DE1638100C3 - Verfahren zur fortlaufenden Erfassung der Sollwert Abweichung einer in Form zeit hch aufeinanderfolgender Impulse auftreten den Große sowie zur Durchfuhrung eines sol chen Verfahrens geeignete Schaltungsanord - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur fortlaufenden Er^fassung der Sollwert-Abweichung einer in Form zeitlich aufeinanderfolgender Impulse auftretenden Größe mittels einer zur Sollwert-Einstellung voreingesi Mlten Zähleinheit, der der Istwert während eines ersten Zeitabschnittes als Impulsfolge zugeführt wird, derart, daß die Belegung der Zähleinheit "die Sollwert-Istwert-Differenz darstellt, die während eines zweiten Zeitabschnittes in eine Speicherstufe übergeben und daß diese Belegung zur Korrektur der Sollwert-Istwert-Differenz eingesetzt wird. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Schaltungsanordnung.

Bei bekannten Verfahren zur Erfassung der SoIlwen-Abweichung impulsförmiger Größen wird beispielsweise mit Hilfe ■ ^;nes Vorwarts-Rückwärts-Zählers, dessen einer Eingang von einer der Sollwert-Größe entsprechenden Impulsfolge und dessen anderer Eingang von einer der Istwert-Größe entsprechenden Impulsfolge gespeist wird, die jeweilige Differenz zwischen Ist- und Sollwert gebildet (»Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen« von W. Simon, 1963."S. 17 bis 22 u,id Sl bis 87). Bei einem solchen Verfahren kann es jedoch einmal zu Koinzidenzen, d. h. zu einen" leiilichen Aufeinanderfallen einzelner Impulse der Is'wert- und der Sollwert-Größe kommen, wodurch die Meßgenauigkeit eines derartigen Zählers beeinträchtigt wird, zum anderen kennen Schwierigkeiten bei der Berücksichtigung der Polarität der Sollwert-Abweichung auftreten. Zudem besitzen derartige Zähleinrichtungen zwei Ausgänge für die Ausgangssignale unterschiedlicher Richtungscharakteristik, so daß sich ein großer Schaltungsaufwand ergibt.

Bei anderen bekannten Verfahren ist auch schon der Sollwert entweder als Impulsfolge oder als fest voreingestellte Zahl in einen Digitalrechner eingegeben worden, dessen Eingang von einem Istwert-Zähler gespeist wird. Dieses Verfahren hat gegenüber dem vorgenannten zwar den Vorzug, daß hierbei der Sollwert in Form einer statischen Zahl vorgegeben werden kann, so daß das Auftreten von Koinzidenzen vermieden wird, da nur noch eine impulsförmige Größe vorhanden ist, jedoch ergeben sich durch die Verwendung eines Digitalrechners vergleichsweise hohe Kosten, die die Anwendung eines solchen Verfahrens in vielen Fällen aus wirtschaftlichen Gründen ausscheiden lassen müssen.

Weiterhin ist es bekannt (ETZ-A, Bd. 78 [1957], S. 772 bis 775), bei einem Istwert-Sollwert-Vergleich mit einem auf den Sollwert voreingestellten Zähler zu arbeiten, dessen Plätze während des durch die Einzähl-Zeitdauer vorgegebenen Zählbereichs durch die eingezählten Istwert-Impulse belegt werden können, und daß die im Zähler gebildete Istwert-Sollwert-Differenz in ein besonderes Register eingezählt wird. Damit ist zwar die grundsätzliche Möglichkeit aufgezeigt, ziir Erfassung der Sollwert-Abweichung einen auf den Sollwert voreingestellten Zähler zu verwenden und die gemessene Sollwert-lstweri-Differenz anschließend zu speichern und zum Regeln der Sollwert-htwert-Differenz zu verwenden, jedoch ergeben sich keinerlei Hinweise für eine zweckmäßige Codierung der Meßwerte sowie eine zweckmäßige Art, die Differenz zwischen den beiden Meßwerten mit möglichst geringem Schaltungsaufwand zu bilden und die nach Polarität und Betrag richtige Weitergabe des Uifferenzwertes der Zähleinrichtung zu gewährleisten. Aber gerade im Zusammenhang mit den vorgenannten Gesichtspunkten ergeben sich erhebliche Probleme, zu deren Lösung dieser Literaturstelle keine Anregung entnommen werden kann. Ebenso ist dem Buch »Digitale Regelungen« von Hans Fuchs (1964, VEB-Verlag Technik Berlin, S. 34 und 35) als bekannt zu entnehmen, die Differenzbildung zwischen einem Sollwert und einem Istwert mit Hilfe eines voreingestellten Zählers durch-

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zuführen. Genaue Angaben über die Eingabe, die anschlicßhar ist und daß Ausgänge der Zähleinhcit Codierung, die Differenzbildung sowie die Weiter- jeweils an die /i-Eingänge von Nicht-Und-Gattern verarbeitung des Differenzbetrages nach Betrag und gelegt sind, deren Ausgänge mit Signalcingängen der Polarität sind nicht gegeben, so daß es jeweils offen- bistabilen Kippstufen der nach dem Aiken- bzw. bleibt, wie diese Verfahrcnsschritte optimal durch- 5 3-Exccss-Code arbeitenden Spcichcrstufe verbunden geführt und in einer Schaltung verwirklicht werden sind und deren /!-Eingänge an eine Impulslcitung können. gelegt sind, die während eines Teils des zweiten Zeit-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein abschnittes ein zur öffnung der Nicht-Und-Gattcr Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es geeignetes Potential fuhrt, daß ferner die Kippstufen ermöglichen, mit großer Genauigkeit, Zuverlässigkeit 10 der Speicherstufe mit Auslöse-Fingängen an eine und Geschwindigkeit und mit möglichst geringem Auslöseimpulse führende Impulsleitung angcschlos-Schaltungsaufwand eine fortlaufende Überwachung sen sind, und daß der Nullausgang der Zähleinhcit an der Sollwert-Abweichung impulsförmiger Größen einen den Nulldurchgang der Zählcinheit rcgistricvorzunehmen, diese Sollwert-Abweichung zu erfas- renden Null-Diskriminator angeschlossen ist, der mit sen, und daraus ein der Sollwert-Abweichung nach 15 einem Eingang eines zweiten Und-Gatters verbunden Betrag und Polarität entsprechendes Signal zu erhal- ist, dessen anderer Eingang an eine Invcrtierungsten, das sich zur fortlaufenden Regelung des Istwer- stufe und dessen Ausgang an die Speichcrslufe und tes auf den vorgegebenen Sollwert eignet. an eine Umpoleinrichtung am Ausgang eines Digital-

