DE1285922B

DE1285922B - Datensammelsystem

Info

Publication number: DE1285922B
Application number: DEG42765A
Authority: DE
Inventors: Kahle Rolf D
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1964-02-05
Filing date: 1965-02-05
Publication date: 1968-12-19
Also published as: NL6501459A; FR1430419A; GB1102331A; US3320805A; JPS4919471B1; NL144747B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kon- dann durch Kommutatorbürsten geschehen, die, durch taktlosen Umsetzung der Winkelstellung einer Welle einen kleinen Schrittschaltmotor angetrieben, auf den in eine Digitalzahl, deren Stellen einzelne drehbare Scheiben mit den gedruckten Stromkreisen schleifen. Geber eines mit der Achse gekoppelten Unterset- Ein Problem bei derartigen Anordnungen stellt

Zungsgetriebes zugeordnet sind. 5 jedoch die Korrosion an den elektrischen Kontakten

Bei einer Vielzahl von industriellen Kontroll- und dar, die gerade bei Außenstationen durch Witte-Datensammelsystemen ist es notwendig, ausgewählte rungseinflüsse hervorgerufen wird. Man hat daher Parameter zu messen, wie etwa beispielsweise Niveau vorgeschlagen, die ganze Verschlüsselungseinrich- und Temperatur von in entfernt liegenden Tanks ge- tung in einem mit Öl gefüllten Gehäuse unterzubrinspeicherten Flüssigkeiten. Die erfaßten Meßgrößen ίο gen. Dies hat jedoch neben dem zusätzlichen Aufkönnen hierbei einer Zentralstation zugeleitet, dort wand an Dichtungen den Nachteil, daß die Abtastdigital angezeigt, überwacht und aufgezeichnet wer- geschwindigkeit zwangläufig herabgesetzt wird, den. Auf dies Weise kann das Bedienungspersonal Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Vorrich-

leicht entscheiden, zu welchem der entfernt liegenden tung zur Umsetzung der Winkelstellung einer Welle Vorratstanks hereinströmendes Medium geleitet wer- 15 in eine Digitalzahl zu vermitteln, ohne daß dabei den soll und welchen Vorratstanks Flüssigkeit ent- mechanische Kontakte verwendet werden. Die Umnommen werden soll, um alle entfernt liegenden Setzung soll mit einer höheren Geschwindigkeit er-Speichertanks wirtschaftlich auszunutzen. folgen, als es bisher bei den bekannten Einriehtun-

Niveaumesser zum Anzeigen eines Flüssigkeits- gen der Fall war. Diese Vorrichtung kann zur Anstandes können in zwei Grundklassen eingeteilt wer- 20 zeige der Standhöhe in entfernt liegenden Flüssigden, d. h., die Standhöhe kann direkt oder indirekt keitsbehältern herangezogen werden. Hierbei wandelt angezeigt werden. Zur ersten Gruppe zählt man die ein Geberteil den Stand der Flüssigkeit innerhalb des, wohlbekannten, außen am Vorratstank angebrachten Tanks in eine ihm entsprechende Stellung einer Welle Flüssigkeitsstandsanzeiger, wobei die Standhöhe in um. Direkt mit der Welle gekoppelt ist ein erster dem Anzeiger dem Niveau innerhalb des Tanks ent- 25 drehbarer Arm, dessen Winkelstellung die Standspricht. Diese Gruppe umfaßt zusätzlich alle Vor- höhe in Feinwerten wiedergibt. Ein zweiter drehbarer richtungen, die einen oder mehrere Schwimmer be- Arm, der eine Messußg in Grobwerten ermöglicht, nutzen, deren Stellung den Ausschlag eines Zeigers ist ebenfalls mit der Welle durch ein Untersetzungsauf einem dazugehörigen Zifferblatt bestimmt oder getriebe gekoppelt. Jeder der drehbaren Geberarme allgemein eine Welle zur Drehung bringt. Die zweite, 30 trägt eine magnetische Spule, während am Gehäuse d. h. indirekte Art der Niveauanzeige geschieht bei- des Gebers eine weitere Spule als »Bezugsspule« in spielsweise mit einem auf Druck ansprechenden De- radialer Richtung fest angebracht ist. Die Bezugstektorgerät, das fest am Boden des Tanks befestigt spule markiert das Niveau »Null« im Tank. Zur Abist, oder mit Kondensatoranzeigern, bei denen der tastung der Winkelstellung der Arme wird ein Ma-Tank selbst die eine Elektrode eines Kondensators 35 gnet an den Armen vorbeigeführt. Dieser Magnet und eine in der Mitte vom Tank liegende isolierte dreht sich um die gleiche Achse wie die Arme und Welle die andere Elektrode des Kondensators dar- wird von einem Synchronmotor angetrieben. Der Mastellt. Hierbei wirkt die Flüssigkeit zwischen dem gnet erregt hintereinander die drei Spulen, und zwar Tank und der Welle als dielektrisches Medium, und zuerst die Bezugsspule und anschließend die Spulen die Gesamtkapazität des Kondensators wird verän- 40 auf dem Feinwert- bzw. Grobwertarm. Die Zeit, die dert, wenn die Standhöhe zu- oder abnimmt. Diese zwischen der Erregung der Bezugsspule und der Er-Kapazitätsänderung kann von einem Meßgerät mit regung der auf den Armen befindlichen Spulen vereiner nach dem Flüssigkeitsstand geeichten Skala streicht, entspricht der Winkelstellung der Arme, angezeigt werden. Alle indirekten Niveaumessungen Wenn mit der Erregung der Bezugsspule zwei Einhaben jedoch den Nachteil, daß die Meßgröße auch 45 schaltvorgänge und mit der Erregung der beiden anvon anderen Merkmalen der Flüssigkeit, wie etwa deren Spulen jeweils ein Absehaltvorgang verbunden Dichte, spezifisches Gewicht, Zusammensetzung usw., wird, so erhält man zwei Impulse, deren Länge ein beeinflußt wird, so daß die Niveauanzeige nicht so Maß für die Winkelstellung der beiden Arme und sogenau erfolgt, wie es bei einer direkten Messung der mit ein Maß für den Flüssigkeitsstand im Tank ist. Fall ist. 50 Diese Impulse werden dann in einer besonderen Art

Bei Anlagen für hohe Meßgenauigkeit werden und Weise in Digitalinformationen verschlüsselt und daher direkte schwimmerbetätigte Geräte bevorzugt, angezeigt.

