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Einrichtung zur Steuerung der Zählrichtung einer Zählschaltung Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Steuereng der Zählrichtung einer Zählschaltung
mittels eines Dauersignals für die von einer Impulsgebereinrichtung gelieferten
Zählimpulse durch Auswertung zweier von der Impulsgebereinrichtung gelieferter phasenverschobener
Rechteckimpulsfolgen.
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In der Meß- und Regelungstechnik, beispielsweise bei der numerischen
Steuerung von Werkzeugmaschinen, werden vor- und rückwärtsarbeitende Zählschaltungen
benötigt, um die in Form von Impulsfolgen vorliegenden Meßwerte zu erfassen oder
miteinander zu vergleichen. Zur Steuerung derartiger Zählschaltungen ist es nun
bereits bekannt, den Meßwert durch geeignete Impulsgebereinrichtungen in Form zweier
phasenverschobener Impulsfolgen darzustellen und durch geeignete Auswerteeinrichtungen
die Richtung der in die Zählschaltung einzuzählenden Impulse festzulegen.
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Es sind hierzu bereits Richtungsauswerteeinrichtungen bekannt, bei
denen dann die Vorwärts- bzw. Rückwärtszählimpulse an je einer getrennten Leitung
abgenommen werden können. Es wird jedoch bei manchen Zählschaltungen gefordert,
daß die Zählimpulse neutral gegeben werden und die beiden Zählrichtungen, vorwärts
und rückwärts, durch Dauersignale bestimmt sind. Zur Lösung dieser Aufgabe sind
bereits aus logischen Elementen aufgebaute Einrichtungen bekannt, bei denen durch
Auswertung zweier um 90° gegeneinander phasenverschobener Rechteckimpulsfolgen und
den beiden dazugehörenden Komplementimpulsfolgen das Richtungssignal gebildet wird.
Bei einer dieser bekannten Schaltungen werden aus den phasenverschobenen Rechtecksignalen
mit Hilfe von Nicht-Gattern in Verbindung mit Gedächtnisschaltungen bei Signaländerungen
zeitlich begrenzte Impulse gebildet, die einerseits einem Gedächtnis zur Bildung
der Zählimpulse und andererseits zusammen mit den Rechtecksignalen in entsprechender
Kombination Und-Gattern zur Bildung der Richtungssignale zugeführt werden, wobei
an die Und-Gatter eine Gedächtnisschaltung zur Speicherung der durch die Und-Gatter
bestimmten Zählrichtung angeschlossen ist. Bei einer anderen bekannten Einrichtung
wird von den um 90° gegeneinander verschobenen Signalen je eine bistabile Kippstufe
ausgesteuert und die Ausgangssignale der bistabilen Kippstufen mit Kippschaltungen
zeitlich begrenzt. Die Drehrichtung wird dann mit Und-Gattern ausgewertet und in
einer bistabilen Stufe gespeichert.
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Bei diesen bekannten Anordnungen werden zur Bildung des Richtungssignals
außer den beiden um 90° gegeneinander verschobenen Signalfolgen auch die Komplementwerte
dieser beiden Signalfolgen verwendet, d. h., es wird letztlich eine Viererfolge
ausgewertet.