Diesc Aufgabe wird bei einem Verfahren der ein- Analog-Umsetzcrs angeschlossen sind,
gangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gc- 20 Weitere Einzelheiten der Erfindung, die Gcgenlöst, daß vor dem ersten Zeitabschnitt der Sollwert stände der Unteransprüche sind, werden nachstehend aikcn-codiert bzw. 3-Excess-codicrt als Komplement an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung eingespeichert, der während des ersten Zeitabschnit- r-.it der Zeichnung erläutert. Darin zeigt
tcs zugeführte Istwert beim Einzählen aiken- bzw. Fig. 1 schematisch ein Blockschaltbild der erfin-3-Exccss-codicrt und die Sollwert-Istwert-Differenz 25 dungsgemäß zusammenwirkenden Funktionsstufen, parallel eingespeichert werden, und daß in Abhängig- F i g. 2 eine Tabelle mH dem Aiken-Codc,
keit von einem beim Zählen der Istwert-Impulsfolge Fig. 3a schematisch das Verhalten der Zählcinnicht erfolgten Nulldurchgang der Zählemheit, der heit bei Voreinstellung auf das Komplement eines von der Spcichcrstufe aus der Zähleinheit übernom- bestimmten Sollwertes und bei Zählung des Istwertes menc Zahlwert invertiert und gleichzeitig dem dann 30 ohne Nulldurchgang der Zähleinheit,
abgegebenen invertierten Zahlwert eine Polarität er- Fig. 3b in ähnlicher Weise wie Fig. 3a das Verteilt wird, die der Polarität bei erfolgtem Nulldurch- halten der Zähleinheit, jedoch für einen Fall, in dem gang entgegengesetzt ist. die erfaßte Istwert-Größe die Nullstellung des Zäh-

Die erfindungsgemäße Verwendung des Aiken- '^ers durchläuft,

Codes bzw. 3-Excess-Codes ermöglicht auf Grund 35 ^F' 8- ^{4 weiter ins} einzelne gehend in Form eines

des spiegelsymmetrischen Aufbaus beider Codes ein Blockschaltbildes, das grundsätzlich demjenigen nach

sehr einfaches Subtrahieren und eine sehr einfache Fig. 1 entspricht, den Aufbau einer Schaltungsan-

Komplementbildung und Decodierung. Zudem wird Ordnung nach der Erfindung,

mit Hilfe des Aiken- bzw. 3-Excess-Codes die An- F i g. 5 in Form eines Blockschaltbildes den erzähl der erforderlichen Zählstufen verringert. Die 40 findungsgemäß vorgesehenen Aufbau eines einen Im-Anwendung des Aiken- bzw. 3-Exccss-Codes sowohl pulsgeber und eine von diesem gespeiste Logikeinin der Zähleinhcit als auch in der Speicherstufe er- heit aufweisenden Taktgebers für die zeitgerechte laubt es, die gespeicherte Sollwert-Istwert-Differenz Steuerung der Schaltung nach F i g. 4,
auf einfache Weise bei nicht erfolgtem Nulldurch- Fig. 6a ein Diagramm der wichtigsten, bei Begang des Zählers im Speicher zu invertieren, so daß 45 ^{trieb der} erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung am Ausgang des Speichers stets die tatsächliche Soll- auftretenden Impulsfolgen für den der Fig. 3a entwert-Abweichung ansteht, die anschließend lediglich sprechenden Fall, daß es zu keinem Nulldurchgang nur noch durch einen zusätzlichen Verfahrensschritt des Zählers kommt,

die richtige Polarität erhält. Mit Hilfe der Erfindung Fig. 6b ein Fig. 6a entsprechendes Impulsdiaist es daher möglich, einen gemeinsamen Ausgang für 50 gramm für den Fall der F i g. 3 b, daß die Nullstelbeide möglichen Polaritäten der Sollwert-Istwert- lung der Zähleinheit durchlaufen wird, und
Differenz zu verwenden. F i g. 7 eine das Schaltverhalten einer bistabilen Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Kippstufe, wie sie im Zusammenhang mit der vor-Verfahrens besonders geeignete Schaltungsanord- liegenden Erfindung verwendet wird, charakterisienung, bestehend aus einer aus bistabilen Kippstufen 55 rende Tabelle.