in denen eine Ausganswelle als Geber angetrieben Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei schwim-

wird. Zur Anzeige wird eine verschlüsselte Informa- merangetriebenen Höhenstandsanzeigern Dauermation verwendet, die der Winkelstellung der Welle ent- 55 gnete zu verwenden, um ein der Winkelstellung einer spricht. Im allgemeinen geschieht diese Verschlüsse- Achse entsprechendes Signal zu erzeugen. Bei einer lung mit Hilfe zweier Scheiben mit gedruckten Strom- bekannten derartigen Anordnung befindet sich auf kreisen, die jeweils einen speziellen Code für Grob- einer Achse ein Permanentmagnet, dessen Feld das werte und Feinwerte, beispielsweise für Fuß und Zoll Schließen von Schutzgaskontakten bewirkt. Jeder oder für Meter und Zentimeter, tragen und die eine 60 Stellung der Achse entspricht dabei ein bestimmter zu Auflösungsfähigkeit in der Größenordnung von schließender Kontakt. Zur Höhenstandsanzeige in 0,16 cm aufweisen. Hierbei ist der Grobwert auf der mehreren Dekaden werden mehrere mit Dauermaeinen Scheibe und der Feinwert auf der anderen gneten versehene Antriebsachsen vorgesehen, die Scheibe verschlüsselt. Die Scheiben sind durch ein durch ein Untersetzungsgetriebe miteinander gekop-Übertragungsgetriebe miteinander so verbunden, daß 65 pelt sind. Ein Relaisspeicher übernimmt die Stellunjede Umdrehung der Zollscheibe die Fußscheibe um gen der einzelnen Geberkontakte pro Dekade und einen Bewegungsschritt vorwärts bringt. sorgt für die Weitermeldung des ermittelten Meß-

Die Abgabe der verschlüsselten Information kann wertes. Infolge der Verwendung einzelner Schutzgas-

kontakte kann jedoch nur eine begrenzte Anzahl diskreter Winkelstellungen ermittelt werden, und darüberhinaus müssen Mittel vorgesehen sein, damit die Antriebsachse überhaupt nur in definierten Stellungen einrasten kann. Durch dieses Meßprinzip wird eine präzise Messung von vornherein unmöglich gemacht.

Demgegenüber ist die Genauigkeit der Messung ein wesentliches Merkmal des Erfindungsgegenstandes, denn die verschiedenen Geber sind jeder beliebigen Winkelstellung fähig und können von dem umlaufenden Magneten kontinuierlich abgetastet werden. Dies wird erreicht durch einen mit konstanter Drehzahl um die gemeinsame Achse der Geber umlaufenden Magneten, der beim Vorbeibewegen an einer die Null-Lage der Welle bestimmenden festen Spule einen Impuls erzeugt, der sämtliche in die Verbindung eines Impulsgenerators mit den einzelnen Stellenzählern eingeschalteten Gatter frei gibt, und beim Vorbeibewegen an auf den Gebern angebrachten Spulen jeweils einen Impuls erzeugt, der das zugehörige Gatter sperrt, Bei jeder Meßeinrichtung, in denen Feinwerte und Grobwerte (Zoll bzw. Fuß, oder cm bzw. m) getrennt ermittelt werden, können Zweideutigkeiten auftreten, wenn die Summe der Feinwerte sich dem nächst höheren Grobwert nähert. Bei einer getrennten Feinwert- und Grobwertabtastung beispielsweise darf der nächste Grobwert nur eingestellt werden, wenn der Feinwert sein Maximum überschritten hat und wieder bei Null beginnt. Durch unvermeidliehe Fehler bei der Abtastung und der Übertragung kann es jedoch geschehen, daß eine höhere Grobzahl schon übertragen wird, wenn die Feinzahl ihr Maximum noch nicht erreicht hat, oder daß die niedrigere Grobzahl noch beibehalten wird, wenn die Feinzahl bereits ihr Maximum überschritten hat und sich wieder dem Wert 1 nähert. Hierdurch können Fehler in der Größenordnung eines Grobwertes auftreten.

Bei Gebern mit schleifenden Kontakten können die erwähnten Zweideutigkeiten durch besondere Anordnung der Schleifbürsten oder der auf die Seheiben gedruckten Stromkreise vermieden werden. Ein eindeutiges Meßergebnis kann man auch dadurch erhalten, daß man für die Geberwelle nur definierte Winkel-Stellungen vorsieht, was einer diskreten Abtastung des Meßwertes gleichkommt. Diese Maßnahme geht jedoch, wie bereits erwähnt, auf Kosten der Genauigkeit. Soll jedoch der Geber zur Erhöhung der Meßgenauigkeit kontinuierlich veränderbare Ausgangssignale liefern, so muß eine etwaige Zweideutigkeit in der Anzeige auf andere Weise vermieden werden. Man hat daher vorgeschlagen, das einem Grobwert entsprechende analoge Signal um einen festen Betrag zu vergrößern bzw. zu vermindern, je nach dem, ob der nächst tiefere Feinwert seinen größtmöglichen Wert erreicht hat oder sich ihm gerade nähert. Wenn es sich, wie im vorliegenden Fall, bei dem analogen Signal nicht um eine Strom- bzw. Spannungsamplitude sondern um ein Zeitintervall handelt, kann die Addition bzw. Subtraktion bei dem Meßwert in besonders einfacher Weise nach der digitalen Verschlüsseiung vorgenommen werden. Einem besonderen Merkmal der Erfindung zufolge wird hierzu eine Korrekturschaltung verwendet, die den Zähler für eine Zahlenstelle nach dem Stand des Zählers für die nächst niedrigere Zahlenstelle korrigiert. Hierbei stellt sich als günstig heraus, wenn man die Zähler, die Drehzahl des umlaufenden Magneten und die Frequenz des Impulsgenerators so aufeinander abstimmt, daß zu jedem Zählerschritt mehrere Impulse erforderlieh sind.

In besonderer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Korrekturschaltung eine Subtraktionsstufe, die die ersten beiden Impulse einer von dem Gatter hindurchgelassenen Impulskette unterdrückt, ferner eine Korrekturstufe, die der Impulskette, abhängig davon, ob der Zähler für die nächst niedrigere Stelle eine im ersten, zweiten, dritten oder vierten Viertel seines Modulus liegende Zahl zeigt, drei bzw. zwei Impulse bzw. einen bzw, keinen Impuls zufügt, und schließHch durch eine Divisionsstufe, die jeden vierten Impuls an den Zähler weitergibt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel an Hand der schematischen Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A den mechanischen Teil des in Fig. 1 ge» zeigten Niveaugebers,

Fig. 2B eine schematische Darstellung des elektaschen Teils des Niveaugebers nach Fig. 1,
F i g. 3 eine schematische Darstellung des Abtast-Vorgangs am Niveaugeber nach Fig. 1,

F i g. 4 ein Blockschaltbild des in F i g. 1 gezeigten Verschlüsselungsgerätes,

F i g. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Funktionsweise des Verschlüsselungsgerätes nach Fig. 4,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer im Verschlüsselungsgerät nach F i g. 4 verwendeten logischen Schaltung.

