DE1810511C3

DE1810511C3 - Method and device for reading a measured value from a periodically damped measuring device

Info

Publication number: DE1810511C3
Application number: DE19681810511
Authority: DE
Inventors: Albert Paris Nael
Original assignee: Compagnie Generale D'automatisme, Paris
Priority date: 1967-11-22
Filing date: 1968-11-22
Publication date: 1976-12-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung /um Ablesen eines Meßwerts von einem periodisch gedämpften Meßgerät, bei dem der Kurvenverlauf der periodisch gedämpften Schwingung erfaßt und der Meßwert /u einer Zeil Ι + Δι festgestellt wird, wobei / ein in einem einen Bruchteil der Periodendaucr der Schwingung betragenden zeitlichen Abstand Δι vor dem Durchgang der Kurve durch den wahren Meßwert liegender Zeitpunkt ist.The invention relates to a method and a device to read a measured value from a periodically damped measuring device, in which the curve shape of the periodically damped oscillation is detected and the measured value / u of a line Ι + Δι is determined, with / a in a fraction of the period duration the time interval Δι of the oscillation before the passage of the curve through the true measured value is the point in time.

Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen zum Wiegen von Gegenständen, die in schneller Folge nacheinander gewogen werden sollen.In particular, the invention relates to devices for weighing objects in rapid succession are to be weighed one after the other.

Es ist bekannt, daß für schnell einschwingende Waagen oder allgemein für schnell einschwingende Meßwerke eine Dämpfungscharakteristik verwendet wird, die der aperiodischen Dämpfung sehr nahe kommt. Vielfach genügt auch hier der Einschwingvorgang nicht den gestellten Forderungen nach schneller Meßwertentnahme, insbesondere wenn die Absolutwerte der Meßgröße sehr stark voneinander abweichen. Um diesen Nachteil zu beheben, wurde beispielsweise in der DT-PS 9 47 643 ein Verfahren zur Beschleunigung und Automatisierung der Ermittlung des Ruhewerts eines in gedämpfter Schwingung verlaufenden mechani-It is known that for quickly settling scales or in general for quickly settling scales Measuring units a damping characteristic is used which is very close to the aperiodic damping comes. In many cases, here too, the transient process does not meet the demands made for faster Taking measured values, especially if the absolute values of the measured variable differ greatly from one another. In order to remedy this disadvantage, a method for acceleration was, for example, in DT-PS 9 47 643 and automation of the determination of the rest value of a mechanically damped oscillation

sehen Auslaufvorgangs beschrieben, bei dem ein Teil des Kurvenverlaufs der periodisch gedämpften Schwingung erfaßt wird, und aus dieser Erfassung auf den nächstfolgenden Zeitpunkt des vermutlichen Durchgangs der Schwingung durch den vahren Meßwert geschlossen wurde. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird die Meßkurve differenziert und der Meßvorgang um einen festen zeitlichen Abstand nach dem Durchgang der Meßkurvc durch einen Wen vorgegebener Steigung durchgeführt.see the discontinuation process described in which a part the curve shape of the periodically damped oscillation is detected, and from this detection on the next point in time of the presumed passage of the oscillation through the true measured value has been closed. In the device described there, the measurement curve is differentiated and the Measurement process at a fixed time interval after the measurement curve has passed through a Wen given slope.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige schnelle Meßvorrichtung in Hinblick auf die Meßgenauigkeit zu verbessern. Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs erwirhmen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zeitintervall gemessen wird, das zwei Extremwerte der Schwingung voneinander trennt, daß t der Zeitpunkt des zweiten der Extremwerte ist und daß & rein fester Bruchteil des gemessenen Zeitintervalls ist.The object of the invention is to improve such a rapid measuring device with regard to the measuring accuracy. This object is achieved according to the invention in the method of the type mentioned at the outset in that the time interval is measured which separates two extreme values of the oscillation, that t is the point in time of the second of the extreme values and that & is a purely fixed fraction of the measured time interval.

Durch diese Maßnahmen wird insbesondere der Tatsache Rechnung gelragen, daß die Schwingungsperioden eines Meßwerkes mit dem Absolutwert des wahren Meßwerts schwanken, während derartige Schwankungen bei der erwähnten bekannten Vorrichtung zu einem Meßfehler führen; da die Meßwertfeststellung dann nicht mehr genau im Wendepunkt der aperiodischen Schwingung erfolgt, wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Schwankung der Schwingungsperiode bei der Messung berücksichtigt.These measures take into account the fact that the periods of oscillation of a measuring mechanism fluctuate with the absolute value of the true measured value, while such Fluctuations in the known device mentioned lead to a measurement error; because the measured value determination then no longer occurs exactly at the turning point of the aperiodic oscillation, is in the The method according to the invention takes into account the fluctuation of the oscillation period in the measurement.

Besondere Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Special developments of the method according to the invention and a device for carrying it out this method are characterized in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren dargestellt ist. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to a preferred embodiment that is shown in the figures. It shows

F i g. 1 eine gedämpfte Schwingung, die den zeitlichen Verlauf des von einer Meßvorrichtung angezeigten Wertes darstellt, undF i g. 1 a damped oscillation that shows the time course of the displayed by a measuring device Represents value, and

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.Fig. 2 is a block diagram of an inventive Contraption.

