DE1113581B

DE1113581B - Method and device for converting measured values displayed on a number of measuring devices into digital values

Info

Publication number: DE1113581B
Application number: DEZ7018A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Konrad Zuse
Original assignee: Zuse KG
Current assignee: Zuse KG
Priority date: 1958-12-17
Filing date: 1958-12-17
Publication date: 1961-09-07

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Umformen von an einer Anzahl von Meßeinrichtungen angezeigten Meßwerten in Digitalwerte Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen von an einer Anzahl von Meßeinrichtungen angezeigten Meßwerten in Digitalwerte. Es ist bereits bekannt, Skalen von Meßgeräten fotoelektrisch abzutasten und die von einer Meßeinrichtung zurückgelegte Strecke bis zum Erreichen einer Meßmarke impulsmäßig zu zählen und dadurch den äquivalenten Digitalwert zu erhalten. Soll eine Reihe von Meßeinrichtungen abgelesen und digital umgeformt werden, so muß bei dem heutigen Stand der Technik entweder jeder Meßeinrichtung eine eigene Ablese- und Zähleinrichtung zugeordnet werden, oder es muß mit der gleichen Ablese- und Zähleinrichtung an den verschiedenen Meßeinrichtungen eine Messung nach der anderen abgelesen und digital umgesetzt werden. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand.Method and device for forming a number of measuring devices Measured values displayed in digital values The present invention relates to a method for converting measured values displayed on a number of measuring devices into digital values. It is already known to photoelectrically scan scales of measuring devices and the Distance covered by a measuring device until a measuring mark is reached counting impulsively and thereby obtaining the equivalent digital value. Intended to a number of measuring devices are read and digitally converted, so must be at the current state of the art either each measuring device has its own reading and counting device, or it must be assigned with the same reading and Counting device on the various measuring devices one measurement after the other can be read and implemented digitally. This requires considerable effort.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren angegeben, mit dessen Hilfe das gleiche Ziel mit wesentlich geringerem Aufwand erreicht wird, indem die Ablesung und Impulszählung für sämtliche Meßeinrichtungen in einem geschlossenen Vorgang durchgeführt wird, wobei die Meß- und Ableseeinrichtung vorteilhaft mit einer programmgesteuerten elektronischen Rechenmaschine zusammenarbeitet, welche die Zählung und Verteilung der Impulse bewirkt.The invention provides a method with the help of which the same goal is achieved with much less effort by taking the reading and pulse counting for all measuring devices in one closed process is carried out, the measuring and reading device advantageously with a program-controlled electronic calculating machine, which does the counting and distribution which causes impulses.

Gemäß der Erfindung werden die untereinander gleichartigen Meßeinriehtungen in aufeinanderfolgenden Abtastzyklen abgetastet, und zwar in jedem einer digitalen Meßeinheit entsprechenden Zyklus alle Meßeinrichtungen nacheinander, wobei durch die Abtastung jeder Meßeinrichtung in jedem Zyklus dann ein elektrischer Impuls erzeugt oder ein sonst erzeugter Impuls unterdrückt wird, wenn der angezeigte Wert der betreffenden Meßeinrichtung größer als der der betreffenden Stufe entsprechende Digitalwert ist. Die den einzelnen Meßeinrichtungen zugeordneten Impulse werden gesondert gezählt und gegebenenfalls durch elektronische Speichermittel gespeichert. Zur Erzeugung der elektrischen Impulse kann eine Fotozelle vorgesehen sein, während zur zyklischen Abtastung der Meßeinrichtungen eine bewegliche optische Einrichtung vorgesehen ist, durch welche bei jeder Abtastung ein durch die Stellung der entsprechenden Meßeinrichtung beeinflußter Lichtstrahl auf die Fotozelle gelenkt wird. Weiterhin kann außer dieser Fotozelle eine Signaleinrichtung, z. B. eine zweite Fotozelle, vorgesehen sein, die bei Abtastung jeder Meßeinrichtung in jedem Abtastzyklus einen Impuls erzeugt, sowie eine Signaleinrichtung, z. B. eine dritte Fotozelle, die nach Beendigung jedes Abtastzyklus einen Impuls erzeugt. Diese Hilfsimpulse können zur Steuerung der Verteilung der von der ersten Fotozelle gelieferten Impulse auf die Speicherzellen des erwähnten elektronischen Speichers verwendet werden.According to the invention, the mutually similar measuring units sampled in successive sampling cycles, each one digital Measuring unit corresponding cycle all measuring devices one after the other, whereby through the scanning of each measuring device in each cycle then an electrical pulse generated or an otherwise generated pulse is suppressed if the displayed value of the measuring device in question is greater than that corresponding to the stage in question Digital value is. The pulses assigned to the individual measuring devices are counted separately and possibly stored by electronic storage means. To generate the electrical impulses, a photocell can be provided during a movable optical device for the cyclical scanning of the measuring devices is provided through which at each scan a through the position of the corresponding Measuring device influenced light beam is directed to the photocell. Farther In addition to this photocell, a signaling device, e.g. B. a second photocell, be provided that when scanning each measuring device in each scanning cycle Pulse generated, as well as a signaling device, e.g. B. a third photocell that after A pulse is generated at the end of each sampling cycle. These auxiliary impulses can be used to Control of the distribution of the impulses delivered by the first photocell to the Memory cells of the aforementioned electronic memory can be used.

Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden, bei dem die zu messenden Werte durch Flüssigkeitsstände in Druckröhren aus Glas gegeben sind. Durch eine Reihe solcher Meßröhren sei z. B. die Druckverteilung an einem Meßobjekt wiedergegeben, wobei jeder Meßstelle eine Meßröhre zugeordnet und jeder Meßröhre wiederum eine Speicherzelle in einer elektronischen Rechenmaschine zugeordnet ist. Die Aufgabe besteht nun darin, die Höhen der Flüssigkeitssäulen als Digitalwerte auf die zugeordneten Speicherzellen der Rechenmaschine zu geben.The invention is to be described below using an exemplary embodiment in which the values to be measured are determined by liquid levels in pressure tubes Glass are given. Through a number of such measuring tubes z. B. the pressure distribution reproduced on an object to be measured, with a measuring tube assigned to each measuring point and each measuring tube in turn a memory cell in an electronic calculating machine assigned. The task now is to determine the heights of the columns of liquid to give as digital values to the allocated memory cells of the computing machine.

In den Figuren ist eine Vorrichtung, welche zur Ausübung dieses Verfahrens geeignet ist, beschrieben. Es zeigen im einzelnen Fig. 1 und 2 den mechanischen Teil der Vorrichtung in zwei Projektionen, Fig. 3 ein Schaltschema zur Eingabe der Meßwerte in eine programmgesteuerte Rechenmaschine, Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Speicherung der Meßwerte.In the figures is a device which is used to carry out this method is suitable, described. 1 and 2 show in detail the mechanical Part of the device in two projections, Fig. 3 is a circuit diagram for entering the Measured values in a program-controlled calculating machine, FIG. 4 shows a circuit arrangement for electronic storage of the measured values.

In Fig. 1 und 2 sind neunzehn Meßröhren 1 in einem Kreiszylinder um eine Meßachse 2 angeordnet. Ein in Richtung der Meßachse verschiebbarer Schlitten 3 trägt eine Beleuchtungseinrichtung 4 und eine fotoelektrische Ableseeinrichtung 5. Der Schlitten wird durch eine Transportspindel 6 auf- und abwärts bewegt. Die Ableseeinrichtung 5 ist auf dem Schlitten 3 drehbar um die Meßachse 2 angeordnet. Sie besteht aus einer Optik 7 und einer Fotozelle S. Die Beleuchtungseinrichtung 4 ist so ausgebildet, daß jeder Meßröhre 1 eine Lichtquelle 9 zugeordnet ist. Von dieser werden die Meßröhren in durchscheinendem Licht beleuchtet. Das Bild der Meßröhre wird durch die Optik 7, wenn diese gerade in der geeigneten Stellung ist, auf die Fotozelle 8 geworfen, welche so vorgespannt ist, daß im Falle? daß das Licht die gefärbte Flüssigkeit in der Meßröhre 1 durchdringen muß, keine für die Erzeugung eines Impulses ausreichende Erregung der Fotozelle 8 stattfindet, während im anderen Falle die Fotozelle erregt wird.In Figs. 1 and 2, nineteen measuring tubes 1 are around in a circular cylinder a measuring axis 2 is arranged. A slide that can be moved in the direction of the measuring axis 3 carries a lighting device 4 and a photoelectric reading device 5. The carriage is moved up and down by a transport spindle 6. the Reading device 5 is arranged on slide 3 so as to be rotatable about measuring axis 2. It consists of an optic 7 and a photocell S. The lighting device 4 is designed so that each measuring tube 1 is assigned a light source 9 is. From this the measuring tubes are illuminated in translucent light. The picture the measuring tube is through the optics 7, when this is just in the appropriate position is thrown onto the photocell 8, which is pretensioned so that in the event? that the light must penetrate the colored liquid in the measuring tube 1, none for the generation of a pulse sufficient excitation of the photocell 8 takes place, while in the other case the photocell is excited.

