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Einrichtung zur optischen Anzeige der Positionen eines Laufwerkes
Mitunter besteht die Aufgabe, die Position eines in zwei zueinander senkrechten
Richtungen beweglichen Laufwerkes optisch anzuzeigen, besonders dann, wenn eine
solche Anlage von einer zentralen Warte gus ferngesteuert wird und die ]Uwegungen
des J-aufwerkes nicht direkt verfolgt werden können, Die in der vorliegenden Erfindung
vorgeschlagene Lösung läßt sich vor allem dann anwenden, wenn die Lage des Laufwerkes
im wesentlichen innerhalb diskreter Positionen angezeigt werden soll. Beispielsweise
sind in einem Koordinatennetz in der einen Achsenrichtung n, in der anderen m Positionen
möglich. Derartige Verhältnisse sind beispielsweise bei der Steuerung der Lademaschine
eines Reaktors gegeben, Eine Steuerung und überwachung der Bewegung eines eine derartige
Lademaschine tragenden Laufwerkes wurde bereits angegeben. Zur Erfassung der jeweiligen
Position wurde vorgeschlagen, entlang den Laufschienen Signalschienen anzubringen,
die aus einem magnetisch leitfähigen Material bestehen und die elektromechanisch
abgetastet werden, Ordnet man mehrere Si-nalschienen parallel entsprechend einem
Binärcode an, dann läßt sich jede Position des Laufwerkes durch eine bestimmte
Signalkombination kennzeichnen. Diese Signalkombinationen können elektronisch ausgewertet
werden. Man kann nun den einzelnen Positionsbereichen entsprechend einer der gewünschten
Genauigkeit angepaßten Unterteilung je eine Signalleitung zuordnen.
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Im folgenden seien die beiden Bewegungsrichtungen mit x-Richtung und
mit y-Richtung, die von den m Punkten an der in x-Richtung liegenden Laufschiene
ausgehenden Leitungen mit x-Leitungen, die von der y-Schiene ausgehenden n Leitungen
mit y"1,eitungen bezeichnet. Wenn man die Anordnungen so ausführt, daß jeweils die
(und nur diejenige) der x- bzw. v-Leitungen, die von dem Punkt ausgehen, an dem
sich das Laufwerk gerade, befindet, ein für eine Signalabgabe geeignetes Potential
führt, so läßt sich durch logische Auswertung des Si gnalzustandes des Leitungssystems
die Lage des LaufwQrkes mit der entsprechend der Positionsbreite gegebenen Toleranz
bestimmen. Man kann beispielsweise jeder Position eine $ignallampe zuordnen, die
mit Hilfe von Schaltern und UND-Gattern jeweils dann eingeschaltet wird, sobald
die dieser Läge entsprechenden x- und y-Leitungen Potential führen. Derartige Anordnungen
bedingen jedoch einen verhältnismäßig großen Aufwand, nämlich ebenso viele UND-Gatter
und Szlialter, wie mögliche Positionen vorhanden sind.
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Eine wesentliche Herabsetzung des Aufwandes bei einQr Anordnung zur
optischen überwachung vorbestimmter Positionen eines in zwei Koordinaten bewt#glichQii
Laufwerkes mit jeder vorbestimmten Position zugeordneter Lampe und koordinatenförmiger
Anordnun- der Anzeigelampen läßt sich erfindungsb gemäß dadurc4 erreichen, daß jeder
x- und jeder y-Position eine vom Laufwerk kommende Signalleitung und ein über sie
gesteuerter Schalter zugeordnet sind, wobei alle den x-Positionen zugeordneten Schalter
einerseits an dem einen Pol und alle den Y-Positionen zugeordneten Schalter an dem
anderen Pol einer SpeisespannungsquQllc liegen, und daß alle verschiedenen Koordinaten
zu-rordneten Schalter über je eine Lampe, miteinander verbunden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g, 1 dargestellt.
Die von den einzelnen Punkten an den Laufschienen kommenden Signalleitungen sind
dort mit y, bis y" und x, bis x" bezeiijhnet. n ist hierbei die Zahl der x-Leitungen,
m die Zahl der y-Leitungen. Jeweils eine der x-Leitungen und eine der y-Leitungen
- im Beispiel die Leitungen x. und y#" - führen entsprechend
der momentanen Lage dos Laufwerkes Potential. Jeder dieser Leitungen ist ein elektronischer
Schalter vl bis y" und x, bis x" zugeordnet. Sie, bestehen vorzu-sweise aus Leistungstransistoren,
und zwar in solcher Anordnung, daß sie nur dann durchgesteuert sind, wenn die zugoordnete
Signalleitung T--Signal führt. Die y-Schalter sind mit der einen Klemme über eine
Si-nalschiene, P an den einen Pol einer Batterie B angeschlossen, deren ande,rer
Pol mit dem einen Anschluß aller x-Schalter verbunden ist. Die anderen Anschlüsse
der x.-Schalter sind über die den m mal n erfaßbaren Lagen zugeordneten Signallampen
L"" an die entsprechenden Klemmen der x-Schalter angeschlossen, und zwar so,
daß
jeder x-Schalter über je eine Lampe mit allen y-Schaltern verbunden ist.