Gemäß F i g. 1 ist ein schimmerbetätigtes Tankanzeigegerät 10 mit einem Vorratstank 12 gekoppelt. Der Flüssigkeitsstand innerhalb des Tanks 12 bewirkt in Verbindung mit der Tankanzeige 10 die Drehung einer Welle 14, die mit dem Niveaugeber 16 verbunden ist. Jeder Außenstation ist ein solcher Geber 16 zugeordnet. Die jeweilige Außenstation wird von einer Zentralstation 18 aus über einen Tankwähler 22 zur Ermittlung des Flüssigkeitsstandes angewählt. Der Wähler 22 schaltet einen Synchronmotor innerhalb des Niveaugebers 16, und nachdem dieser Motor seine synchrone Geschwindigkeit erreicht hat, wird die Winkelstellung der Welle 14 im Niveaugeber abgefragt. Hierbei werden zwei elektrische Impulsdauersignale erzeugt, wobei die Dauer des einen Impulses dem Flüssigkeitsstand in Grobwerten entspricht, während die Dauer des anderen Impulses das Tankniveau in Feinwerten angibt. Die Impulsdauersignale werden in parallelen Leitungen 24 und 26 dem Verschlüsselungsgerät 28 zugeführt, das in der Außenstation 20 untergebracht ist. Im Verschlüsselungsgerät 20 werden die beiden Dauersignale jeweils in eine Kette von Taktimpulsen umgewandelt, deren Anzahl jeweils dem Grob- und Feinwert entspricht. Die Anzeige erfolgt durch Impulszählung in besonderen Zählereinheiten, wobei dafür Sorge getragen wird, daß jede Impulskette nur einmal an dem betreffenden Zähler erscheint. Zur Vermeidung von Zweideutigkeiten, die sich bei den Messungen dann ergeben können, wenn sich die Fein-Wertangabe der nächsten Grobwertangabe nähert, ist eine logische Schaltung vorgesehen, die zunächst eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen von der Grob-Wertangabe abzieht und nach Beendigung des Dauersignals eine ausgewählte Anzahl von Impulsen der Grobwertangabe hinzufügt, und zwar in Abhängig-

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keit von der gerade vollendeten Feinwertmessung. vorbeiläuft, wird ein Spannungsimpuls in den entspre-Die Korrektur der Grobwertangabe, die offensichtlich chenden Spulen induziert. Diese Impulse werden ver-

nicht auf Bruchteile von Feinwerten genau sein kann, wendet, um zwei Informationsleitungen unter Strom erfolgt daher auf Grund der genauen Feinwertinfor- zu setzen, wovon eine die Grobwert- und die andere

mation. 5 die Feinwertinformation weiterleiten soll. Wenn der

Je nach Bedarf können zur Weiterleitung der Meß- Abtastmagnet 74 an der Bezugsspule 68 vorbeiläuft, werte an die Zentralstation 18 und zu ihrer Aufzeich- werden beide Informationsleitungen vom Null- oder nung verschiedene Übertragungs- und Abfragesysteme Erdpotential auf ein negatives Potential umgeschalherangezogen werden. So können z. B. Zeiteinstel- tet. Sobald sich anschließend der Abtastmagnet an lungsgeneratoren dazu dienen, die in den Zählerein- io der Grobwertaufnahmespule 64 vorbeibewegt, fällt heiten gespeicherten Informationen serienartig ab- die Grobwertinformationsleitung auf Erdpotential zuzulesen. Ein erster Zeitgenerator markiert dabei die rück. Wenn in ähnlicher Weise der Abtastmagnet an Zeitintervalle, während deren die Zehntelgrobwerte, der Feinwertaufnahmespule 62 vorbeiläuft, kehrt die Grobwerte, die Zehntelfeinwerte und die Zwan- auch die Feinwertinformationsleitung zum Erdpotenzigstelfeinwerte abgefragt werden, während ein zwei- 15 tial zurück. Dies hat zur Folge, daß in jeder der beiter Zeitgenerator diese Intervalle noch einmal in glei- den Informationsleitungen ein Impulsdauersignal erche Abstände unterteilt, um jedes einzelne Bit zu zeugt wird, wobei die eine Impulsdauer direkt proübertragen. Wenn die Zählereinheiten im 7421-Binär- portional dem Feinwert und die andere Impulsdauer schlüssel arbeiten, kann die darin gespeicherte Infor- direkt proportional dem Grobwert ist.
mation der Zentralstation im 74210-2-aus-5-Binär- 20 In Fig. 2A ist ebenfalls eine Wahlscheibe 82 zur schlüssel zugeleitet werden. Auswahl von Mehrfachwiderstandselementen ange-

Wenn gleichzeitig mit der Niveaumessung auch deutet, die am Bodenteil des Gebers befestigt und zur eine Temperaturmessung durchgeführt wird, kann, Vereinfachung als vom Synchronmotor 72 getragen wie in F i g. 1 dargestellt, ein Wähler 32 zur Aus- dargestellt ist. Ein zugehöriger Abtastarm 84 ist an wahl bestimmter Mehrfachwiderstandselemente vor- 25 der Welle 60 befestigt und wird mit dieser Welle gegesehen werden, der gleichzeitig mit dem Tank- dreht, wobei der Arm 84 verschiedene Segmente auf anzeigegerät 10 betätigt wird. Das jeweils ausgewählte der Scheibe 82 auswählt. Die Segmente sind mit dem Widerstandselement wird dann in eine Brücke ge- Relaiswähler 32 (s. F i g. 1) verbunden und dienen schaltet, die einen Teil einer Temperaturableseeinheit dazu, das richtige Widerstandselement einzuschalten, 36 in der Außenstation 20 bildet. Die abgelesene 30 und zwar entsprechend dem Flüssigkeitsniveau im Temperatur wird der Zentralstation 18 übermittelt Tank. Falls der Abtastarm 84 zwei Segmente gleich- und dort gleichzeitig mit dem Flüssigkeitsstand im zeitig berührt, wird die sich ergebende Zweideutigkeit Tank angezeigt, überwacht und registriert. durch das Verbinden der Relais ausgeschaltet. Der

Fig.2A zeigt die mechanische Anordnung des Abtastarm84 wird so eingestellt, daß er das nächst Niveaugebers 16, der einen Arm 40 zur Aufnahme 35 höhere Segment nur berührt, wenn das tatsächliche des Feinwertes und einen Arm 42 zur Aufnahme des Niveau im Tank leicht niedriger ist als ein Niveau, Grobwertes enthält. Die Schwimmerausgangswelle 14 welches dem höchsten Segment entspricht. Hierist drehbar in einem feststehenden Gehäuseteil 44 durch wird erreicht, daß jedes gewählte Element volluntergebracht und endet mit einem (nicht gezeigten) ständig untergetaucht ist.