Während des Meßvorganges macht nun der Schlitten, durch die Transportspindel 6 angetrieben, eine Vertikalbewegung im allgemeinen von unten nach oben, wobei die Ableseeinrichtung 5 ständig rotiert. Diese Drehung kann dabei beispielsweise durch eine von der Transportspindel 6 über Zahnräder angetriebene Welle 10 und Stirnräder 11, 12 bewirkt werden. Die Transportgeschwindigkeit des Schlittens 3 und die Drehzahl der Ableseeinrichtung 5 werden dabei vorteilhaft so abgestimmt, daß pro Einheit der Meßhöhe, welche noch getrennt erfaßt werden soll, eine Umdrehung der Ableseeinrichtung stattfindet. Während der Aufwärts- und Drehbewegung der Ableseeinrichtung werden also laufend Impulse von der Fotozelle ausgegeben oder nicht ausgegeben, durch welche der Stand der Meßwerte wiedergegeben wird.During the measuring process, the carriage now makes through the transport spindle 6 driven, a vertical movement generally from bottom to top, the Reading device 5 rotates continuously. This rotation can, for example, by a shaft 10 and spur gears driven by the transport spindle 6 via gears 11, 12 are effected. The transport speed of the carriage 3 and the rotational speed the reading device 5 are advantageously matched so that per unit the measuring height, which is to be recorded separately, one revolution of the reading device takes place. During the upward and rotary movement of the reading device So continuously pulses from the photocell issued or not issued by which the status of the measured values is displayed.

An der Ableseeinrichtung 5 befindet sich noch eine Phasenscheibe 13, welche einmal einen einzelnen Ausschnitt 11 enthält, welcher die Nullstellung der Welle anzeigt, und zum anderen eine Reihe von Ausschnitten 15, welche der Zahl und Lage der vorhandenen Meßröhren 1 entsprechen. Zwei Fotozellen 16 bzw. 17 werden durch diese Ausschnitte erregt. Die Ausschnitte 15 sind so angeordnet, daß die Fotozellen 17 immer gerade dann erregt werden, wenn die Ablesevorrichtung 5 sich gerade vor einer Meßröhre 1 befindet, so daß die betreffende Messung durchgeführt werden kann.On the reading device 5 there is also a phase disk 13, which once contains a single section 11, which the zero position of Wave, and on the other a series of cutouts 15, which of the number and Position of the existing measuring tubes 1 correspond. Two photocells 16 and 17 respectively excited by these clippings. The cutouts 15 are arranged so that the photocells 17 are always excited when the reading device 5 is just ahead a measuring tube 1 is located so that the measurement in question can be carried out.

Der elementare Meßvorgang besteht also auf der Einzelimpulsgabe für die einzelne Position einer einzelnen Meßröhre. Für jeden solchen Elementarmeßvorgang muß nun in der Rechenmaschine der der Meßröhre zugeordnete Meßwert um Eins erhöht werden, falls die Fotozelle 8 keinen Impuls herausgegeben hat. Diese Zählung und Verteilung der Impulse können heutige programmgesteuerte Rechenmaschinen lediglich durch Programmierung bewirken, so daß außer den Anschlußelementen keine besonderen Vorrichtungen erforderlich sind.The elementary measuring process therefore consists in giving individual impulses for the single position of a single gauge. For each such elementary measurement process the measured value assigned to the measuring tube must now be increased by one in the calculating machine if the photocell 8 has not emitted a pulse. This count and Today's program-controlled calculating machines can only distribute the impulses cause by programming, so that apart from the connection elements no special Devices are required.

