DE1774218B1 - Mechanisches zaehlwerk mit impulsgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mechanisches Zählwerk mit Impulsgeber und insbesondere auf ein mechanisches, durch elektrische Zählimpulse schrittweise betätigbares Zählwerk mit einem Impulsgeber.

Es ist bereits bekannt (deutsche Patentschrift 206), bei einem mechanischen Zählwerk nach einer vorbestimmten Gesamtzahl von Zählschritten ein Kontrollsignal auszulösen. Derartige, seit langem bekannte Zählwerke dienen dazu, nach Erreichung einer vorbestimmten Zahl mittels des Kontrollsignals etwas zu veranlassen, z. B. ein Signal zu geben, eine Maschine stillzusetzen oder das Zählwerk selbst stillzusetzen.

Es ist auch bekannt (britische Patentschrift 641), bei einem elektronischen Zähler ein Kontrollsignal nach Beendigung je eines Zählschrittes abzugeben und einen aus einer Vielzahl bistabiler Kippschaltungen gebildeten Ring zu verwenden, der im Takt des Zählers arbeitet, wobei ein Alarm gegeben wird, falls die Kippschaltung außer Takt fällt. Auch Zählanordnungen zum Zählen von aus verschiedenen Quellen regellos eintreffenden Impulsen sind bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 236 572). Diese Impulse werden in Kippstufen gesteuert und mittels Koinzidenzgatter und eines Taktgebers nacheinander ausgespeichert. Die Anordnung soll dazu dienen, die regellos eintreffenden Impulse geordnet nacheinander der Zählanordnung zuzuführen.

Schließlich ist bekannt (schweizerische Patentschrift 416 168), in Verbindung mit mechanischen Zählern Kontaktfmger vorzusehen, die mit den Zählern umlaufen und Kontaktdemente einer gedruckten Schaltung überstreichen.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, daß es erfindungsgemäß bei mechanischen Zählwerken vorkommen kann, daß das Zählwerk schnell aufeinanderfolgenden zu zählenden elektrischen Impulsen nicht mehr folgen kann, ohne daß dies bemerkt wird, i so daß Fehlzählungen auftreten, die als solche nicht erkannt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem mechanischen, durch elektrische Zählimpulse schrittweise betätigbaren Zählwerk mittels eines Impulsgebers ein Kontrollsignal zu erzeugen, wenn nach jedem einzelnen Zählschritt die störungslose Funktion des Zählwerks feststeht. Wenn dagegen das Zählwerk nicht störungslos funktioniert, so wird das Zählwerk stillgesetzt.

Erfindimgsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Zählwerk ein bistabiles Bauelement, das ein Flipflop oder eine elektro-magnetische Vorrichtung sein kann, vorgeschaltet ist, welches von eingehenden Zählimpulsen aus seiner Grundstellung nur in die eine seiner beiden stabilen Lagen gesetzt wird und welches dabei die Weiterschaltung des Zählwerks einleitet, und daß danach der mit dem Zählwerk im Gleichtakt arbeitende Impulsgeber mittels einer Spannungsänderung auf einer Leitung oder mittels eines Schaltelementes ein Kontrollsignal ab- , gibt, welches das bistabile Bauelement in seine an- ' dere stabile Lage (Grundstellung) rückstelli. in der erst ein nachfolgender Zählimpuls wirksam werden kann.

Das erfindungsgemäße mechanische Zählwerk zeigt sonach den technischen Fortschritt, daß bei Eintritt einer Störung, die zu einer Fehlzählung führen könnte, das Zählwerk stillgesetzt wird, so daß die weitere Zählung unterbrochen ist und unbemerkte Fehlzählungen vermieden werden.