Kegelrad, um die waagerechte Drehbewegung, die 40 Im Niveaugeber 16 wird die vom Schwimmer ervon dem Schwimmergerät vermittelt wird, in eine zeugte Drehung der waagerechten Welle 14 in die senkrechte Drehbewegung der Geberwelle 46 umzu- Drehung einer senkrechten Welle 46 umgewandelt, wandeln. Die Drehbewegung der Welle 46 wird direkt Diese senkrechte Wellendrehung wird dann mit der in einem 1:1-Verhältnis einer Hohlwelle 48 mit- Feinwertwelle 48 des Niveaugebers gekoppelt. Die geteilt, und zwar durch einen doppelten Satz von 45 Feinwertwelle des Niveaugebers bildet einmal den Stirnrädern 50/52 und 54/56. Eine weitere Welle 60, Eingang eines im Verhältnis 120:1 arbeitenden Undie konzentrisch innerhalb der Welle 48 liegt, wird tersetzungsgetriebes und bewirkt zum anderen direkt über ein Untersetzungsgetriebe 58 angetrieben, und die Drehung des Feinwertarms 40. Der Ausgang des zwar derart, daß eine Umdrehung der Feinwelle 48 Untersetzungsgetriebes steuert die Stellung des Grobmit einem genau definierten Drehungsschritt der 50 wertarmes, der um den gleichen Mittelpunkt umläuft Grobwelle 60 verbunden ist. In einem besonderen, im wie der Feinwertarm, wobei die Grobwertwelle im einzelnen zu beschreibenden Ausführungsbeispiel ver- Inneren der Feinwertwelle liegt. Die Bezugsspule 74 mittelt die Einheit 58 eine Zahnraduntersetzung von ist auf einem starren Gehäuseteil montiert, und die 120 :1, was zur Folge hat, daß jede Umdrehung der relative Stellung eines jeden der Aufnahmearme wird Schwimmerwelle 14 den Feinwertarm 40 um eine 55 durch die Anzahl der Drehungsgrade zwischen der volle Umdrehung und den Grobwertarm 42 um den Mittellinie des Luftspalts der Bezugsspule und der hundertzwanzigsten Teil einer vollen Umdrehung Mittellinie des Luftspalts der entsprechenden Feinbewegt, wert- oder Grobwertaufnahmespule definiert.

Jeder der Aufnahmearme 40 und 42 trägt eine ma- F i g. 3 zeigt die Winkelbewegung der Einzelteile in

gnetische Aufnahmespule 62 und 64. Zusätzlich ist 60 schematischer Darstellung. Der Abtastmagnet 74 liegt

noch eine »Bezugsspule« 68 vorgesehen, die starr mit gerade auf der Mittellinie des Luftspalts der Bezugs-

dem Gehäuseteil 70 verbunden ist und den Nullpunkt spule 68 und bewirkt von dieser Stellung ausgehend

der Niveaumessung markiert. Während des Meßvor- die Einleitung zweier Impulsdauersignale, von denen

gangs wird ein Magnet 74 von einem Synchronabtast- eines direkt proportional zur Feinwertmessung und

motor 72 in Drehung versetzt, und zwar über zwei 65 das andere direkt proportional der Grobwertmessung

Zahnräder 76 und 78, wobei das Zahnrad 78 um die ist. Wie bereits erwähnt, dreht sich der Abtastmagnet

Welle 60 mit Hilfe des Lagerteiles 80 drehbar ist. 74 mit gleichbleibender Geschwindigkeit während

Wenn der Magnet 74 an den Spulen 62, 64 und 68 einer Niveaumessung, und der Zeitraum, während-

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dessen der Abtastmagnet den Winkel zwischen der einen Impuls, der den entsprechenden Flip-Flop-Mittellinie der Bezugsspule 68 und der Mittellinie der Schalter in den Zustand »Null« zurückversetzt. Es ist Feinwert- oder Grobwertaufnahmespule 62 oder 64 zu bemerken, daß der Impuls zur Abschaltung des durchläuft, bestimmt die Dauer der Signalimpulse. Feinwertimpulses in der Aufnahmespule 62 erzeugt

In F i g. 3 ist der zu durchlaufende Winkel mit X 5 und durch zwei weitere Spulen übertragen wird, deren angegeben, und in einer tabellenartigen Übersicht ist erste 101 starr am Gehäuseteil 70 befestigt ist und der Zusammenhang zwischen Winkel X und den deren zweite 103 in Übereinstimmung mit der Stel-Grobwerten bzw. Feinwerten des Tankniveaus auf- lung des Feinwertarms 40 drehbar ist. Eine magnegezeigt. Die Tabelle gilt für ein Ausführungsbeispiel, tische Kopplung zwischen den Spulen 101 und 103 in dem das Untersetzungsverhältnis des Getriebes 58 io wird durch einen zylindrischen magnetischen Kern 120:1 beträgt. Wenn sich die Mittellinie sowohl der erzielt, der konzentrisch um die Welle 48 liegt, oder Feinwert- als auch der Grobwertaufnahmespule genau die Kopplung wird dadurch erreicht, daß der betrofmit der Mittellinie der Bezugsspule deckt, d. h. wenn fene Teil der Welle 48 selbst aus magnetischem Mader Winkel X gleich 0° ist, ist das Intervall zwi- terial hergestellt ist. Die Spulen 101 und 103 wirken sehen dem Ein- und Ausschalten der Impulse genau 15 dann als Transformator. Es wird also auch hier auf Null und die Niveaumessung ergibt 0 Grobwerte und bewegliche Kontakte verzichtet, so daß die gesamte 0 Feinwerte. Bei einem Winkel X gleich 90°, d. h. Umwandlung der Winkelstellung in ein elektrisches wenn sich die Mittellinie sowohl der Feinwert- als Signal ohne die mechanische Unterbrechung von auch Grobwertaufnahmespulen um eine viertel Dre- Stromkreisen innerhalb des Niveaugebers 16 vollhung von der Bezugsspule 68 entfernt hat, entspricht so zogen wird. Auf diese Weise kann sich die Feinwertdie Impulsdauer auf der Feinwertinformationsleitung aufnahmespule 62 um die Achse 48 drehen, ohne daß 3 Feinwerten und die Impulsdauer auf der Grobwert- ein Ausgangsdraht sich um die Welle 48 windet. Das informationsleitung 30 Grobwerten. Dies ist natürlich Zurückstellen der Flip-Flop-Schalter 100 und 102 in nur der Fall, wenn der Feinwertarm 120 Umdrehungen den Zustand Null beendet die Impulsdauersignale, vollführt, während der Grobwertarm sich einmal dreht. 25 die den Leitungen 24 und 26 zugeführt werden, und Es ist ein besonderer Vorteil der beschriebenen An- das Ende der Information bewirkt über die Verschlüsordnung, daß der Niveaugeber die Winkelstellung selungseinheit 28 eine Stillsetzung des Niveaugebers einer Welle in elektrische Signale umwandelt, ohne 16, wie nachstehend beschrieben wird. Zur Herabsetdaß mechanische Kontakte betätigt werden. Hier- zung der Quellenimpedanz der Flip-Flop-Schalter durch wird die Zuverlässigkeit des Gebers beträcht- 30 wird deren Ausgang vorteilhafterweise ein Emitterlich erhöht. Folger nachgeschaltet. Diese Maßnahme empfielt sich