Das elektronische Rechengerät kann dann selbstverständlich gleich im Anschluß an die Aufnahme der Meßwerte für deren rechnerische Auswertung eingesetzt werden.The electronic computing device can then of course immediately used after the recording of the measured values for their computational evaluation will.

Fig. 3 zeigt die Schaltung zur Aufnahme und übertragung der Impulse auf eine Rechenmaschine R.Fig. 3 shows the circuit for receiving and transmitting the pulses on a calculating machine R.

Die drei Fotozellen 8, 16, 17 geben ihre Meldungen auf Flip-Flops 20, 21, 22, wobei die Steuerung des Flip-Flops 20 über ein Konjunktionsglied 19 davon abhängt, ob beide Fotozellen 8 und 17 geschaltet haben. Auf diesen Flip-Flops bleiben die Meldungen so lange gespeichert, bis vom Rechenwerk R her ein Bereitschaftssignal 27 kommt, welches über Tore 23 die übertragung der Stellungen der Flip-Flops 20, 21, 22 auf Flip-Flops 24, 25, 26 bewirkt. Unmittelbar danach werden die Flip-Flops 20, 21, 22 durch den über ein Verzögerungsglied 28 verzögerten Impuls 29 auf Null gesetzt. Von den Flip-Flops 24, 25, 26 erfolgt nun die Auswertung innerhalb der Rechenmaschine programmgesteuert, wobei die auf diesen Flip-Flops stehende Dualkombination als Eingangswert für die Rechnung dient.The three photocells 8, 16, 17 send their messages to flip-flops 20, 21, 22, whereby the control of the flip-flop 20 via a conjuncture 19 depends on whether both photocells 8 and 17 have switched. The messages are stored on these flip-flops until a ready signal 27 comes from the arithmetic unit R, which transmits the positions of the flip-flops 20, 21, 22 to flip-flops 24, 25, 26 via gates 23. Immediately thereafter, the flip-flops 20, 21, 22 are set to zero by the pulse 29 delayed via a delay element 28. The evaluation of the flip-flops 24, 25, 26 now takes place within the computing machine in a program-controlled manner, the dual combination on these flip-flops serving as the input value for the calculation.

Die oben gezeigte Arbeitsweise setzt voraus, daß die Arbeitsgeschwindigkeit der Rechenmaschine R und die Drehung des Ablesesystems 5 so aufeinander abgestimmt sind, daß die einem Elementar-Meßvorgang zugeordnete Rechnung in der Rechenmaschine etwas schneller, jedoch langsamer als doppelt so schnell abläuft wie die entsprechende Bewegung der Meßeinrichtung, damit nach Erreichen einer neuen Meßröhre 1 durch die Ableseeinrichtung 5 das Rechenwerk stets wieder aufnahmebereit ist.The working method shown above assumes that the working speed the calculating machine R and the rotation of the reading system 5 so coordinated are that the calculation assigned to an elementary measuring process in the calculating machine runs a little faster, but slower than twice as fast as the corresponding Movement of the measuring device, so after reaching a new measuring tube 1 through the Reading device 5, the arithmetic unit is always ready to receive again.

Fig. 4 zeigt noch eine Anordnung von Elementen, um die Zählung und Registrierung der Meßwerte ohne eine eigentliche programmgesteuerte Rechenanlage durchzuführen. Ein Speicher 30 enthält so viel Zellen, wie Meßstellen vorhanden sind. Die einzelnen Werte des Speichers können über einen Kreislauf 34, 32, 31 geleitet werden und dabei durch ein Halbaddierwerk 31 um Eins erhöht werden. Sie können jedoch auch blind über Stromtore 34, 33 umlaufen, wobei keine Erhöhung des Wertes eintritt.Fig. 4 shows another arrangement of elements to the count and Registration of the measured values without an actual program-controlled computer system perform. A memory 30 contains as many cells as there are measuring points are. The individual values of the memory can be passed through a circuit 34, 32, 31 and are increased by one by a half adder 31. However, you can also run around blindly via power gates 34, 33, with no increase in the value occurring.