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Durch die erfindungsgemäße Einrichtung soll nun die Aufgabe gelöst
werden, ein Richtungssignal durch die Auswertung einer Dreierfolge zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gegeneinander versetzte
Rechteckimpulsfolgen liefernden beiden Ausgänge der Impulsgebereinrichtung mit je
einem Setzeingang eines Gedächtnisses und beide Ausgänge außerdem über ein Nicht-Gatter
mit dem Setzeingang eines dritten Gedächtnisses verbunden sind und jeder Setzeingang
eines Gedächtnisses mit dem Löscheingang eines anderen Gedächtnisses verbunden ist
und die drei Gedächtnisse über drei Und-Gatter, an denen jeweils zwei verschiedene
der Gedächtnisse liegen, und einem diesen Und-Gattern nachgeschalteten Nicht-Gatter
mit dem Zählrichtungseingang der Zählschaltung verbunden sind. Auf diese Weise läßt
sich nicht nur eine im Verhältnis 3:4, sondern überhaupt eine grundsätzlich einfachere
Schaltung als die bisher bekannten Schaltungen erreichen, da die erfindungsgemäße
Einrichtung sowohl ohne Zeitglieder als auch ohne Wischimpulse arbeitet. In weiterer
Ausgestaltung der Erfindung lassen sich natürlich die in der erfindungsgemäßen Schaltung
verwendeten logischen Elemente, wie Und- und Nicht-Gatter, ganz oder teilweise durch
logische Elemente mit inversen Funktionen ersetzen.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich an Hand
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild
der erfindungsgemäßen Einrichtung und
F i g. 2 a bis 2 c die Rechteckimpulsfolgen
an verschiedenen Stellen der Schaltung bei Vor- bzw. Rückwärtszählung.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten Schaltung ist mit 11 eine Impulsgebereinrichtung
bezeichnet. Eine derartige bekannte Einrichtung kann beispielsweise aus zwei gegeneinander
versetzten Hallgeneratoren bestehen, durch die die auf einem Aufzeichnungsträger,
beispielsweise auf einem Maßstab, gespeicherten Signale abgefragt werden. Außerdem
enthält eine derartige Einrichtung noch Kippstufen und andere Bauelemente, um einmal
aus den von den Haugeneratoren gelieferten Spannungen eine Zählimpulsfolge zu bilden,
die über die Leitung 21 auf die Zählschaltung 12 gegeben wird und zum anderen zwei
um 120° gegeneinander verschobene Rechteckimpulsfolgen von 120° Dauer der einzelnen
Impulse, bezogen auf die Periodendauer, zu bilden. Durch die Auswertung dieser beiden
Rechteckimpulsfolgen wird die Zählrichtung der Zählschaltung bestimmt. Hierzu «<erden
die beiden gegeneinander um 120° verschobenen Rechteckimpulsfolgen über Leitungen
1 und 2 dem Setzeingang S je eines Gedächtnisses 14 bzw.15 und über ein Nicht-Gatter
13 und über Leitung 3 dem Setzeingang eines dritten Gedächtnisses 16 zugeführt.
Die Gedächtnisse 14, 15 und 16 können dabei in bekannter Weise als bistabile Kippstufen
ausgebildet und das Nicht-Gatter 13, wie auch das im anderen Zusammenhang verwendete
Nicht-Gatter 20 durch die Kombination eines Oder-Gatters mit einer Umkehrstufe gebildet
sein. Ein derartiges Nicht-Gatter liefert ein Ausgangssignal, wenn an seinen Eingängen
kein Signal liegt. Weiterhin ist der Setzeingang des Gedächtnisses 16 mit dem Löscheingang
des Gedächtnisses 15, der Setzeingang des Gedächtnisses 15 mit dem Löscheingang
des Gedächtnisses 14 und der Setzeingang des Gedächtnisses 14 mit dem Löscheingang
des Gedächtnisses 16 verbunden. Der Ausgang des Gedächtnisses 14 ist dann über Leitungen
4 mit je einem Eingang der Und-Gatter 17 und 19, der Ausgang des Gedächtnisses 15
über Leitungen 5 mit je einem Eingang der Und-Gatter 17 und 18 und
der Ausgang des Gedächtnisses 16 über die Leitungen 6 mit je einem Eingang der Und-Gatter
18 und 19 verbunden. Die Ausgänge der drei Und-Gatter sind ihrerseits wieder mit
den Eingängen eines Nicht-Gatters 20 verbunden, dessen Ausgang über die Leitung
10 das Richtungssignal für die Zählschaltung 12 liefert.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung sei nun an Hand
von F i g. 2 näher erläutert. In dieser Figur sind mit 1 bis 10 die Verhältnisse
an den jeweiligen Stellen 1 bis 10 von F i g. 1 bezeichnet. Von der Impulsgebereinrichtung
werden zwei um 120° gegeneinander versetzte Rechteckimpulsfolgen auf den Leitungen
1 bzw. 2 angeliefert. Diese beiden Rechteckimpulsfolgen werden gemeinsam an das
Nicht-Gatter 13 geführt. Durch dieses wird das Komplement der Summe der auf Leitungen
1 und 2 anstehenden Impulsfolgen gebildet; d. h., es erscheint auf Leitung 3 eine
weitere um 120° versetzte Rechteckimpulsfolge. Damit liegen nun also drei intermittierende
Rechteckimpulsfolgen vor, die zunächst durch die Gedächtnisse 14 bis 16 weiter verarbeitet
werden. Die drei phasenverschobenen Rechteckimpulsfolgen zeigt F i g. 2 a.