Der mit dem Zählwerk im Gleichtakt arbeitende Impulsgeber weist vorzugsweise einen Kontaktfinger auf, der im Ruhezustand des Zählwerks auf einem nichtleitenden Bereich der gedruckten Schaltung aufliegt und der sich während der Ausführung eines Zählschrittes des Zählwerks über einen leitenden Bereich hinweg zu einem anderen nichtleitenden Bereich der gedruckten Schaltung bewegt. Zweckmäßigerweise wird die von dem Flipflop eingeleitete Weiterschaltung des Zählwerks mittels eines von dem Flipflop betätigten monostabilen Kippgliedes bewirkt, welches dem Zählwerk über ein von dem monostabilen Kippglied gesteuertes Verknüpfungsglied einen Zählimpuls zuführt.

Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der

Erfindung sind nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben; es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild für die Anordnung der Teile der F i g. 2,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Zähl-Werksanordnung nach der Erfindung, aufgeteilt in die Teile der Fig. 2A, 2B und 2C, wie in Fig. 1 angedeutet,

F i g. 3 die verschiedenen, in der Zählwerksanordnung nach Fig. 2 verwendeten Impulse in graphischer Darstellung und

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform eines Zählwerks gemäß der Erfindung.

Die Fig. 2A, 2B und 2C, zusammengebaut wie in F i g. 1 dargestellt, zeigen eine aus drei Zählwerkreihen 1, 2 und 3 bestehende Zählwerkanordnung. Dabei weist jede Reihe zehn einzelne Zählwerke a bis / auf. Jedes Zählwerk gehört zu einer Zählwerkseinheit, bestehend aus einem Elektromagneten 4, einem Anker 5 und einem von dem Anker in geeigneter Weise, z. B. durch eine Klinkenradmechanik, angetriebenen Zahlenrad. Eine derartige Anordnung ist für das Zählwerk 3/ schematisch dargestellt. Jeder Elektromagnet 4 für jedes Zählwerk ist mit einem Ende seiner Wicklung über einen Gleichrichter 10 mit einem Schalttransistor 11 verbunden, der im leitenden Zustand die Wicklung des Elektromagneten mit der Erde verbindet, wie durch die Null-Volt-Linie 12 dargestellt. Die Schalttransistoren 11 werden von einer von drei Programmeinheiten 14,15 und 16 über mit den Schalttransistoren 11 gekoppelte NOR-Glieder 18 angesteuert.

Die Wicklungen der Elektromagnete 4 des Zählwerks sind in jeder der Zählwerkreihen 1, 2 oder 3, wie bei 13 gezeigt, untereinander und weiterhin mit einer Schalteinrichtung 20 verbunden, die von einem NAND-Glied 21 durch einen Umwandler 22 steuerbar ist. Wenn die Schalteinrichtung 20 leitend ist, ist das andere Ende der Wicklung der Elektromagnete an eine Spannungszuleitung Vl von z. B. +40 V angeschlossen. Die Schalteinrichtung 20 wird durch das NAND-Glied 21 betätigt, dessen Eingänge den Ausgang einer monostabilen Schaltung 23 und einen Eingang 24 für die Auswahl der Zählwerkreihe darstellen. Die monostabile Schaltung 23 ist mit einem Ausgang einer bistabilen Schaltung 25 verbunden, deren Eingang über ein NAND-Glied 26 mit einem Zählimpuls-Eingang 27 verbunden ist, wenn die Betätigung des NAND-Gliedes durch ein Zählimpuls-Auswahlsignal am Eingang 28 gewählt wird. Die bistabile Schaltung ist ebenfalls an eine Spannungszuleitung V2 von z. B. t5V angeschlossen.

Jedes der Zahlenräder 6 der Zählwerkseinheiten ist mechanisch mit einem mit seinem entsprechenden Zahlenrad drehbaren Kontaktfinger 30 verbunden. Dieser Kontaktfinger gleitet über gedruckte Leitungsbahnen, die aus einem Sammelkontaktsegment 31 und einzelnen Kontaktsegmenten 32 bestehen. Die Anordnung ist derart, daß der Kontaktfinger sich von einem nichtleitenden Bereich zwischen zwei Kontakt-Segmenten zu einem benachbarten nichtleitenden Bereich jeweils dann weiterbewegt, wenn das Zählen einer Zahl von der Zählwerkseinheit aufgenommen wird. Es sei bemerkt, daß für jede Zählwerkseinheit in jeder Zählwerkreihe jeweils eine Kontaktfinger-Einrichtung vorgesehen ist, von der in der Zeichnung der Einfachheit halber jeweils nur eine für eine Zählwerkreihe dargestellt ist.