aufgebauten, auf den Sollwert voreingestellten Zähl- Der grundsätzliche Aufbau der Schaltungsanordeinheit mit einem Zähleingang und einer an dieser nung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erangeschlossenen, aus bistabilen Kippstufen bestehen- findung sei zunächst an Hand von F i g. 1 erläutert, den Speicherstufe, ist erfindungsgemäß dadurch ge- Man erkennt dort eine Zähleinheit 10, an die übei kennzeichnet, daß die nach dem Aiken- bzw. 3-Ex- 60 Leitungen 12a, 126, 12c... ein Zanlwertschaltei cess-Code arbeitende Zähleinheit mit einem ebenfalls 12 angeschlossen ist, mit dessen Hilfe die Zähleinnach dem Aiken- bzw. 3-Excess-Code arbeitenden heit 10 auf das Komplement einer dem gewünschten Zahlwertschalter zum Voreinstellen der Zähleinheit Sollwert entsprechenden Zahl voreingestellt werdet auf das Komplement des gewünschten aiken- bzw. kann. Über eine Istwert-Leitung 14 kann eine der je-3-Excess-codierten Sollwerts verbunden ist und der 65 weils zu berücksichtigenden Istwert-Größe entspre-Zähleingang der Zähleinheit über ein während des chende Impulsfolge in den Eingang der Zähleinheil zweiten Zeitabschnitts sperrbares erstes Und-Gatter 10 eingeleitet werden. Dabei kann der Eingang dci an eine Impulsleitung für die Istwert-Impulsfolge Zähleinheit immer für eine gleich große Zeit geöff-

net und anschließend wieder kurzzeitig gesperrt werden, so daß während dieser Öffnungszeit je nach der O üße des eigentlichen Istwertes eine größere oder kleinere Inipulszahl auf die Zählcinhcil einwirkt. Nach Sperrung des Hingangs der Zahlcinheil steht an deren Ausgang ein Zahlwert an, der der Differenz, zwischen dem vorangestellten Sollwert und dem erfaßten Istwert entspricht. Der dieser Differenz entsprechende '/.ahlwert kann mittels Leiuingen 10«, 106, 10c... an eine Spcichcrstufc Ui übergeben werden, deren Ausgang über eine Verbindung 28 einen Digital-Analog-Umsetzer IR herkömmlicher Bauart speist, an dessen Ausgang dann ein der SoIlwcrlabweichung entsprechendes Signal in analoger Form vorliegt.

An den Nullausgang der Zahlcinheil 10 ist außerdem ein Nulkliskriminalor 22 angeschlossen, mit dessen Hilfe festgestellt werden kann, ob die Zählcinhcit 10 durch Null gelaufen ist oder nicht. 1st ein Nulldurchgang erfolgt, so bleibt ein Und-Gattcr 21 b gesperrt, und damit bleibt auch die Ausgangsleitung 22« und 22/? des Und-Gattcrs 21 unbeeinflußt von Signalen, die eine lnvertierungsslufc 21 α regelmäßig abgibt. Kommt es dagegen zu keinem Nulldurchgang, so wird das Und-Gattcr 21 b durch den Diskriminator 22 für die Öffnung vorbereitet, so daß in diesem Fail die Ausgangssignalp der Stufe 21« die Leitung 22«, 22 b erreichen können. Über die Leitung 22« wird dadurch die Speicherstufe 16 invertiert, wie das weiter unten ausführlicher erläutert wird. Ober die Leitung 22 6 wird eine Umpolcinrichtung 20 betätigt, so daß die Ausgangslcitunscn des Un:.ct?er:·. IR an Signalleitungen 32«, 326 mit einer Polung angeschlossen werden, die der Polung bei erfolgtem Nulldurchgang entgegengesetzt ist.

Erfindungsgemäß arbeiten die Zähleinheit 10, der Zahlenschalter 12 sowie die Speicherstufe 16 nach dem Aiken-Code bzw. dem 3-Exccss-Codc. Der Vollständigkeit halber sind — obwohl der Aiken-Code bzw. der 3-Excess-Codc an sich allgemein bekannt ist — die Beziehungen zwischen dem dezimalen Zahlensystem und dem Aiken-Code mit der Tabelle der F i g. 2 angegeben.

Die sich bei Anwendung des Aiken-Codes erfindungsgemäß für die Zähleinheit ergebenden Verhältnisse sind beispielsweise mit den F i g. 3 a, 3 b veranschaulicht, wobei von einer Zähleinheit mit vier Dekaden ausgegangen wird, die dementsprechend von 0000 bis 9999 zählen kann.

1. Fall: Kein Nulldurchgang (F i g. 3 a)

Die Sollgröße betrage 8381, so daß die Zähleinheit 10 mit Hilfe des Zahlwertschalters 12 auf das Komplement 1618 eingestellt wird. Hat der erfaßte Istwert eine Größe von 4186, so zählt der Zähler von 1618 aus bis auf den Wert 5804. Die eigentliche Differenz zwischen Sollwert und Istwert ergibt sich aus der Differenz zwischen 8381 und 4186 mit 4195. Die Zähleinheit liefert das Komplement dieser Regelabweichung, nämlich die Zahl 5804. Diese Zahl wird dann an die Speicherstufe 16 übergeben.

Im vorliegenden Fall ist kein Nulldurchgang erfolgt, so daß sich das Und-Gatter 21 b im vorbereiteten Zustand befindet und damit ein von der Invertierungsstufe 21a abgegebener Umkehrimpuls entsprechende Auslöseeingänge der Speicherstufe erreichen und damit den von der Speicherstufe festgehaltenen Zahlwert invertieren kann, so daß am Ausgang der Speiclierstufc der richtige, der tatsächlichen Sollwert-Abweichung entsprechende Zahlwert ansieht. Gleichzeitig wird die Umpolcinrichtung 20 i'ber die Leitung 22 6 aus einer ersten in eine zweite Polaritätslagc gebracht.

2. Fall: Nulldurchgang (F i g. 3 b)

ίο Die Sollgröße soll 418(S sein, so daß die Zahlcinheil mittels des Zahlwertschalters 12 auf den Kompiemenlwcrt 5813 eingestellt wird, der Istwert habe die Größe 8381. so daß zunächst der Nullzustand des Zählers durchlaufen, dann die Zählung nach Errcichcn der Zählcrstellung 41⁽)5 beendet wird. Die Differenz zwischen Sollwert und Istwert ergibt sich wiederum mit 418h abzüglich 8381 zu 4195, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen.