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Führen die Leitungen y. und x" negatives Potential (L-Signal),
dann sind die Schalter y. und x. geschlossen, so daß von der Batterie über
den Schaltery", die LampeL 2, und den Schalterx 2 ein Strom zurück zur Batterie
fließen kann. Infolgedessen leuchtet die der Position x = 2,
y = m zugeordnete Lampe L.", auf.
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F i g. 2 zeigt den Ausschnitt aus einer Anordnung gemäß F i
g. 1, bei der als Schalter Transistoren T verwendet sind. Wenn beispielsweise
der erste Transistor der oberen und der erste der seitlichen Reihe durchgesteuert
sind, dann fließt ein Strom von der SammelschieneP über die Lampe Lll und die Diode
11 sowie den Widerstandr1 zur SammelschieneN. Durch die in Fig.'2 zusätzlich
dargestellten, mit jeder Lampe in Reihe liegenden Dioden wird eine bessere Entkopplung
der Zweige erreicht.
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Die Leitungen entsprechen ideell gesehen immer nur jeweils einem Punkt
für die Stellung auf der entsprechenden Laufschiene, wobei Anzahl bzw.
Ab-
stand der einzelnen mit solchen abgezweigten Leitungen ausgerüsteten Punkte
durch die Anforderun-Clen hinsichtlich der Genauigkeit bzw. Toleranz bestimmt werden.
Es ist hierbei zweckmäßig, die Abgriffeinrichtungen so auszubilden, daß sie jeweils
einen einem solchen Punkt zugeordneten Bereich von einer die Länge eines Abstandes
um ein Geringes unterschreitenden Ausdehnung bestreichen, indem also beispielsweise
bei Verwendung von elektrischen Kontakten einem punktförmigen Kontakt auf der einen
Seite ein schienenförmiger Kontakt von der entspreehenden Länge auf der anderen
Seite zugeordnet ist. In gleicher Weise lassen sich auch magnetische Ab-
griffe
so ausbilden, daß sie ein entsprechendes Signal auf der Steuerleitung geben, solange
sich das Laufwerk in einem derart definierten Bereich befindet.
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In manchen Fällen kann es erwünscht sein, mehrere voneinander unabhängige
Signale mit der gleich#-,n Anordnung zu geben.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden mit dem Kreuzschienensystem
mehrere gleichzeitige, jedoch voneinander unabhängige Anzeigen dadurch gegeben,
daß jede Anzeige statt durch Dauersignal C -, bl C durch Impulsfolgen ausgelöst
wird. Jeder Anzeige ist eine Impulsfolge zugeordnet, wobei die Impulse der C, einzelnen
Impulsfolgen zeitlich sich ohne überschneidung zyklisch ablösen. Es werden hierbei
die einzelnen Signale periodisch gegeben und die den einzelnen Perioden zugeordnete
Zeiteinheit in eine der Zahl der verschiedenen Signale entsprechende Anzahl von
Teilen zerlegt, wobei jeder Anzeige immer ihr eigenes Intervall (z. B. immer das
erste, einer anderen dagegen z. B. immer das letzte Intervall) zugeordnet wird.
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Es wird also in einem solchen Fall z. B. eine Glüh-
lampe nicht
ununterbrochen, sondern durch in entsprechendem Rhythmus aufeinanderfolgende Stromstöße
gespeist, wobei jedoch bei ausreichend hoher Frequenz die Trägheit des Auges keine
Helligkeitsschwankungen wahrnehmen läßt. Eine besonders einfache Anordnung ergibt
sich für zwei Anzeigen, wenn für die Erzeugung der Impulsfolgen Wechselstrom mit
Netzfrequenz verwendet wird, wobei die aufeinanderfolgenden Halbwellen abwechselnd
zwei verschiedenen Anzeigen zugeordnet werden. Zweckmäßig kann man die Steuerwechselspannungen
aus einem Transformator mit mittelangezapfter Sekundärwicklung entnehmen, wobei
in jeder Wicklungshälfte immer nur eine Halbwelle ausgenutzt wird, so daß sich zeitlich
abwechselnde Impulsfolgen ergeben. Hierbei kann an die einzelnen Wicklungen bzw.
Wicklungshälften ein aus elektronischen Elementen, Zenerdioden und Widerständen
gebildeter Satz angeschlossen werden, mit dessen Hilfe beispielsweise annähernd
rechteckförmige Impulse einer z. B. negativen Polarität erzeugt werden, wobei die
Impulsfolgen der beiden Systeme gegeneinander um 180' verschoben sind. Infolge
dieser Verschiebung ist eine gute Sicherheit dafür gegeben, daß sich die in den
einzelnen Stromkreisen gegebenen Impulse nicht gegenseitig stören können.