Zwischen den Leitungen Vl und OVoIt liegt ein aus einem Lautsprecher oder einer Hupe 36 und einer Anzeigelampe 37 bestehender Warnkreis in Reihe mit einem Schaltkreis 38, der die Lampe und den Lautsprecher steuert und der seinerseits von einem NAND-Glied 39 über einen Umwandler 40 gesteuert wird, wobei ein NAND-Glied-Eingang mit dem Ausgang der bistabilen Schaltung 25 und der andere NAND-Glied-Eingang über einen Umwandler 42 mit dem Ausgang der monostabilen Schaltung 23 verbunden ist. Um das Auslösen von Alarm während des normalen Betriebs zu verhindern, ist eine Zeitverzögerung für die Betätigung des Warnkreises in Form eines Kondensators 44 vorgesehen.

Die Funktion des Zählwerks wird nachstehend an Hand des Impulsdiagramms in F i g. 3 erläutert, in der der Pfeil t die Richtung zunehmender Zeit andeutet:

Angenommen, man wünscht die Zahl 0000000245 in die dritte Zählwerkreihe einzugeben, so ist es zunächst erforderlich, dem Zählwerk 3 / fünf Zählimpulse zu erteilen und eine Programmeinheit auszuwählen. Es sei angenommen, daß die Programmeinheit 16 ausgewählt wird.

Zunächst wird die Programmeinheit so eingestellt, daß sie das Zählwerk j anwählt. Dabei wird ein Signal (F i g. 3 bei a) über das NOR-Glied 18 dem Schalttransistor 11/ zugeführt. Dieser steuert die Zählwerke Ij, 2/, 3/ an, indem er die Elektromagnete 4 mit Erde (d. h. 0 Volt) verbindet. Die erforderliche Zählwerkreihe wird durch ein Zählwerkreihenauswahlsignal an einem Eingang 24 (wie bei b in F i g. 3 dargestellt) ausgewählt, das im vorliegenden Fall die Zählwerkreihe 3 auswählt und das NAND-Glied 21 ansteuert, so daß dieses Zählimpulse von der monostabilen Schaltung 23 hindurchläßt. Ein Zählimpuls-Auswahlsignal wird dem NAND-Glied 26 am Eingang 28 zugeführt, das Zählimpulse von z. B. 100 Mikrosekunden Länge zuläßt, die dem anderen Eingang 27 des NAND-Gliedes 26 zugeführt werden. Die Impulse können wiederholt werden, z. B. in Abständen von 20 Millisekunden. Diese Zählimpulse an Eingang 27 werden der bistabilen Schaltung 25 zugeführt, die in den »Eins«-Zustand gebracht wird, wobei an die monostabile Schaltung 23 ein Ausgangsimpuls (wie bei d in F i g. 3 dargestellt) als Eingangsimpuls abgegeben wird. Der Ausgang der monostabilen Schaltung 23 (wie bei g in F i g. 3 dargestellt) erteilt dem NAND-Glied 21 und durch den Umwandler 22 der Schalteinrichtung 20 einen Impuls, welcher während der Impulsdauer +40V von der Spannungszuleitung Vl dem Elektromagneten 4 des Zählwerks 3/ zuführt, der bei Entregung, d. h. bei Eintreffen der hinteren Kante des Impulses bewirkt, daß das Zählwerk 3/ um eine Ziffer weiterbewegt wird.

