
- – die Spulen induzieren in die jeweiligen Metallfahnen
ein Wirbelstromfeld
- – abhängig von der Fahnengröße
wird das elektromagnetische Feld verändert, d. h.
- – es ändert sich die Oszillatoramplitude.
Diese Änderung wird dann dem Gleichrichter zugeführt, dann
vom Microcontroller einer definierten Spannung zugeordnet, dann
in z. B. ein binäres Format gewandelt und einer Schnittstelle
zugeführt
- – durch die Gestaltung der Software kann bestimmt werden,
ob die Auslesung der Zahlenrollenpositionen parallel oder seriell
erfolgt
- – als möglicher Ausleseport ist jeder bedrahtete, optische
oder wireless Port geeignet.
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Vorteil
der vorliegenden Erfindung ist, dass jeder Zahlenrolle ein eigener
Schwingkreis zugeordnet ist und die Schwingkreise wahlweise durch
einen Multiplexer einschaltbar sind. Das heißt, beim Auslesen
der Zahlenrolle ist immer nur ein Schwingkreis einer einzigen Zahlenrolle
zugeordnet und auslesbar, während alle anderen Schwingkreise
stumm sind, um ein Übersprechen von dem einen Schwingkreis auf
den anderen zu vermeiden.
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Es
ist jedoch auch möglich, die jeder Zahlenrolle zugeordneten
Schwingkreise gleichzeitig zu betreiben, wobei jedoch jeder zweite
Schwingkreis mit einer anderen Frequenz betrieben wird.
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Vorteil
der Anordnung eines einzigen Schwingkreises, der jeweils einer einzigen
Zahlenrolle zugeordnet ist, ist, dass eine Störung beim
Auslesen benachbarter Zahlenrollen auf jeden Fall vermieden wird.
Es wird immer nur eine Zahlenrolle zu einem bestimmten Zeitpunkt
ausgelesen.
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Magnetische
Störungen, die von außen an die Ausleseeinheit
herangetragen werden, führen nicht zu einer fehlerhaften
Auslesung. Der Oszillator wird so ausgelegt, dass seine Schwingung
so stabil ist, dass entsprechende Beeinflussungen der Oszillatorfrequenz
auszuschließen sind.
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Weiterer
Vorteil der Erfindung ist, dass eine Umwandlung der ausgelesenen
Werte leichte in digitale Werte möglich ist, denn die Ausgangsspannung des
auslesenden Schwingkreises ändert sich charakteristisch
um ein Maß von z. B. 1:10 beim Vorbeilaufen unterschiedlicher
Dämpfungselemente.
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Damit
ist eine sehr gute Unterscheidung der einzelnen Auslesespannungen
möglich. Pro Stufe (pro Teilstrich) gibt es hierbei einen
Spannungsunterschied von z. B. 400 mV. Dieser ist gut schaltungstechnisch
auswertbar und kann gut von einem nachgeschalteten A/D-Wandler ausgewertet
und in digitale Werte umgewandelt werden. Es kommt daher zu einer
sehr genauen und stabilen Auslesung, die von Umwelteinflüssen
und schädlichen Feldern unbeeinflusst ist.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern
auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten
Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche
Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit
sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der
Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei
gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
perspektivisch das Ausleseverfahren nach der Erfindung an einer
Zahlenrolle
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2:
ein Blockschaltbild einer Ausleseschaltung
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3:
die Darstellung der Erzeugung unterschiedlicher Ausgangsspannungen
am auslesenden Schwingkreis
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4:
schematisiert das Ausleseschema nach 3 mit Umwandlung
in unterschiedliche digitale Werte
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5:
die auf einer Ebene abgewickelten unterschiedliche Dämpfungswerte
erbringenden Dämpfungselemente einer Zahlenrolle
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6:
ein gegenüber 5 abgewandeltes Ausführungsbeispiel
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7:
ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem als Dämpfungselement
ein Exzenterring aus einem leitfähigen Material vorgesehen
ist, der drehfest mit Zahlenrolle gekoppelt ist
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In 1 ist
allgemein eine induktive Auslesung von Teilstrichen eines Rollenzählwerkes
dargestellt, wobei das Zählwerk 1 aus einer Mehrzahl
von Zahlenrollen 2 besteht, die getrennt voneinander drehbar
auf einer gemeinsamen Welle 35 angeordnet sind. Jede Zahlenrolle 2 weist
eine Anzahl von Teilstrichen 36 auf, die z. B. aus den
dezimalen Zahlen 0–9 bestehen. Hierauf ist die Erfindung
selbstverständlich nicht beschränkt, es können
auch alphanumerische Symbole oder andere Symbole vorgesehen werden.
Wichtig ist jedoch, dass jedem Teilstrich 36 ein zugeordnetes
Dämpfungselement zugeordnet ist, welches im Ausführungsbeispiel
als Metallfahne 15 ausgebildet ist.