In diesem Fall liegt jedoch der von der Zählcinlicit ermittelte Zahlwert unmittelbar als Regelabweichung und nicht als deren Komplement vor. Dieser von der Zähleinheit 10 ermittelte Wert wird wiederum an die Speicherstufe 16 übergeben, braucht jedoch nicht invertiert zu werden. Da der Nulldiskri-

a5 minator 22 den Nulklurchgang der Zähleinheit 10 registriert hat, bleibt das Und-Gatler 21 6 erfindungsgemäß gesperrt, so daß ein von der Invertierungsstute 21 α an bicli in gleicher Weise wie in dem unter 1. erläuterten Beispiel abgegebener Invcrtierungsiinpuls unterdrückt wird. Ebenso erfolgt keine Beeinflussung der Umpoleinrichtung über die Leitung 226. so daß die Umpolcinrichtung in ihrer ersten Lage verbleibt, in der den Signalleitungcn32«, 326 eine der zweiten Polaritätslagc entgegengesetzte Polarität erteilt wird, um dem entgegengesetzten Vorzeichen der für den zweiten Fall ermittelten Sollwert-Abweichung Rechnung zu tragen.

An Hand von Fig. 4 soll nachstehend weiter ins einzelne gehend eine vorteilhafte Möglichkeit crläutcrt werden, das vorstehend in Verbindung mit dem Prinzipschaltbild der F i g. 1 beschriebene Verfahren mit Hilfe eines Ausführungsbcispieles einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung zu verwirklichen.

Die Zähleinheit 10 ist aus den einzelnen Zähldekaden 10', 10" usw. zusammengesetzt, die ihrerseits in an sich bekannter Weise jeweils aus bistabilen Kippstufen zusammengestellt sind, die erfindungsgemäß nach dem Aiken-Code bzw. 3-Excess-Code ar-

so beiten. Über die Leitungen 12 a', 12f>\ 12 c'... bzw 12a", 12fo", 12c"... usw. sind die Zahlwertschal· terelemente 12'. 12"... an die einzelnen Kippstufer die Zähldekaden 10', 10" ... angeschlossen, so dat diese in der angegebenen Weise auf das Komplemen des jeweils gewünschten Sollwertes voreingestell werden können. Ein Eingang 13 der Zähldekade 10 steht mit der Istwert-Leitung 14 über ein Und-Gatte 24 in Verbindung, das über eine Leitung 74 wahrem eines bestimmten Zeitabschnittes I₁ geöffnet und an

schließend während eines zweiten Zeitabschnittes I kurzzeitig gesperrt werden kann.

Sowohl die Ausgänge Q als auch die dazu korn plementären Ausgänge J2 der Zähldekaden 10 10"... sind jeweils mit den B-Eingängen von Nichi Und-Gattern 26 verbunden, deren Ausgänge an de Signaleinsängen 7, K von bistabilen Kippstufen 16 a 166', 16f'.. , 16α'\ 16b'\ 16c"... liegen, di ebenfalls nach dem A:!;en-Code bzw. 3-Excess-Coc!

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arbeiten. Die Eingänge /( der Gatter 26 sind sämtlich an eine Impulsleitung 76 angeschlossen, durch die die Gatter 26 für die Öffnung vorbereitet bzw. gesperrt werden können.

AuIk" den Signaleingängen J, K weisen die Kippstul'en 16', 16"... zusätzliche Auslöseeingänge 17 auf, die an eine Auslöscimpulsleitung 36 angeschlossen sind. Die £>-Ausgängc der Kippstufen 16 sind über Leitungen 28 an einen in geeigneter Weise gcwichteten Digital-Analog-Umsetzer 18 angeschlossen, der ausgangsscitig über Ausgangsleitungcn 30«, 30/) das von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ermittelte, der Sollwert-Abweichung entsprechende Signal in analoger Form zur Verfugung stellt. Die zu der Regeleinrichtung führenden Signalleitungcn 32«, 32 b können über die allgemein mit 20 bezeichnete UmpoleinriclUung mit der einen oder anderen Polung mit den Ausgangsleitungen 30«, 30Λ gekoppelt werden. Die Umschaltung der UmpoleinriclUung 20 kann dabei über ein Relais 34 erfolgen, das an eine der Leitung 22 b der F i g. 1 entsprechende Stcucrleitung 80 angeschlossen ist, deren Funktion nachstehend noch beschrieben wird.

Bevor auf die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung der F i g. 4 eingegangen wird, soll zunächst noch an Hand von Fig. 5 der Aufbau eines Taktgebers beschrieben werden, wie er zur Steuerung der ein/einen Funktionsstufen der Anordnung der F i g. 4 dient. Die wesentlichsten der von dem Impulsgeber unmittelbar bzw. mittelbar erzeugten Impulse können dem Diagramm gemäß den Fig. 6a bzw. 6b entnommen werden.

Der Taktgeber besteht grundsätzlich aus einem Impulsgeber 40 sowie einer davon gesteuerten Logikeinheit 42, wie das mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Der Impulsgeber 40 weist einen frequenzstabilen, vorzugsweise quarzgesteuerten Oszillator 44 auf, der mit den Rückflanken seiner von ihm abgegebenen Impulse über eine Ausgangslcitung 45 einen Zähler steuert, der als Frequenzteiler 46 mit dekadischen Stufen 46', 46" ... arbeitet. Der Frequenzteiler 46 umfaßt im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei volle Dekaden sowie eine halbe Dekade, wobei durch diese Aufteilung ein günstiger, einem Durchlauf des Frequenzteilers 46 entsprechender Meßzyklus erhalten werden kann. Grundsätzlich kann dieser Teiler auch als Dual-Teiler ausgeführt sein. Die ersten Stellen 1 bis 6 der Einer-Dekade 46' erzeugen über die Leitungen 46/ bis 46_e' in den Leitungen 51, 52, 53, 54, 55, 56 jeweils einen ersten, zweiten — bis sechsten Taktimpuls. Die von dem Oszillator 44 abgegebenen Impulse sind in den Fig. 6a, 6b in der obersten, mit 45 bezeichneten Zeile wiedergegeben, während sich die von den Stellen 1 bis 6 unmittelbar abgegebenen Impulse in den mit 46/, 46₂'... 46₆' bezeichneten Zeilen finden.