Das Verbringen der bistabilen Schaltung 25 in den »Eins«-Zustand verhindert das Passieren weiterer Zählimpulse, bis sie in den »Nulk-Zustand zurückgestellt ist. Die Bewegung des Zahlenrades 6 durch Ansprechen des Ankers 5 auf die den Elektromagneten passierenden Zählimpulse führt dazu, daß sich auch der mit dem Zahlenrad verbundene Kontaktfinger 30 aus seiner Stellung zwischen den Kontaktsegmenten 32 über ein Kontaktelement 32 hinweg in den zwischen diesem und dem nächsten Kontaktsegment befindlichen Zwischenraum bewegt. Dies führt zu einem Rückstellimpuls, weil bei der Bewegung des Kontaktfingers über ein Kontaktsegment 32

die Spannung V 2 durch einen Widerstand 34 mit Erde verbunden wird und die Leitung 35 an Nullspannung liegt. Hierdurch wird die bistabile Schaltung 25 in den »Null«-Zustand zurückgestellt, in welchem ihr der Empfang eines weiteren Zählimpulses möglich ist. Bei g in F i g. 3 ist ein zeitlicher Impulsverlauf dargestellt, welcher die Betätigung des Elektromagneten 4 steuert, und bei h in F i g. 3 ist die Form des Rückstellimpulses, der die bistabile Schaltung 25 zurückstellt, gezeigt. Die Zählimpulse setzen so die Betätigung des Zählwerks fort, bis fünf Zählimpulse darin aufgenommen sind, woraufhin die Programmeinheit den Transistor 11/ abschaltet und den Transistor Ui für die Dauer von vier Zählimpulsen ansteuert. Daraufhin wird der Transistor 11 h für die Dauer von zwei Zählimpulsen angesteuert, womit die gewünschte Zahl in die dritte Zählwerkreihe aufgenommen ist.

Falls das mit Impulsen gespeiste Zählwerk einmal nicht funktioniert, bewegt sich der Kontaktfinger 30 nicht richtig aus seiner Stellung zwischen zwei Kontaktsegmenten 32 in die nächste Stellung zwischen zwei Kontaktsegmenten 32, so daß die bistabile Schaltung 25 nicht zurückgestellt wird. Hierdurch wird die Warnanlage betätigt, indem ein Ausgangssignal aus der monostabilen Schaltung 23 und der bistabilen Schaltung 25 über das NAND-Glied 39 und den Umwandler 40 zu dem Schaltkreis 38 gelangt, um die Warnlampe 37 und die Hupe 36 zu betätigen. Wie ersichtlich, wird somit bei Ausfall irgendeiner Zählwerkseinheit eine weitere Zählung nicht fortgesetzt und eine Warnung gegeben.

Es versteht sich, daß eine beliebige Anzahl von Zählwerkreihen verwendet werden kann, wobei in jeder Zählwerkreihe jede Zählwerkseinheit ihren eigenen Kontaktfinger besitzt. Die Programmeinheiten werden normalerweise zur Durchführung verschiedener Programme verwendet, deren Resultate in den verschiedenen Zählwerkreihen, wie benötigt, angezeigt werden. Es versteht sich weiter, daß dort, wo NAND-Glieder und NOR-Glieder verwendet wurden, es ebenso möglich ist, UND-Glieder und ODER-Glieder bei geeigneter Umwandlung der Signale zu verwenden. So wird bei Verwendung eines UND-Gliedes an Stelle des NAND-Gliedes 21 der Umwandler 22 fortgelassen; ähnliche Änderungen werden bei den NAND-Gliedern 26 und 39 und bei den NOR-Gliedern 18 getroffen.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in F i g. 4 dargestellt, die ein Relaissystem an Stelle der bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten elektronischen Steuerung veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist lediglich die Relaissteuerung einer Zählwerkseinheit dargestellt, während die übrige Schaltungsanordnung für die weiteren Zählwerkseinheiten und auch für die Impulserzeugung und -Übertragung fortgelassen ist. Die Zählwerkseinheit 100 ist mit einem Impulseingang 101 durch einen Schaltkontakt 102 verbunden. Das Zählwerk ist weiterhin an eine Erdleitung 103 angeschlossen, über der eine Relaisspule 105 mit einem Zeitverzögerungskreis 106 angebracht ist. Eine in der Zählwerkseinheit 100 vorgesehene Einrichtung sieht ein zu einer Relaisspule 107 geleitetes Kontrollsignal vor. Beide Relaisspulen 105 und 107 steuern die Tätigkeit des Schalters 102, der somit wie ein Kontakt mit zwei stabilen Schaltstellungen arbeitet.