Die Auswahl der Speicherzellen erfolgt über ein Wählwerk 36 mit zugehörigem Register 35. Die Arbeitsweise ist folgende: Bei jedem Umlauf der Meßeinrichtung 8 erhält zunächst die Fotozelle 16 einen Impuls, wodurch das Register 35 auf Null gesetzt wird. Durch die Fotozelle 17 und das Verzögerungsglied 37 wird der auf dem Register 35 stehende Wert nach Passieren einer Meßstelle jedesmal um Eins erhöht. Dadurch werden über das Wählwerk 36 nacheinander sämtliche Speicherzellen angerufen und die darin gespeicherten Meßwerte über den Kreislauf geschickt. Das Stromtor 34 wird jedesmal geöffnet, wenn die Fotozelle 16 anspricht, also die Meßeinrichtung 8 sich vor einer Meßröhrebefindet. Durch dieFotozelle 8 wird dann entschieden, ob der betreffende Meßwert über das Addierwerk 31 geleitet wird oder nicht. Nach Abschluß der gesamten Messung stehen dann die richtigen Meßwerte auf den Speicherzellen. Diese können dann in bekannter Weise abgelesen werden und zwecks Durchführen einer neuen Messung gelöscht werden.The selection of the memory cells takes place via a selector mechanism 36 with associated Register 35. The mode of operation is as follows: With each revolution of the measuring device 8, the photocell 16 first receives a pulse, whereby the register 35 is set to zero is set. Through the photocell 17 and the delay element 37 is on the The value in register 35 is increased by one each time after passing a measuring point. As a result, all of the memory cells are called up one after the other via the dialing mechanism 36 and the measured values stored in it are sent over the circuit. The electricity gate 34 is opened every time the photocell 16 responds, i.e. the measuring device 8 is located in front of a measuring tube. It is then decided by the photocell 8 whether the relevant measured value is passed through the adder 31 or not. After graduation The correct measured values are then available on the memory cells for the entire measurement. These can then be read in a known manner and for the purpose of performing a new measurement can be deleted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for forming on a number of Measuring devices displayed measured values in digital values, characterized in that that the mutually identical measuring devices in successive scanning cycles are scanned in such a way that each corresponds to a digital measuring unit Cycle all measuring devices are scanned one after the other, with the scanning each measuring device in each cycle then generates an electrical pulse or a otherwise generated pulse is suppressed if the displayed value of the relevant The measuring device is greater than the digital value corresponding to the level in question, and that the pulses assigned to the individual measuring devices are counted separately and saved if necessary.

2. Order to carry out the procedure according to claim 1, characterized in that for generating the electrical pulses a photocell (8) is provided and that for cyclical scanning of the measuring devices a movable one optical device (5) is provided through which with each scanning one influenced by the position of the corresponding measuring device Light beam is directed to the photocell (8).

3. Arrangement according to claim 2, characterized characterized in that, in addition to the first photocell, each has an electrical pulse generated or suppressed an otherwise generated pulse if the just scanned Measuring device displays a measured value that is greater than the digital value that the corresponds to the respective sampling cycle, a signaling device, e.g. B. a second photocell (17) is provided which is used when scanning each measuring device in each scanning cycle generates a pulse, and a signaling device, e.g. B. a third photocell (16), which generates a pulse at the end of each scan cycle.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that electronic storage means are provided, those using those from the second and third photocell, if applicable impulses supplied to control the distribution of the first photocell (8) delivered pulses are fed.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that that the electronic storage means is part of an evaluating the digital measured values electronic computing system are.

6. Arrangement according to claim 3, characterized in that that the measuring devices consist of linear structures arranged parallel to one another consist, which are scanned in cells lying perpendicular to their longitudinal extension will.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the measuring devices consist of pressure tubes arranged parallel to one another on a circular cylinder jacket, that an optical scanning device rotating about the axis of the circular cylinder is provided is, in the axis of which the first photocell (8) is located, and that mechanical means for the axial displacement of the scanning device by one digital measuring unit each each revolution of the scanning device are provided. B.

Arrangement according to claim 7, characterized in that an axially displaceable slide (3) is provided which is driven by a screw spindle (6), and that the on the carriage rotatably mounted scanning device from the screw spindle (6) via a gear drive is driven.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that the Photocells (8, 17, 16) are fixedly arranged on the carriage (3) and that with the rotatable scanning device a slit diaphragm (13) is connected to one of the Number of measuring devices (1) corresponding number of slots (15) in the beam path to the second photocell (17) and another opening (14) in the beam path of the third Has photocell (16).