Die Oszillatorfrequenz ergibt sich dabei aus der gewünschten Dauer einer gesamten Meßperiode T_a sowie dem Verhältnis der Zeit t₂, während de>· das Zählergebnis ausgewertet wird, zu der Zeit Z₁, während der gezählt wird, wie folgt:

Da während der Auswertungszeit I₂ sechsmal die Flanke eines Taktimpulses erzeugt werden soll, gilt Damit erhält man für die Oszillatorficqucnz

Te

(7„/7_P- 5)·

U = 5 T_e.

Andererseits gilt

Damit die Taktimpulse 1 bis 6 jeweils nur einmal während eines Durchlaufs des Frequenzteilers 46

ίο bzw. wahrend eines Meßzyklus wirksam werden, sind die Leitungen 46,' bis 46„' jeweils an die /!-Eingänge von Und-Gattern 5O₁, 5O₂, ... 50„ angeschlossen, deren ß-Eingänge sämtlich mit der Ausgangsleitung 49« eines Und-Gatters 49 in Verbindung stehen. Das Gatter 49 hat Eingänge B, C, D, die beispielsweise an die jeweils vorletzten Stellen der auf die Dekade 46' folgenden Dekaden 46", 46'", 46^IV gelegt sind, so daß die Gatter 5O₁, 5O₂, ... nur dann öffnen können, wenn an allen vorletzten Stellen der Dekaden 46", 46'", 46^IV ein Ausgangssignal ansteht.

Um außerdem sicherzustellen, daß die Taktimpulse 1 bis 6 der Leitungen 46/, 46₂', ... nur dann auf die Logikeinheit 42 einwirken, wenn sie sich bereits auf ihrem Maximalwert befinden, nicht aber während ihres Anstieges bzw. während ihres Abfalls, wodurch sich Unsicherheiten ergeben könnten, wird von dem Ausgang des Oszillators 44 zusätzlich ein Monovibrator 48 gespeist, der mit einer Ausgangslcitung 48 α an den Eingang A des Und-Gatters 49 gelegt ist. Wie aus Fig. 6a, 6b ersichtlich (vgl. Zeile 48«), werden die Monovibratorimpulse durch die Vorderflankcn der Oszillatorimpulsc angestoßen und dauern etwas kürzer als ein Oszillatorimpuls. Die Leitung 49a führt aber nur dann ein zur Öff-

nung der Gatter 50,, 50 geeignetes Potential,

wenn einmal die vorletzten Stellen der Stufen 46", 46'", 46^IV ein Ausgangssignal liabcn, außerdem der Monovibrator 48 einen Impuls abgibt. Infolgedessen treten an den Ausgängen der Und-Gatter 5O₁, 50_„

50., ... jeweils nur die kürzeren, zur Steuerung der Logikeinheit 42 geeigneten Taktimpulse auf, wie sie in Fi g. 6a bzw. 6b in den Zeilen 51, 52... 56 dargestellt sind.

Die von den Taktimpulsen 51, 52, 53, 54, 55, 56 gesteuerte Logikeinheit 42 weist eine erste Kippstufe 58, eine zweite Kippstufe 60, einen Negator 62, eine dritte Kippstufe 64, eine vierte Kippstufe 66, ein Oder-Gatter 68 sowie das Und-Gatter 21 b auf.

Eine Ausgangsleitung 74 der ersten Kippstufe 58 steht mit dem ß-Eingang des Und Gatters 24 (F i g. 4) in Verbindung, während eine Ausgangsleitung 76 der Kippstufe 60 mit den /!-Eingängen dei Und-Gatter 26 der F i g. 4 verbunden ist. Eine Aus gangsleitung 78 des Negators 62 ist an Eingänge dei Zahlwertschalter 12', 12", ... gelegt, während dei Ausgang der dritten Kippstufe 64 dem Relais 34 über die Steuerleitung 80 zugeordnet ist. Über eini Ausgangsleitung 36 ist der Ausgang des Oder-Gat ters 68 unmittelbar an die Auslöseeingänge der Kipp

stufen 16', 16" angeschlossen (F i g. 4). Der Auslöse eingang der Kippstufe 66 liegt an der Leitung 10m^IV d. h. am Ausgang Q der mit dem Gewicht 2., ver sehenen letzten Kippstufe der nicht gezeichnete! höchsten Zähldekade 10™ der Zähleinhrit 10.

Wird nun nach einem vollen Durchlauf des Fre quenzteilers 46 der in F i g. 6 a (kein Nulldurchgang gezeigte Übergarg von // zu /,' erreicht, so sorgt de erste Taktimpuls Sl über den Rückstelleingang de