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Somit
ist nach diesem ersten Ausführungsbeispiel wichtig, dass
jedem Teilstrich 36 eine (unterschiedliche Fläche
aufweisende) Metallfahne 15 zugeordnet ist, wie diese in 1 an
der Innenseite des Zylindermantels der Zahlenrolle 2 erkennbar
ist.
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Jeder
Zahlenrolle 2 ist ein ortsfestes, gegenüberliegendes
Spulenfeld 3 zugeordnet, wobei das Spulenfeld 3 aus
einer Vielzahl von Spulen 4 besteht. Somit ist jeder Zahlenrolle 2 eine
eigene Spule 4, 5, 6 zugeordnet.
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Jede
Spule 4, 5, 6 ist Bestandteil eines Schwingkreises 22,
wie er nachfolgend anhand der 2 näher
erläutert wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass zur Auslesung jeweils immer nur eine einzige Spule 4 oder 5 oder 6 in Betrieb
ist, und das Spulenfeld 3 wird durch einen zugeordneten
Multiplexer 11 so gesteuert, dass diese Bedingung erfüllt
ist.
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Darauf
ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt, wie im allgemeinen
Beschreibungsteil hingewiesen wurde.
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Gemäß 2 bildet
jede Spule 4, 5, 6 einen Oszillator 7,
der somit einen Schwingkreis 22 ausbildet. Der Schwingkreis 22 schwingt
beispielsweise mit einer Frequenz von 1 MHz.
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Hierdurch
wird ein induktives Feld und ein Sendeimpuls 16 auf die
gegenüberliegend vorbeilaufende Metallfahne 15 erzeugt,
und damit wird das Spulenfeld bedämpft.
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Dem
Schwingkreis 22 nachgeschaltet ist ein Gleichrichter 8,
der die ausgelesene Spannung gleichrichtet und über einen
Verstärker 9 einem A/D-Wandler 18 zuführt.
In Richtung zur Masse ist ein Glättungskondensator 17 vorgesehen.
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Der
Ausgang des A/D-Wandlers wird einem Mikrokontroller 12 zugeführt,
der das empfangene digitale Signal des A/D-Wandlers 18 aufbereitet
und einer Schnittstelle 13 und somit auch einer Ausleseleitung 14 zuführt.
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Es
ist eine Spannungsstabilisierung 10 vorhanden. Beim Auslesen
der Werte wird dem Gerät von außen eine Betriebsspannung
zugeführt, z. B. über die Ausleseleitung 14,
und die hier erwähnte Spannungsstabilisierung 10 dient
dazu, die interne Spannung zu erzeugen und den einzelnen Bausteinen
zuzuführen.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, die Spannungsspeisung
der Auswerteschaltung über die Ausleseleitung 14 zu
ermöglichen. Es gibt auch andere Möglichkeiten,
eine solche Speisespannung zuzuführen, wie z. B. über
externe Leitungen.
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Gemäß 3 ist
nun erkennbar, dass jedem Teilstrich 36 eine Ziffer 19 der
Zahlenrolle 2 zugeordnet ist und dass erfindungsgemäß jedem
Teilstrich 36 ein Dämpfungselement in Form einer
Metallfahne 15 zugeordnet ist, der eine vom anderen Dämpfungselement
unterschiedliche Bedämpfung des Schwingkreises 22 ausführt.
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Dies
erzeugt eine Stufenspannung 21, so dass jedem Teilstrich
unterschiedliche Stufenspannungen 21a, 21b, 21c zugeordnet
werden können. Es handelt sich also um eine Stufenkurve,
wie es anhand der 4 noch näher dargestellt
ist. Dort ist in groben Zügen nochmals das Messprinzip
dargestellt, wo erkennbar ist, dass jeder Zahlenrolle 2 jeweils eine
Spule 4, 5, 6 gegenüberliegend
angeordnet ist und die Spule im Wesentlichen aus einem Schwingkreis 22 besteht.
Der Schwingkreis weist einen Kondensator 23 auf.
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Die
Schwingfrequenz ist in einer ersten Ausführungsform stabil
gewählt, d. h. nicht veränderbar.
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In
einer zweiten Ausführungsform (siehe 2)
kann es auch vorgesehen sein, dass jeder Schwingkreis, der jeweils
einer Zahlenrolle 2 zugeordnet ist, mit einer unterschiedlichen
Frequenz schwingt, wie dies durch den Pfeil in 2 beim
Oszillator 7 symbolisiert ist.
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Es
handelt sich also nicht um eine stetig veränderbare Oszillatorfrequenz,
sondern eine Oszillatorfrequenz, die in bestimmten Stufen veränderbar ist.
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Die 4 zeigt
nun, dass die Ausgangsspannung des Schwingkreises 22 eine
stetig abnehmende Amplitude 24 ausbildet, je nach dem,
welches Dämpfungselement mit welchen Dämpfungseigenschaften
gerade vorbeigelaufen ist.