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Es sei nun zunächst der Fall der Vorwärtszählung angenommen, bei der
sich Impulsfolgen entsprechend der Richtung des Pfeiles A in F i g. 2 auf den Leitungen
1 bis 3 ergeben. Bei dieser Vorwärtszählung wird jedes der Gedächtnisse durch einen
Impuls der einen Rechteckimpulsfolge über Setzeingang Sgesetzt und durch den um
120° verschobenen Impuls der nachfolgenden Rechteckimpulsfolge über den Löscheingang
L gelöscht. So wird beispielsweise das Gedächtnis 14 durch den ersten Impuls auf
Leitung 1 gesetzt und dann durch den ersten Impuls auf Leitung 2 gelöscht, der gleichzeitig
das Gedächtnis 15 setzt. Der erste Impuls auf Leitung 3 löscht dann das Gedächtnis
15 und setzt gleichzeitig das Gedächtnis 16. Anschließend wird dann wieder
das Gedächtnis 14 gesetzt, wodurch das Gedächtnis 16 gelöscht wird, usw. Die dabei
entstehenden Impulsfolgen an den Ausgängen der Gedächtnisse 14 bis 16, d. h. auf
den Leitungen 4 bis 6, zeigt F i g. 2 b. Wie daraus ersichtlich, führt
immer nur maximal ein Gedächtnis an seinem Ausgang Signal. Dadurch gelangt aber
an keines der Und-Gatter 17 bis 19 gleichzeitig ein Signal von zwei Gedächtnissen,
so daß von den Und-Gattern kein Signal abgegeben wird. Diese Verhältnisse an den
Ausgängen der Und-Gatter 17 bis 19, d. h. auf den Leitungen 7 bis 9, zeigt ebenfalls
F i g. 2 b. Da also von keinem der Und-Gatter ein Signal gegeben wird, gibt das
Nicht-Gatter 20 über die Leitung 10 ständig ein Signal (d. h. Vorwärtszählung)
an die Zählschaltung 12.
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Bei der Rückwärtszählung ergeben sich Impulsfolgen in Richtung des
Pfeiles B auf den Leitungen 1 bis 3. Bei dieser Rückwärtszählung sind die Setz-
und Löschsignale für die Gedächtnisse 14 bis 16 um 240° gegeneinander versetzt.
Dadurch führen immer mindestens zwei der drei Gedächtnisse 14 bis 16 gleichzeitig
ein Signal an ihrem Ausgang, wie dies aus den in F i g. 2 c gezeigten Verhältnissen
auf den Leitungen 4 bis 6 ersichtlich ist. Dadurch ist auch immer eines der Und-Gatter
17 bis 19 angesteuert, so daß stets ein Signal über die Leitungen 7 oder 8 oder
9 an das Nicht-Gatter 20 geführt wird. Diese Verhältnisse auf den Leitungen 7 bis
9 zeigt ebenfalls F i g. 2 c. Dadurch, daß nun ständig ein Signal am Nicht-Gatter
20 liegt, gibt dieses Nicht-Gatter 20 kein Signal (d. h. Rückwärtszählung)
über Leitung 10 an die Zählschaltung 12.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist zweckmäßig kontaktlos aus den
bekannten logischen Bauelementen mit Transistoren und Dioden aufgebaut. Sie läßt
sich mit Vorteil auf allen Gebieten verwenden, bei denen in zwei Richtungen arbeitende
Zählschaltungen verwendet werden, wie beispielsweise zur digitalen Positionierung
von Werkzeugmaschinen, bei Transport- und Förderanlagen sowie ähnlichen Einrichtungen.