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ersten Kippstufe 58 zunächst dafür, daß die an den Für den Fall der Fig. 6a, bei dem ein Nulldurch-Ausgang der Kippstufe 58 angeschlossene Impuls- gang nicht erfolgt ist, liefert der Ausgang ~Q der leitung 74 den der Zeile 74 der Fig. 6 entsprechen- Kippstufe 66 über Leitung 66« ein .,olches Potential, den Zustand annimmt, so daß das Und-Gatter 24 daß das Und-Gatter 21 b vorbereitet bleibt und somit der Fig. 4 gesperrt und damit die Einspeisung von io die Vorderflanke des vierten Taktimpulses über das dem Istwert entsprechenden Impulsen in den Ein- Gatter 21b sowohl über das Oder-Gatter 68 auf die gang 13 der Zähleinheit 12 unterbrochen wird, wie Leitung 36 als auch zu dem Eingang der dritten das in Fig. 6a mit Zeile 13 veranschaulicht ist. Der Kippstufe 64 gelangen kann. Der vierte Taktimpuls zu diesem Zeitpunkt bestehende Zustand der Zähl- kann daher über die Leitung 36 die Zustände der einheit 10 bleibt dann unverändert erhalten. Über 5 Ausgänge Q von 16 invertieren (vgl. Tabelle der die Leitung Sl wird gleichzeitig der Rückstelleingant F i g. 7), da sämtliche Eingänge / und K der Stufen der zweiten kippstufe 60 so beeinflußt, daß der Aus- 16', 16" (wegen der Negierung durch die Nicht-Undgang (2 dieser Kippstufe den mit der Zeile 76 wieder- Gatter 26) auf Potential L liegen. Zum gleichen Zcitjicgebcncn Zustand annimmt, so daß die Gatter 26 punkt wird über den Negator 62 und die Leitung 78 leitend werden und es insofern zu einer Verbindung 15 auch auf die Zahlwcrtschaltcr 12', 12" ein Impuls der Eingänge J, K der Kippstufen 16'. 16" mit den (vgl. Zeile 78, Fig. 6) gegeben, der dafür sorgt, daß entsprechenden Ausgängen der Zähldckaden 10', 10" die Zählstufen 10', 10"... wieder auf den gewünschkommt. Entsprechend der Arbeitsweise der vcrwen- ten Sollwert vorangestellt werden. Durch den zu dctcn bistabilen Kippslufen bleiben die über die dem Eingang der Kippstufe 64 gelangten Impuls Und-Gatter 26 zu diesem Zeitpunkt übermittelten 20 kehrt deren Ausgang (7 in den Zustand 0 zurück, so Signale auf den Zustand der Stufen 16 zunächst noch daß auch die Umpolvorrichtung 20 in die einem ohne Einfluß und stehen lediglich an den Signalein- nicht erfolgten Nulldurchgang entsprechende Steigungen J, K an. lung überführt wird.

Über die Leitung 52 und das Odcr-Gattcr 68 kann Der fünfte Taktimpuls beaufschlagt den Rück-

jcdoch der zweite Taktin'puls die Impulsleitung 36 35 Stelleingang der vierten Kippstufe 66, so daß deren

erreichen, die mit den Auslöseeingängen 17 der bi- Ausgang ~Q in jedem Fall das Potential L annimmt

stabilen Kippstufen 16', 16" verbunden ist. Beim und damit das Und-Gatter 21/; füi die Öffnung vor-

Eintreffcn dieses Impulses (v«l. Fig. 6, Zeile 36) bereitet, auch wenn auf den Auslösccingang über die

vermögen die an den Eingängen J und K ans. ;icn- Leitung iö/;i^!V ein einem Nuüdurchgang entspre-

dcn Signale auf die Stufen 16', W, ... einzuwirken. 30 chcndes Signal gegeben worden war.

Das Verhallen der bistabilen Kippstufen ergibt sich Beim Auftreten des sechsten Taktimpulses schließ-

dabci aus der in Fig. 7 gezeigten Tabelle. Man er- lieh wird der Eingang der ersten Kippstufe 58 beauf-

kcnnt, daß, wenn vor Eintreffen des Auslöseimpulses schlagt, so daß deren Ausgang Q wieder das Potcn-

an dem Eingang J der Zustand 0 und an dem Ein- lial L annimmt (Zeile 74) und, wie aus Fig. 6

;;;ing K der Zustand L herrscht, der Ausgang Q nach 35 (Zeile 13) ersichtlich, eine neue Impulsfolge während

Eintreffen des Aiislöseimpulses unabhängig von dem eines weiteren Zeitabschnittes I₁" in die Zählstufe

vorhergehenden Zustand einer Kippstufe 16', 16" eingeleitet werden kann.

ik-n Wert 0 annimmt. Stehen an den Eingängen J Während hinsichtlich Fig. 6a von einer Situation

und K die Signale in umgekehrter Zuordnung an ausgegangen wurde, in der es — entsprechend

(./ L, K = 0), so nimmt der Ausgang Q nach Ein- 40 Fig. 3a — zu keinem Nulldurchgang kommt, sind

Hoffen des Auslöseimpulses in entsprechender Weise mit Fig. 6b die Verhältnisse wiedergegeben, die sich

lien Wert L an. Der Wert des Ausgangs Q einer ergeben, wenn während des Zählvorganges — cnt-

Kippstufc 16', 16" entspricht damit also immer gc- sprechend Fig. 3b — die Nullstellung der Zählstufe

ivui dem Wert, den der Ausgang Q einer Zählstufe 10 durchlaufen worden ist. Im Zeitabschnitt I₁" der

5T. 10", ... bei der Übergabe des Zahlwertes der 45 Fig. 6b ist an der Stelle A in Zeile 10m^lv ei" -,ol-

. ihleinhcit 10 an die Speicherstufe 16 hat. eher Nulldurchgang angedeutet. Ob die Nullstellung

Mittels des zweiten Taktimpulses wird gleichzeitig durchlaufen worden ist oder nicht, kann dabei wie

der Rückstelleingang der dritten Kippstufe 64 be- folgt festgestellt werden: Wie aus F i g. 2 ersichtlich

aufschlagt, so daß der Ausgang Q der Stufe 64 in erfolgt in den vierten Kippstufen der einzelnen De

den Zustand L übergeht (vgl. Zeile 80, F i g. 6). Da- 50 kaden 10', 10"... ein Übergang von L auf 0 wäh

mit wird das Relais 34 erregt, so daß die Umpolein- rend eines Durchlaufs stets nur einmal. Kippt alsc

richtung 20 den Signalleitungen 32 α, 32 b eine PoIa- die letzte Stelle der vierten Dekade 10^!V der Zähl

rit.it erteilt, die voraussetzungsgemäß der Polarität einheit 10 von L auf 0, so bedeutet das, daß dii

bei nicht erfolgtem Nulldurchgang entgegengesetzt Zähleinheit 10 ihre Nullstellung durchlaufen hat. Eil

ist, was jedoch gleich anschließend mittels des noch 55 diesem Kippvorgang entsprechender Impuls kam

zu erwähnenden vierten Taktimpulses wieder geän- daher über Leitung 10m^IV auf den Eingang der vier

dert wird. ten Kippstufe 66 gegeben werden und als Anzeig

Der dritte Taktimpuls speist dann über Leitung S3 für einen erfolgten Nulldurchgang dienen. Die Kipp

den Auslöseeingang der zweiten Kippstufe 60, so daß stufe 66 übt damit die Diskriminatorfunktion de

deren Ausgang S wieder den Zustand 0'annimmt 60 Stufe 22 der F i g. 1 aus.