In Fig. 2B ist in vereinfachter Form der elek- wegen des Einflusses der Kapazität der Informationstrische Teil des Gebers 16 dargestellt. Neben dem leitungen, um eine genügend scharfe Vorderflanke Motor 12, der Bezugsspule 68, den Feinwert- und der Impulsdauersignale zu erhalten. Ebenfalls kann Grobwertaufnahmespulen 62 und 64 ist in gestrichel- 35 mit Rücksicht auf die Kapazität der Informationsleiten Linien auch der Abtastmagnet 74 an jeder der Auf- tungen eine Diode vorgesehen werden, um nach nahmespulen gezeigt. Im Geber befinden sich Flip- Rücksetzung der Flip-Flop-Schalter eine scharfe Flop-Schalter 100 und 102 und ein Relais 104 ein- Rückflanke der Impulsdauersignale zu erhalten,
schließlich zweier normalerweise offener Kontakte Es ist hervorzuheben, daß bei der beschriebenen 104 Λ und 104 B. Beim Erregen des Synchronmotors 40 Niveaugeberanordnung eine Eichung sehr leicht vor-72 durch die noch zu beschreibende Verschlüsse- genommen werden kann, da hierzu nur zwei Einstellungseinheit 28 wird gleichzeitig das Relais 104 unter lungen notwendig sind. Die erste Einstellung bezieht Strom gesetzt. Dies kann entweder durch das dem sich auf die Null-Eichung und erfolgt normalerweise Motor 72 zugeführte Wechselstromsignal direkt oder bei der Herstellung des Niveaugebers. Hierzu werden wahlweise, falls das Relais 104 mit Gleichstrom be- 45 die Feinwert-, die Grobwert- und die Bezugsspule so trieben wird, über einen zwischengeschalteten Wech- ausgerichtet, daß die Mittellinie der Luftspalte alle selstrom-Gleichstrom-Umformer geschehen. Das Re- auf der gleichen axialen Linie liegen. Der Grobwertlais 104 schließt die Kontakte 104,4 und 104 B, wo- aufnahmearm wird normalerweise zuerst mit der Bedurch der Ausgang des Flip-Flop-Schalters 100 mit zugsspule ausgerichtet, anschließend wird gegebenender Informationsleitung 24 und der Ausgang des Flip- 50 falls der Feinwertaufnahmearm eingestellt, indem Flop-Schalters 102 mit der Informationsleitung 26 seine Wellenklemme gelöst und der Arm verdreht verbunden wird. Das Relais 104 ist lediglich deshalb wird. Die zweite Eichung wird nach Einbau des Gevorgesehen, um den Geber 16 von der Verschlüsse- bers in der Außenstation vorgenommen, um den lungseinheit 28 dann abzutrennen, wenn keine Daten Geber der besonderen Schwimmer-Meßvorrichtung von dem betreffenden Geber 16 geliefert werden sol- 55 anzupassen. Hierbei wird zunächst der Flüssigkeitslen. Falls nur ein einziger entfernt liegender Vor- stand im Tank am Schwimmer in Feinwerten und in ratstank überwacht werden soll, kann das Relais 104 Grobwerten abgelesen. Anschließend wird die Einweggelassen werden. Bei mehreren zu überwachenden gangswelle 14 um so viele Umdrehungen gedreht, als Vorratstanks können auch andere oder verschiedene Grobwerte auf der Schwimmeranzeige angegeben sind, Abtrennstromkreise in der Verschlüsselungseinheit 28 60 und unter Berücksichtigung, daß einer Umdrehung des Verwendung finden. Wenn sich der Abtastmagnet 74 Feinwertarmes 12 Feinwerte entsprechen, wird der an der Aufnahmespule 68 vorbeibewegt, wird sowohl Feinwertarm näherungsweise eingestellt. Daraufhin der Flip-Flop-Schalter 100 als auch der Flip-Flop- wird der Geber von der Verschlüsselungseinheit 28 Schalter 102 in den Zustand »Eins« versetzt. Danach aus abgefragt, und durch Aufeinanderfolgen der Korführt ein weiteres Drehen des Abtastmagneten 74 65 rekturen wird die Ablesung auf der Digitalanzeige dazu, daß der Magnet an der Feinwertaufnahmespule mit der Ablesung an der Schwimmeranzeige zur Über- und an der Grobwertaufnahmespule vorbeiläuft bzw. einstimmung gebracht. Auf diese Weise erfordert die umgekehrt. Diese Aufnahmespulen erzeugen jeweils Installation und Eichung der Vorrichtung keine kom-

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plizierten und zeitraubenden Arbeitsgänge, und durch liegen die Tastimpulse ü, und der dritte Eingang wird die sichere Verkopplung des Niveaugebers 16 mit der von einem Netzwerk 142 beaufschlagt, welches mit Schwimmeranzeige 10 entfällt die Notwendigkeit pe- »Feinwertimpuls-Ende« bezeichnet ist. Der Ausgang riodischer Nacheichungen. des Netzwerks 142 ist so lange Null, wie der Eingangs-

F i g. 4 zeigt das Blockdiagramm eines Verschlüs- 5 zollimpuls andauert. Nur während dieses Zeitraums selungsgerätes 28, das zur Verarbeitung und digitalen erscheinen die Tacktimpulse C am Ausgang des Anzeige der Ausgangssignale des Niveaugebers 16 NOR-Gatters 110. Die Impulse werden im Frequenzverwendet werden kann. An den Informationsleitun- teiler 130 durch 2 geteilt und anschließend im gen 24 und 26 empfängt das Gerät die Impulse der Zähler 114 gezählt. Da bei dem beschriebenen Bei-Grobwert- und der Feinwertmessung. Diese Impulse, io spiel die Taktfrequenz 1920 Hertz beträgt und der deren Länge ein Maß für das Flüssigkeitsniveau in Abtastmotor 72 eine Umdrehung pro ¹A Sekunde einem entfernt liegenden Lagertank darstellt, werden macht, ist die gesamte mögliche Impulszahl, die vermittels logischer Schaltungen 110 und 112 in zwei durch einen Feinwerteingangsimpuls maximaler Impulsketten umgewandelt, deren Einzelimpulse in Dauer erzeugt wird, 480. Am Ausgang des Frequenzden Dekadenzählern 114 und 116 gezählt werden. 15 teilers 130 können daher maximal 240 Impulse er-Die Stromkreise 110 und 112 sind logische »Weder- scheinen, was einer vollen Umdrehung des Feinwert-Noch-Schaltungen«, die im folgenden kurz als »NOR- armes, d. h. einem Wert von 12 Feinwerten, entspricht. Gatter« bezeichnet werden. Die Einzelimpulse werden Der Zähler 114 zählt also einen Impuls für jeden von einem frei laufenden Taktgeber 118 erzeugt, der V20 Feinwert.