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Wenn
man nun eine Dämpfungsanordnung verwendet, wie sie beispielsweise
in 5 dargestellt ist, dann erkennt man, dass die
Metallfahnen 15 eine unterschiedliche Fläche 34, 34a, 34b, 34c haben,
aber ansonsten in gleichem Abstand mit gleichem Luftspalt 33 dazwischen
am Umfang der Zahlenrolle gleichmäßig verteilt
angeordnet sind.
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Die
Dämpfungseigenschaften werden deshalb allein durch das
Flächenmaß der jeweiligen Fläche 34a, 34b, 34c beeinflusst.
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Dies
führt beim Vorbeilaufen im Luftspalt zu einer in 4 dargestellten,
stark abnehmenden Amplitude 24 am Ausgang des Schwingkreises 22, so
dass jedem Teilstrich eine eigene Oszillator-Ausgangsspannung 26 zugeordnet
werden kann, wie dies in Form von horizontalen Linien in 4 dargestellt
ist.
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Diese
Stufenform der Amplitude 24 wird nun dem A/D-Wandler 18 zugeführt,
und dieser ordnet entsprechend der Nummer 28 des jeweiligen
Teilstriches 36 einen digitalen Wert zu. Dies ist auf der
rechten Seite in 4 dargestellt, wo erkennbar
ist, dass eine Treppenspannung 29 erzeugt wird, der jeweils ein
digitaler Wert 30 zugeordnet wird. Der so erzeugte digitale
Wert wird dem digitalen Ausgang 31 zugeführt und
in den Mikrokontroller 12 eingespeist.
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In 6 ist
als weiteres Ausführungsbeispiel im Vergleich zu 5 dargestellt,
dass es nicht lösungsnotwendig ist, die Dämpfungselemente
mit voneinander unterschiedlichen Flächenzahlen auszubilden.
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Es
kann in der Ausführungsform nach 6 vorgesehen
werden, die Dämpfungselemente nicht nur als Rechtecke auszubilden,
sondern z. B. als abgerundete Ellipse, als Raute mit der Fläche 34c,
als kleines Rechteck mit der Fläche 34d oder als
rundes Plättchen mit der Fläche 34e.
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Somit
ist nachgewiesen, dass es nicht auf die Formgebung der Metallfahnen
oder der elektrisch leitfähigen Dämpfungselemente
ankommt, sondern lediglich auf deren Dämpfungswert.
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In 7 ist
als weitere Ausführungsform dargestellt, dass ein sich
verändernder Dämpfungswert auch dadurch erzeugt
werden kann, dass drehfest mit der zylindrischen Zahlenrolle ein
aus elektrisch leitfähigem Material bestehender Exzenterring 32 gekoppelt
ist. Dieser dreht sich demzufolge mit sich veränderndem
Abstand in den Schwingkreis 22 hinein, so dass damit ebenfalls
die Ausgangsamplitude des Schwingkreises 24 charakteristisch
verändert wird.
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Der
Exzenterring 32 kann insgesamt aus einem elektrisch leitfähigen
Material sein. Er kann aber auch als Scheibe ausgebildet sein, als
Ring oder aus einzelnen Teilstücken bestehen.
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Der
Exzenterring 32 muss im Ergebnis wie eine Spirale ausgebildet
sein, um bei der Drehung eine kontinuierliche Zu- oder Abnahme im
Luftspalt 33 in Abhängigkeit von dem vorbeilaufenden
Teilstrich 36 zu ermöglichen.
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- 1
- Zählwerk
- 2
- Zahlenrolle
- 3
- Spulenfeld
- 4
- Spule
- 5
- Spule
- 6
- Spule
- 7
- Oszillator
- 8
- Gleichrichter
- 9
- Verstärker
- 10
- Spannungsstabilisierung
- 11
- Multiplexer
- 12
- Mikrokontroller
- 13
- Schnittstelle
- 14
- Ausleseleitung
- 15
- Metallfahne
- 16
- Sendeimpuls
- 17
- Kondensator
- 18
- AD-Wandler
- 19
- Ziffer
- 20
- Stufenkurve
- 21
- Stufenspannung
- 22
- Schwingkreis
- 23
- Kondensator
- 24
- Amplitude
(Schwingkreis 22)
- 25
- Große
Metallfahne 15
- 26
- Oszillator-Ausgangsspannung
- 27
- AD-Wandler
- 28
- Nummer
der Zahlenrolle 2
- 29
- Treppenspannung
- 30
- Digitaler
Wert
- 31
- Digitaler
Ausgang
- 32
- Exzenterring
- 33
- Luftspalt
- 34
- Fläche
- 35
- Welle
- 36
- Teilstück
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10016204
B4 [0002]
- - DE 1955191 [0002]
- - EP 0024647 A1 [0003]
- - DE 19538163 C1 [0004]
- - EP 0696349 B1 [0005]