und damit die Leitung 76 bzw. die A -Eingänge der Die Ausgangsleitung 66 a nimmt dann — wie m

Und-Gatter 26 ein Potential erhalten, bei dem die Zeile 66a der Fig. 6 veranschaulicht — das Am

Und-Gatter 26 gesperrt sind. Damit sind die Aus- gangspotential 0 an, so daß das Und-Gatter 21 b g<

gänge der Zähleinheit 10 von den Eingängen der sperrt wird. Dieser Zustand der vierten Kippstufe C

Speicherstufe 16 getrennt. Sämtliche Eingänge. / 65 bleibt erhalten, bis später der fünfte Taktimpuls übi

und K der Stufen 16', 16"... liegen daher (wegen die Leitung 55 und den Rückstelleingang der Stu

der Negierung durch die Nicht-Und-Gatter 26) auf 66 dafür sorgt, daß der Ausgang ~Q wieder das Pi

Potential L. tential L annimmt, wie ebenfalls ia Zeile 660 d

13 54

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\or-.'.arts zählenden Zahler ohne das Auftreten Min einen P-I-D-Rcgler. bei uein 1 ...1 ■*><■'. vi-.g.Uul s-enii-i-U

K'iin/iden/erselieinungen und mit großer Zuverlis- Lind \or/eichenrieh!ige Regeiabweiehung über einer

sigkei;. sowohl für positKe als auch negati\e Soll- I) W-fmset/cr auf ein P-I-D-N'erhalten erzeugende'

λjü-Abweiehungen jeweils vor/eichenrichtige Pegel- elektrische oder eiektrohydrauliseb.es Stellglied ge

signale liciern zu können, tieren Größe dem Betrag 20 schickt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur fortlaufenden Erfassung der Sollwert-Abweichung einer in Form zeitlich auf einandorfolgender Impulse auftretenden Größe mittels einer zur Sollwert-Einstellung voreingestellten Zahleinheit, der der Istwert während eines ersten Zeitabschnitts als Impulsfolge züge- ία führt wird, derart, daß die Belegung der Zähleinheit die Sollwcrt-Istwert-Differenz darstellt, die während eines zweiten Zeitabschnittes in eine Speicherstufe übergeben und daß diese Belegung zur Korrektur der Sollwcrt-Istwert-Differenz. eingesetzt w^:/d, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Zeitabschnitt (r,', I₁") der Sollwert aiken- bzw. 3-Excess-codiert als Komplement eingespeichert, der während des ersten Zeitabschnitts It₁', J₁") zugeführte Istwert beim Einzählen aiken- bzw. 3-Excess-codiert und die Sollwcrt-Istwert-Differenz parallel eingespeichert werden, und daß in Abhängigkeit von einem beim Zählen der Istwert-Impulsfolge nicht erfolgten Nulldurchgang der Zähleinheit der von der Speicherstufe aus der Zähleinheit übernommene Zahlwert inven.jrt und gleichzeitig dem dann abgegebenen invertierten Zahl· ert eine Polarität erteilt wird, die der Polarität bei erfolgtem Nulldurchgang entgegengesetzt ir.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr von Impulsen zur Zähleinheit während des zweiten Zeitabschnittes (/.,) gesperrt wird und die Abgabe von Impulsen von der Zähleinheit in die Speicherstufe eingeleitet wird und damit der in der Zähleinheit bei Sperrung des Eingangs der Zähleinheit vorhandene Zahlwert zu entsprechenden Eingängen der Speicherstufe geleitet, sodann durch einen Auslöseimpuls der auf die entsprechenden Eingänge der Speicherstufe gegebene Zahlwert von der Speicherstufe übernommen, anschließend die Abgabe von Impulsen von der Zähleinheit an die Speicherstufe wieder unterbunden, hierauf dem von der Speicherstufe festgehaltenen Wert eine einem nicht erfolgten Nulldurchgang entsprechende Polarität zugeordnet, sodann für den Fall eines nicht erfolgten Nulldurchganges der von der Speicherstufe festgehaltene Zahlwert mit Hilfe eines zweiten, auf entsprechende Eingänge der Speicherstufe einwirkenden Auslöseimpulses invertiert, hierauf die Zähleinheit erneut auf den vorangestellten Sollwert gebracht, unmittelbar anschließend mit Beginn eines weiteren ersten Zeitabschnittes (Z₁") die Zufuhr von Impulsen an die Zähleinheit wieder freigegeben und damit eine neue Istwert-Impulsfolge in die Zähleinheit eingeleitet und ein neuer Meßzyklus (T₀) begonnen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Einleitung der Ist-Impulse während eines ersten Zeitabschnittes (r,) aufgetretener Nulldurchgang der Zähleinheit erfaßt und ein in Abhängigkeit davon erzeugtes Signal zur Unterdrückung der Invertierung der von der Speicherstufe festgehaltenen Zahlenwerte außerdem dafür verwendet wird, dem von der Speicherstufe festgehaltenen Zahlenwert eine Polarität zuzuordnen, die derjenigen bei nicht erfolgtem Nulldurchgang entgegengesetzt ist.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bestehend ;<us einer aus bistabibn Kippstufen aufgebauten, auf den Sollwert vorangestellten Zähleinheit mit einem Zähleingang und einer an dieser angeschlossenen, aus bistabilen Kippstufen bestehenden Speicherstufe, dadurch gekennzeichnet, daß di'· nach dem Aiken- bzw. 3-Excess-Code arbeitende Zähleinheit (10) mit einem ebenfalls nach dem Aiken- bzw. 3-Excess-Code arbeitender, Zahlwertschalter (12) zum Voreinstellen der Zähleinheit (10) auf das Komplement des aiken- bzw. 3-Excess-codierten Sollwerts verbunden ist und der Zähleingang (13) der Zähleinheit (10) über ein während des zweiten Zeitabschnittes (/₂) sperrbares erstes Und-Gatter (24) an eine Impülsleitung (14) für die Istwert-Impulsfolge anschließbar ist und daß Ausgänge der Zähleinheit (10) jeweils an die B-Eingänge von Nicht-Und-Gattem (26) gelegt sind, deren Ausgänge mit Srgnaleingängen (J, K) der bistabilen Kippstufen (16a', 166') der nach dem Aiken- bzw. 3-Excess-Code arbeitenden Speicherstufe (16) verbunden sind und deren A -Eingänge an eine Impulsleitung (76) gelegt sind, die während eines Teils des zweiten Zeitabschnittes (r,) ein zur öffnung der Nicht-Und-Gatter (26) geeignetes Potential führt, daß ferner die Kippstufen der Speicherstufe (16) mit Auslöseeingängen (17) an eine Auslöseimpulse führende Impulsleitung (36) angeschlossen sind, und daß der Nullausgang der Zähleinheit (10) an einem den Nulldurchgang der Zähleinheit (10; registrierenden NuIldiskriminator (22) angeschlossen ist, der mit einem Eingang eines zweiten Und-Gatters (21 b) verbunden ist, dessen anderer Eingang an eine Invertierungsstufe (lid) und dessen Ausgang (22a, 226) an die Speicherstufe (16) und an eine Umpoleinrichtung (20) am Ausgang eines Digital-Analog-Umsetzers (18) angeschlossen sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zeitgerechten Steuerung der Zähleinheit (10) und der Speicherstufe (16) ein Impulsgeber (40) und eine diesem zugeordnete Logikeinheit (42) vorgesehen sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber ein frequenzstabiler Oszillator (44) vorgesehen ist, der einen als Frequenzzähler (46) arbeitenden, aus Dekaden (46', 46" ...) bestehenden Zähler speist, dessen Ausgänge. (46/, 46₂"...) mit ersten, zweiten usw. Taktimpulsen (51, 52, 53, 54, 55, 56) die Logikeinheit (42) steuern.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikeinheit (42) folgende Bausteine aufweist: Eine erste Kippstufe (58), deren Rückstelleingang mit dem ersten Taktimpuls (51), deren Auslöseeingang mit dem sechsten Taktimpuls (56) und deren Ausgang über eine Leitung (74) mit dem B-Eingang des dem Eingang der Zählstufe (10) vorgeschalteten ersten Und-Gatters (24) verbunden ist; eine zweite Kippstufe (60), deren Rückstelleingang mit dem ersten Taktimpuls (51), deren Auslöseeingang mit dem dritten Taktimpuls (53) und deren Ausgang über eine Leitung (76) mit den A-