auch die dem Gebermotor 72 zugeführte Frequenz ao An der Leitung 26 erscheint die Grobwertinforbestimmt. Die Ausgänge aus den Dekadenzählern 114 mation, die im wesentlichen in gleicher Art und und 116 stellen die Flüssigkeitsstandsdaten in paral- Weise verarbeitet wird wie die Feinwertinformation, lel-binär-verschlüsselten Dezimalzahlen dar. Diese wobei jedoch noch zusätzliche Schaltmaßnahmen ge-Ausgangsinformation kann serienmäßig, wie bereits troffen werden, um eine Korrektur zu ermöglichen, erwähnt, unter Verwendung von Zeitbasisgeneratoren 25 Die Grobwertinformation wird ebenfalls einem Umausgegeben werden. Vor Beginn einer Messung wird kehrverstärker 132 und einem ersten Eingang des ein Signal B₀, das von der Zentralstation 18 geliefert NOR-Gatters 112 zugeleitet, dessen zweiter Eingang und das einer logischen Eins entspricht, einer Verzöge- mit dem Netzwerk 144 »Grobwert-Ende« und desrungsschaltung 119 und anschließend einem Trigger sen dritter Eingang mit dem Ausgang U des Takt- 115 zugeführt, der über einen Verstärker 117 die In- 30 gebers 118 verbunden ist. Während der Dauer des formationsleitungen 24 und 26 auf positives Potential bei 26 einlaufenden Grobwerteingangsimpulses sind bringt. Nach Beginn der Abtastung des Meßwertes zwei Eingänge des NOR-Gatters 112 Null, d. h., die wird B₀ zu Null, und nach einer Verzögerungszeit von Taktimpulse C, die ebenfalls Null-Impulse sind, weretwa 2 Sekunden wird das positive Potential an den den durchgelassen und dem NOR-Gatter 134 zuge-Informationsleitungen beseitigt, wodurch die einlau- 35 führt. Zu diesem Zeitpunkt sind alle anderen Einfenden Impulsdauersignale in die betreffenden Ein- gänge des NOR-Gatters 134 gleich Eins und dessen gangsverstärker 128 und 132 gelangen können. Wäh- Ausgang, der mit dem Eingang eines weiteren NOR-rend der Verzögerungszeit von 2 Sekunden soll der Gatters 136 verbunden ist, hat den Wert Null. Jedoch Synchronmotor 72 im Geber 16 seine Synchron- ist gleichzeitig der Ausgang der Subtraktionsstufe geschwindigkeit erreichen. Auf das Verzögerungs- 40 138, die von den einlaufenden Impulsen die beiden glied 119 in der Verschlüsselungseinheit 28 kann auch ersten Pulse unterdrückt, gleich Eins, wodurch das verzichtet werden, wenn eine entsprechende Anord- NOR-Gatter 136 am Durchschalten gehindert wird nung in der Zentralstation selbst dafür sorgt, daß das _und der Zähler 116 nicht angesteuert wird. Der Sub-Freigabesignal verzögert einläuft. traktionsstufe 138 werden die Ausgangsimpulse des

Im folgenden sei als Beispiel angenommen, daß der 45 NOR-Gatters 112 zugeführt. Diese Subtraktionsstufe Taktgeber 118 mit einer Frequenz von 1920 Hertz 138 besteht im wesentlichen aus einem Paar von arbeitet. Diese Taktfrequenz C wird in der Divisions- Flip-Flop-Schaltern, wobei das Umsetzen des ersten einheit 122 durch 32 geteilt und einem Verstärker 124 durch einen ersten Eingangsimpuls und das Umsetzen zugeführt, um an dessen Ausgang ein 60-Hertz-Signal des zweiten durch einen zweiten Eingangsimpuls gezu erhalten. Über den Wählschalter 126 wird diese 50 schieht, so daß der zweite Eingangsimpuls, der aus Frequenz dem Synchronmotor 72 des auszuwählen- dem NOR-Gatter 112 zur Subtraktionsstufe läuft, den Niveaugebers 16 zugeführt. Um Leitungsverluste dazu führt, daß deren Ausgang auf Null gesetzt wird, zu vermeiden, die durch die Entfernung zwischen So verlaufen die dritte und die darauf folgenden dem Verschlüsselungsgerät 28 und jedem der Niveau- Taktimpulse, die vom NOR-Gatter 112 geliefert wergeber 16 auftreten können, ist dem Ausgang des Ver- 55 den, durch das NOR-Gatter 134 und stellen dessen stärkers 124 vorteilhafterweise noch ein Transforma- Ausgang periodisch und gemäß den Taktimpulsen tor nachgeschaltet, dessen Sekundärspule mehrere auf Eins. Diese Impulse werden im Frequenzteiler Ausgangsklemmen besitzt. 140 durch 4 geteilt und vom Zähler 116 gezählt.

Die in der Leitung 24 einlaufende Feinwertinfor- Die beiden Netzwerke 142 und 144, die die Be-

mation wird, falls erwünscht, einem Netzwerk zur 60 endigung der Information feststellen, sollen dafür Aussiebung der Impulsspitzen und von dort einem sorgen, daß nur ein einziges Feinwert- und nur ein Umkehrverstärker 128 zugeführt. Auf diese Weise einziges Grobwertsignal während jedes Abtastvorbildet die Feinwertinformation am Ausgang des Ver- gangs verarbeitet wird, wenn auch der Gebermotor stärkers 128 eine logische Null, die so lange bestehen 72 durch wiederholte Drehung einer Reihe aufeinbleibt, wie der Feinwerteingangsimpuls andauert. 65 anderfolgender gleicher Informationen an den Lei-Der Ausgang des Verstärkers 128 ist mit dem Ein- tungen 24 und 26 bewirkt. Die den Feinwert- und gang eines NOR-Gatters 110 verbunden, welches ins- den Grobwertinformationen entsprechenden Nullgesamt drei Eingänge besitzt. Am zweiten Eingang Signale an den Ausgängen der Umkehrverstärker 128

11 12

und 132 werden getrennt den Netzwerken 142 und der Feinwertarm sich von 11 ¹⁹/2o-Feinwerten auf 144 zugeführt. Jedes dieser Netzwerke enthält einen OO ⁰⁰/20-Feinwerte dreht. Nur gleichzeitig mit dieser Umkehrverstärker, der einen Flip-Flop-Schalter dann letzten Feinzahl, also weder früher noch später, darf auf Eins setzt, wenn sein Ausgang Null wird bzw. die nächste Grobzahl eingestellt werden. Durch eine wenn sein Eingang Eins wird. Dies hat zur Folge, 5 Akkumulation aller möglichen Fehler, wie etwa dem daß die Ausgänge der Netzwerke 142 und 144 dann toten Gang zwischen dem Grobwert- und dem Feinauf Eins gesetzt werden und daß die Gatter 110 und wertarm, oder wenn der Beginn der Grobwertinfor-112 dann gesperrt werden, wenn die Eingangsimpulse mation nicht genau mit einem Taktimpuls zusammenan den Leitungen 24 und 26 »beendet« sind. Sollten fällt, kann jedoch der Überganng von einer Grobnun nach bestimmter Zeit weitere Eingangsimpulse io wertanzeige zur nächsten um eine geringe Zeitspanne einlaufen, so bleiben die Gatter 110 und 112 mit zu früh oder zu spät erfolgen. Um einen solchen Feh-Sicherheit gesperrt, da die Flip-Flop-Schalter in den ler zu korrigieren, kann, wie nachstehend beschrie-Netzwerken 142 und 144 in der Zwischenzeit nicht ben, das Ergebnis der Feinwertmessung herangezogen wieder zurückgesetzt worden sind. Die Zurückset- werden.