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Den einzelnen Schalttransistoren können hierbei Verstärkerelemente
vorgeschaltet werden, durch die sie - je nach der Zuordnung zu dem einen
oder dem anderen Anzeigesystein - über je ein anderes elektronisches
Element angesteuert werden. Die beiden Anzeigesysteme können beispielsweise dazu
herangezogen werden, daß das eine die Istwerte des Laufwerkes, das zweite die Sollwerte,
also die Punkte, wo das Laufwerk hinbewegt werden soll, angibt.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine derartige Anordnung ist in F i
g. 3 dargestellt. Mit 1 ist ein an das Netz anaeschlossener Transformator
bezeichnet, dessen mit einer Mittelpunktanzapfung 3 ausgeführte Sekundärwicklung
2 über zwei Ventile 4 und 5 und je ein Verstärkerelement
6 und 7 mit einer durchgehenden Speiseleitung 61 und
71 verbunden ist. Diese Signalleitungen werden dementsprechend abwechselnd
mit Gleichstromstößen gespeist, deren Amplituden mit Hilfe von Zenerdioden
9 begrenzt werden können.
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Für die Anzeige der einzelnen Stellungen sind hierbei Signallampen
L vorgesehen, die entsprechend ihrer Lage mit L 11, L 12,
L 13, L 21, L 22, L 23 usw. bezeichnet sind. Jeder Signallampe
ist hierbei ein Ventil 11. zugeordnet, über das sie mit einer hier senkrecht
gezeichneten durchgehenden Leitung xl, x2 usw. verbunden ist. Auf der anderen Seite
sind die einzelnen Signallampen mit waagerecht durchgezeichneten Leitungen vl,
y2 usw. verbunden. Den einzelnen Punkten, an jenen längs der Laufschienen
Signalleitungen abgezweigt werden, sind hierbei je
zwei NOR-Gatter
16 und 17 zugeordnet, wobei an einen der Eingänge der NOR-Gatter
16 eine Verbindung zu den Speiseleitungen 61 und an eines der NOR-Gatter
17 eine Leitung zu der durchgehenden Speiseleitung 71 angeschlossen
ist. Die beiden möglichen Signalgaben, die hier durch ein und dieselben Signallampen
erfolgen sollen, seien beispielsweise einem Istwert und einem Sollwert zugeordnet.
In der Darstellung ist hierbei immer das rechts gezeichnete NOR-Gatter
1.6 dem Istwert, das links gezeichnete NOR-Gatter 17 dem Sollwert
zugeordnet. Je ein Eingang der NOR-Gatter ist dementsprechend mit einer Leitung
f bzw. S verbunden, die normalerweise an negativem Potential liegen
und somit das Gatter dauernd sperren, kann von diesen jedoch - z. B. mittels
Schaltelementen R - abgetrennt werden, wenn eine entsprechende Anzeige erwünscht
ist.
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Ein weiterer Eingang der NOR-Gatter 17 ist hierbei noch mit
einer durchgehenden Leitung 81 verbunden, die mit einem Gerät 8 in
Verbindung steht, das negative Impulse in einem bestimmten Rhythmus liefert, um
auf diese Weise ein Flackern der Signallampe
zu erreichen, das
eine Unterscheidung von dem Istwertsignal ermöglicht, bei dem die entsprechende
Lampe dauernd brennt.
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In Abhängigkeit von den NOR-Gattem wird vorzugsweise über einen zwischengeschalteten
Verstärker V je ein elektronischer Schalter T durchgesteuert, wodurch die
von ihm ausgehende Leitung x bzw. y
an die Spannungsquelle angeschlossen wird,
und zwar hier die x-Leitungen jeweils an den negativen, die y-Leitungen an den positiven
Pol der Spannungsquelle.
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Da die NOR-Gatter ein Steuersignal an die entsprechenden Schalter
T nur dann geben, wenn an keinem seiner Eingänge ein Potential liegt, ist einerseits
gewährleistet, daß die NOR-Gatter 16 bzw. 17
immer nur abwechselnd
entsprechend der jeweils ausgenutzten Wechselstromhalbwelle, nie aber gleichzeitig
durchsteuern können, so daß gegenseitige Fehlsteuerungen sicher vermieden sind.
Entsprechend der Abschaltung der zugehörigen Steuerleitung von dem Potential kann
also für jede Signalgabe ein unterschiedlicher Punkt anae(yesteuert werden, wobei
durch die mit drei Eingängen ausgeführten NOR-Gatter 17
zugleich die Verschiedenheit
der Anzeige (Flackerlicht) erreicht wird.
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Dieses Steuerverfahren ermöglicht es, mit einer einzigen Schaltstufe
je Kreuzschiene auszukommen, obwohl jeder Kreuzschiene - je nach Steuerbefehl
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einmal Dauerstrom und einmal intermittierender Strom zugeführt werden muß.