Eingängen der zwischen den Ausgängen der Zähleinheit (10) und den Eingängen der Speicherstufe (16) liegenden Nicht-bnd-Gatter (26) verbunden ist; einen Negator (46), dessen Eingang mit dem vierten Taktimpuls (54) des Taktgebers (40) und dessen Ausgang über eine Leitung (78) mit dem Eingang des Zahlwertschalters (12) verbunden ist; eine dritte Kippstufe (64), deren Rückslelleingang mit dem zweiten Taktimpuls (52), deren Ausloseeingang über das zweite Und-Gatter (2Ib) λ dein vierten Taktimpuls (54) und deren Ausgang mit der Umpolcinrichtunc (20) verbunden ist; ein Oder-Gatter (68), dessen A -Eingang mit dem zweiten Taktimpuls (52), dessen B-Eingang mit dem Ausgang des zweiten Und-Gatters [2Ib) und dessen Ausgang über eine Lei'ung (36) mit dem Auslöseeingang (17) der Speicherstufe (j6) verbunden ist; eine vierte Kippstufe (66), deicn Rückstelleingang mit dem fünften Taktimpuls (55), deren Auslöseeingang mit einem den Nulldurchgangder Zähleinheit (10) repräsentierenden Ausgang (10m^lv) letzter Stelle der letzten Dekade (10^IV) der Zähleinheit (10) und deren Ausgang über eine Leitung (66a) mit dem B-Eingang des zweiten Und-Gatters (21 b) verbunden ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme der ersten Dekade (46') jeweils die vorletzten Ausgänge der Zähldekaden (46", 46'", 46^1V) des Frequenzteilers (46) mit den B-, C- bzw. D-Eingängen eines dritten Und-Gatters (49) verbunden sind, dessen Ausgang an die ß-Eingänge von vierten Und-Gattern (5O₁, 50.,, ...) angeschlossen ist, deren A -Eingänge an den ersten bis sechsten Eingang der ersten Dekade (46') angeschlossen sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8_; dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (45) des frequenzstabilen Oszillatcrs (44) mit dem Eingang eines monostabilen Vibrators (48) gekoppelt ist, dessen Kippzeit geringer als die Dauer eines von dem Oszillator (44) abgegebenen Impulses ist und dessen Ausgang mit dem /!-Eingang des dritten Und-Gatters (49) verbunden ist.

10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Urnpoleinrichtung ein Relais (34) vorgesehen ist, dessen Wicklung in Abhängigkeit von dem von der Stufe (64) abgegebenen Ausgangsimpuls über eine Leitung (80) erregt bzw. entregt wird und dabei einen Schalter (31) in seine eine oder andere Polaritätslage verbringt.