Im Betrieb gelangen die dem Impulseingang 101 zugeführten Impulse durch den Schalter 102 zu dem Zählwerk und bewirken eine Zählung einer zu registrierenden Zahl. Dieser Impuls betätigt außerdem eine Relaisspule 105, um den Schalter zu öffnen, nachdem die dem Impuls das Erreichen des Zählwerks gestattende Verzögerung stattgefunden hat. Wenn das Zählwerk richtig zählt, erzeugt dieses ein Kontrollsignal und erregt die Relaisspule 107 zur Schließung des Schalteres 102, damit dieser für den folgenden Impuls bereit ist. Sollte das Zählwerk nicht richtig zählen, erfolgt das Kontrollsignal nicht und der Schalter würde offenbleiben und somit verhindern, daß weitere Impulse zu dem Zählwerk gelangen.

Das Zählwerk nach der Erfindung kann auch als ein Mehrziffern-Zählwerk ausgebildet werden, wobei die Zahlenräder für jede Zählwerkseinheit untereinander durch einen Übertragungsmechanismus verbunden werden. In diesem Falle wäre das Zahlenrad der niedrigsten Wertstelle das einzige Zahlenrad, mit dem der Kontaktfinger verbunden ist. Somit besteht in diesem Fall keine Notwendigkeit, Kontaktfinger für jede Wertstelle des Mehrziffernzahlwerks vorzusehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mechanisches, durch elektrische Zählimpulse schrittweise betätigbares Zählwerk mit einem Impulsgeber, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zählwerk ein bistabiles Bauelement (25 oder 102, 105 bis 107) vorgeschaltet ist, welches von eingehenden Zählimpulsen aus seiner Grundstellung nur in die eine seiner beiden stabilen Lagen gesetzt wird und welches dabei die Weiterschaltung des Zählwerks einleitet, und daß danach der mit dem Zählwerk im Gleichtakt arbeitende Impulsgeber (30, 31, 32) mittels einer Spannungsänderung auf einer Leitung (35) oder mittels eines Schaltelementes (107) ein Kontrollsignal abgibt, welches das bistabile Bauelement (25 oder 102, 105 bis 107) in seine andere stabile Lage (Grundstellung) rückstellt, in der erst ein nachfolgender Zählimpuls wirksam werden kann.

2. Zählwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistabiles Bauelement ein Flipflop (25) vorgesehen ist.

3. Zählwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistabiles Bauelement eine elektromagnetische Vorrichtung (102, 105 bis 107) vorgesehen ist.

4. Zählwerk nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Zählwerk im Gleichtakt arbeitende Impulsgeber einen Kontaktfinger (30) aufweist, der im Ruhezustand des Zählwerks auf einem nichtleitenden Bereich der gedruckten Schaltung aufliegt und daß sich während der Ausführung eines Zählschrittes des Zählwerks der Kontaktfinger über einen leitenden Bereich (32) hinweg zu einem anderen nichtleitenden Bereich der gedruckten Schaltung bewegt.

5. Zählwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Flipflop (25) eingeleitete Weiterschaltung des Zählwerks mittels eines von dem Flipflop (25) betätigten monostabilen Kippgliedes (23) bewirkt wird, welches dem Zählwerk über ein von dem monostabilen Kippglied (23) gesteuertes Verknüpfungsglied (21) einen Zählimpuls zuführt.