zung dieser Flip-Flop-Schalter kann bei Beginn einer 15 Um den Zähler 116 um einen Schritt (einen Grob-

jeden Messung in bekannter Weise erfolgen, die wert) weiterzustellen, sind insgesamt wegen der vor-

hierzu notwendigen Signalleitungen sind aus Gründen geschalteten Divisionsstufe 140 vier Taktimpulse not-

der Übersichtlichkeit in dem Blockschaltbild nach wendig. So wird normalerweise, wie in Fig. 5 ge-

F i g. 4 nicht dargestellt. zeigt, der 2. Zählimpuls zur Zählung der Grobwerte

Um die eingangs erwähnten Zweideutigkeiten bei 20 mit dem 8. Taktimpuls erzeugt, der 3. Zählimpuls mit der Übermittlung der Informationen auszuschalten, normalerweise dem 12. Taktimpuls und der 16. Zählist eine Korrekturschaltung 156 vorgesehen, die im impuls mit dem 4. Taktimpuls usw. Wegen der ereinzelnen in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Schaltung wähnten Fehler könnte jedoch zu dem Zeitpunkt, in wird von dem Steuergenerator 152 mit den Ausgän- dem der 8. Taktimpuls einläuft, auch der 7. oder der gen Ba, Bb, Bc und X sowie von dem Feinwertzäh- 25 9. Taktimpuls einlaufen, ebenso könnte anstatt des ler 114 gesteuert. Der Steuergenerator 152 ist über 9. Taktimpulses auch der 8. oder der 10. Taktimpuls ein weiteres NOR-Gatter 150 mit den invertierten einlaufen usw. Wenn sich der Grobwertarm im ersten Ausgängen der Netzwerke 142 und 144 verbunden. Viertel zwischen den beiden Stellungen »Zwei« und Während der Impulsinformation sind beide Eingänge »Drei« befindet, kann die Anzahl der einlaufenden des NOR-Gatters 150 Eins, was dazu führt, daß sein 3° Taktimpulse entweder 7, 8, 9 oder 10 sein. Falls im Ausgang Null ist. Nach Beendigung der Information ungünstigsten Falle nur sieben Taktimpulse einlaufen, werden beide Eingänge zu Null, d. h., der Ausgang wird der Zähler 116 fälschlicherweise »Eingrobwert« dieses NOR-Gatters wird Eins. Dieser Ausgang liegt anzeigen, da die Anzahl der Taktimpulse im Fream Steuergenerator 152, der aus einer Folge von vier quenzteiler 140 durch 4 geteilt wird und im Zähler Flip-Flop-Schaltern besteht, deren zweiter erst einge- 35 116 nur die niedrigste ganze Zahl dieser Teilung beschaltet wird, wenn der erste eingeschaltet wurde, und rücksichtigt wird. Die im Zähler 114 gespeicherte deren dritter erst eingeschaltet wird, wenn der zweite Feinzahl gibt jedoch ein Kriterium dafür ab, daß die eingeschaltet wurde. Ebenso kann der vierte Flip- nächsthöhere Grobzahl (2) bereits eingestellt sein Flop-Schalter nicht eingeschaltet werden, bevor der müßte, denn die Feinzahl hat zu diesem Zeitpunkt dritte Flip-Flop-Schalter eingeschaltet wurde. Wenn 4° irgendeinen Wert zwischen 0 und 3. Wenn eine Anam Ausgang des NOR-Gatters 150 eine logische Eins zeige 0, 1 oder 2 Feinwerte im Zähler 114 bewirkt, liegt, ist der erste Taktimpuls wirksam, um den ersten daß der Grobwertimpulskette ein Impuls zugezählt Flip-Flop-Schalter umzustellen. Hierdurch wird es wird, so ist deren mögliche Gesamtzahl entweder 8, 9, möglich, daß der zweite Flip-Flop-Schalter durch den 10 oder 11, was durch 4 dividiert in jedem Falle zweiten Taktimpuls eingestellt wird, und wenn in 45 zu einer Anzeige »2 Grobwerte« führt. Befindet sich gleicher Weise fortgefahren wird, bewirkt der vierte der Grobwertarm im zweiten Viertel zwischen den Taktimpuls die Umsetzung des vierten Flip-Flop- Werten 2 und 3, so ist die Anzahl der möglichen Schalters. Der vierte Flip-Flop-Schalter, dessen Aus- Impulse 8, 9, 10 oder 11, was ohne das Hinzufügen gang mit X bezeichnet ist, bewirkt mit einer logischen irgendwelcher Impulse eine richtige Grobwertanzeige Eins die Schließung des NOR-Gatters 136. Durch 5° erzeugt. Daher wird bei einer Stellung 3, 4 oder eine noch zu beschreibende logische Kombination 5 Zoll der Zähler 114 kein Impuls addiert. Befindet der Ausgänge der ersten drei Flip-Flop-Schalter des sich der Grobwertarm im dritten Viertel, so ist die Steuergenerators 152 mit der im Zähler 114 gespei- mögliche Anzahl der Kettenimpulse 9,10,11 oder 12, cherten Information, die in der Korrekturschaltung d.h., um eine 2-Grobwertablesung sicherzustellen, 156 vollzogen wird, ist es möglich, einen, zwei oder 55 muß ein Impuls von der Kette abgezogen werden, drei Impulse der Impulskette zur Grobwertanzeige Bei einer Stellung des Grobwertarms im vierten Vierhinzuzufügen, und zwar nach Beendigung der Grob- tel zwischen den Werten 2 und 3 müssen von der Imwertinformation. pulskette zwei Impulse abgezogen werden, da die

Weil es einfacher ist, Impulse von einer Impulskette mögliche Anzahl von Kettenimpulsen 10, 11, 12 oder

abzuziehen, bevor diese Kette einem Zähler zugeführt ⁶° 13 beträgt. Das Addieren und Subtrahieren der Im-

wird, anstatt zu versuchen, den Zählerstand zu ver- pulse geschieht auf folgende Weise: Am Beginn der

mindern, ist vor das Gatter 136 eine Subtraktions- Impulskette werden von der Subtraktionsstufe 138

stufe 138 geschaltet, die in bereits beschriebener zunächst in jedem Fall zwei Impulse abgezogen. Die

Weise die Impulskette der Grobwertinformation um logische Schaltung 156 fügt anschließend, je nach

zwei Impulse vermindert. Anschließend können dann ⁶S dem Stand des Zählers 114, entweder 0, 1, 2 oder

am Ende der Impulskette entweder null, eins, zwei 3 Impulse zu. Diese logische Korrekturschaltung 156

oder drei Impulse hinzugefügt werden. wird, wie in F i g. 6 dargestellt, mit dem Feinwert-

Die Gefahr einer Fehlanzeige besteht dann, wenn zähler 114 verbunden, der beispielsweise im vor-

liegenden Falle einen 7421-Binärschlüssel verwendet. In weiterer Verbindung mit den Ausgängen Ba, Bb und Bc des Steuergenerators 152 führt die Schaltung 156 folgende logische Operationen aus: Beim Stand 0, 1 und 2 des Feinwertzählers werden drei Impulse addiert, beim Stand 3, 4 und 5 werden zwei Impulse addiert, beim Stand 6, 7 und 8 wird ein Impuls addiert, beim Stand 9, 10, 11 wird kein Impuls addiert. Die Schaltung 156 zur Grobwertkorrektur entschlüsselt also den Feinwertzähler, um festzustellen, welches seiner Viertel in Übereinstimmung mit dem Steuergenerator 152 steht, und liefert die richtige Anzahl von Impulsen zur Korrektur der Grobwertimpulskette.

Der Zähler 116 speichert die Grobwertimformation in zwei Dekadenzählern, wovon der erste die Zehntelgrobwerte und der zweite die Grobwerte speichert. Je nachdem, an welches Gesamtsystem die beschriebene Vorrichtung angeschlossen werden soll, können die Zähler entweder im binären 8421-Schlüs- ao sei oder im binären 7421-Schlüssel arbeiten. Die Umsetzung in den 7421-Schlüssel kann durch Hinzufügen zweier NOR-Gatter in jeder Zählstufe erreicht werden. Das erste dieser NOR-Gatter ist mit seinen Eingängen an die 1-, 2- und 4-Zählerstufen angeschlossen. Dieses NOR-Gatter kann darm bei Erhalt des 7. Impulses, der normalerweise das Bestreben hätte, die 7421-Stufen in der binären Folge Olli einzustellen, jede der 4-, 2- und 1-Stufen auf Null zurückstellen. Hierbei erzeugt das Zurückstellen der vierten Stufe ein Trägersignal zur 7. Stufe, so daß die Dezimalzahl 7 in Form einer 1000 gespeichert wird. Das zweite der NOR-Gatter ist mit seinen Eingängen mit den T-, 2- und 7-Stufen gekoppelt, so daß bei Erhalt des zehnten Impulses dieses Gatter wirksam ist, um alle Stufen auf Null zurückzustellen.

Der Feinwertzähler 114 weicht von dem Grobwertzähler im Aufbau leicht ab, da er eine Zehner-Stufe, eine Einer-Stufe, eine ¹⁰/20-Stufe sowie eine V2o-Stufe enthalten muß, um eine dekadische Anzeige bis auf V20 Feinwerte zu ermöglichen. Auch diese Dekadenstufen zählen im 7421-Binärschlüssel. Bei Empfang des 10. Impulses, der die Einerdekade auf Null zurückstellt, ist außerdem ein Trägersignal zur Einstellung der Zehner-Stufe nötig. Weiterhin ist noch ein NOR-Gatter vorzusehen, dessen Eingänge mit den IÜ- und 2~-Ausgängen verbunden sind, damit der Empfang des 12. Impulses den Gesamtzähler auf Null zurückstellt. In ähnlicher Art und Weise wird beim Zurücksetzen der V2o-Stufe ein Trägersignal für die ^lo/2o-Stufe erzeugt. Hier ist jedoch kein zusätzliches NOR-Gatter mehr notwendig, da der 20. Impuls, der der V2o-Stufe zugeführt wird, selbständig das Trägersignal auslösen kann, welches die ^lo/2o-Stufe auf Null zurückstellen soll.

Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann die Winkelstellung einer drehbaren Welle in elektrische Signale umgewandelt werden ohne die Verwendung schleifender oder mechanisch zu schließender bzw. zu öffnender Kontakte. Weiterhin wird eine neuartige logische Schaltung vermittelt, um die elektrischen Signale in eine Impulskette zu verwandeln, wobei die Anzahl der Einzelimpulse eine dem Signal proportionale Größe ist, so daß die Winkelstellung der Welle vermittels eines elektrischen Zählers angezeigt wird. Neben dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind selbstverständlich auch Abänderungen und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche:

!.Vorrichtung zur kontaktlosen Umsetzung der Winkelstellung einer Welle in eine Digitalzahl, deren Stellen einzelne drehbare Geber eines mit der Achse gekoppelten Untersetzungsgetriebes zugeordnet sind, gekennzeichnet durch einen mit konstanter Drehzahl um die gemeinsame Achse der Geber (40, 42) umlaufenden Magneten (74), der beim Vorbeibewegen an einer die Null-Lage der Welle (46) bestimmenden festen Spule (68) einen Impuls erzeugt, der sämtliche in die Verbindungen eines Impulsgenerators (118) mit den einzelnen Stellenzählern (114, 116) eingeschalteten Gatter (110, 112) freigibt, und beim Vorbeibewegen an auf den Gebern angebrachten Spulen (62, 64) jeweils einen Impuls erzeugt, der das zugehörige Gatter sperrt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Korrekturschaltung (134,136,138, 140, 156) die den Zähler (116) für eine Zahlenstelle nach dem Stand des Zählers (114) für die nächst niedrigere Zahlenstelle korrigiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch derartige gegenseitige Abstimmung der Zähler (114,116) auf die Drehzahl des umlaufenden Magneten (74) und die Frequenz des Impulsgenerators (118), daß zu jedem Zählerschritt mehrere Impulse erforderlich sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturschaltung eine Subtraktionsstufe (138) umfaßt, die die ersten beiden Impulse einer von dem Gatter (112) hindurchgelassenen Impulskette unterdrückt, ferner eine Korrekturstufe (156), die der Impulskette, abhängig davon, ob der Zähler (114) für die nächst niedrigere Stelle eine im ersten, zweiten, dritten oder vierten Viertel seines Modulus liegende Zahl zeigt, drei bzw. zwei Impulse bzw. einen bzw. keinen Impuls zufügt, und schließlich durch eine Divisionsstufe (140), die jeden vierten Impuls an den Zähler (116) weitergibt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch jedem Zähler (114, 116) zugeordnete Inhibitionsstufen (142, 144) die die Gatter (110,112) jeweils nach dem ersten vollendeten Impulszug sperren.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Antrieb des Magneten (74) durch einen Synchronmotor (72), dessen Drehzahl von dem Impulsgenerator (118) überwacht wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Impulse von den in Abhängigkeit von der Wellenstellung positionierten Geberspulen (62, 64) auf die feststehende Zählerschaltung jeweils über einen Transformator erfolgt, dessen Primärwicklung (103) auf den Geber (40) befestigt und dessen Sekundärwicklung (101) gehäusefest angebracht ist, wobei eine der Wicklungen die Achse ringförmig umschließt.
8. Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 in einem Datenerfassungs-System, bei dem die Winkelstellung der Welle (46) vom Flüssigkeitsstand in einem Tank (12) abhängt und die in den Zählern (114, 116) erscheinende Zahl zu einer Zentrale (18) übertragen wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 648/1808