In Fig. 1 ist bei 5 die gedämpfte Sinuskurve angegeben, welche Übergangsschwingungen der Amplitude χ in der Zeit t einer Meßvorrichtung darstellt, und bei E ist die Exponential-Hüllkurve dieser Schwingungen gezeigt.In Fig. 1 the damped sinusoidal curve is indicated at 5, which represents transition oscillations of the amplitude χ in the time t of a measuring device, and at E the exponential envelope of these oscillations is shown.

Die aufeinanderfolgenden Extremwerte sind durch Punkte wie A und B dargestellt, und die Exponential-Hüllkurve berührt die Kurve an Punkten wie A'und B'. Die Kurve geht durch den Gleichgewichtspunkt x_o an Punkten wie P. Die Abszissen tA', iB', tPder Punkte A'. so B' und P sind durch folgende Beziehur.g miteinander verbunden:The successive extreme values are represented by points like A and B , and the exponential envelope touches the curve at points like A 'and B'. The curve goes through the equilibrium point x _o at points such as P. The abscissas tA ', iB', tP of the points A '. so B ' and P are connected by the following relationships:

(5)(5)

5555

Wenn es in der Praxis möglich wäre, könnten die Durchgänge bei Λ'und B'ermittelt und ausgehend von fß'eine Zeit gezählt werden, die gleich der Hälfte der A' und B' trennenden Zeit ist. Der Ausschlag würde dann *" gerade durch *o gehen. Da die Durchgänge durch A 'und B' schwierig zu bestimmen sind, werden diese Durchgänge gemäß der Erfindung durch die ihnen benachbarten Durchgänge A und B ersetzt, und einfache Vorrichtungen, wie sie nachfolgend noch beschrieben werden, ermöglichen eine einfachere Zeiuiehmung. Es ist bekannt, daß die Kurve der Schwineuneen bei kleinerer Dämpfung als der kritisehen Dämpfung durch folgende Gleichung dargestellt werden kann:If it were possible in practice, the passes at Λ 'and B' could be determined and, starting from fß ', counted a time which is equal to half the time separating A' and B '. The deflection would then go * "straight through * o. Since the passages through A 'and B' are difficult to determine, these passages are replaced according to the invention by the passages A and B adjacent to them, and simple devices such as those below It is known that the curve of the Schwineuneen with less damping than the critical damping can be represented by the following equation:

ν = xo(\ - e~*'cosojfj, (6)ν = xo (\ - e ~ * 'cosojfj, (6)

wobei für den Fall, daß die Kurve SSchwingungen einer Vorrichtung zum Wiegen einer Masse M darstellt, folgende Werte gelten:In the event that the curve S represents vibrations of a device for weighing a mass M , the following values apply:

2(M + Mo)' 2n2 (M + Mon) '2n

Die Koeffizienten K. Mo und T wurden vorstehend bereits definiert. Die Punkte wie P, bei denen der Ausschlag genau gleich dem Gleichgewichtswert An ist, sind gegeben durchThe coefficients K. Mo and T have already been defined above. The points like P at which the deflection is exactly equal to the equilibrium value An are given by

ojf = y + n.-t, (9)ojf = y + n.-t, (9)

wobei η eine willkürliche Zahl ist, und die Punkte wie A' und ß'sind gegeben durchwhere η is an arbitrary number, and the points like A ' and ß' are given by

ojf = π.-τ (10)ojf = π.-τ (10)

und die Punkte wie A und ßdurchand the points like A and ßby

ojf = Are tg—= - Are = tg A-. (11)ojf = Are tg— = - Are = tg A-. (11)

Wenn gemäß der Erfindung angenommen wird, daß der reduzierte Dämpfungskoeffizient immer kleiner als Eins ist, kann Are und tg gleichgesetzt werden, und die Punkte wie A und B können folgendermaßen definiert werden:If, according to the invention, it is assumed that the reduced damping coefficient is always less than one, Are and tg can be equated, and points such as A and B can be defined as follows:

ojf= -Jt. (12)ojf = -Jt. (12)

woraus sich ergibt:from which results:

_lA - f., = /H - fö = _lA - f., = / H - fö =

Es ist festzustellen, daß dann, wenn sich die Dämpfung dem kritischen Wert nähert, diese Annäherung mit der Zeit immer weniger gut wird, daß sie sich aber bei Gleichbleiben aller sonstigen Gegebenheiten durch einen Fehler bezüglich der Masse äußert, der um so weniger von diesen Zeilen abhängt, je schneller sich die aufeinanderfolgenden Extremwerte dem Gleichgewichtswert nähern. Die durch das Angleichen von Bogen und Tangente vorgenommene Annäherung ist somit in der Praxis sehr gut.It should be noted that as the attenuation approaches the critical value, this approach with the Time becomes less and less good, but that it gets through if all other conditions remain the same expresses an error in relation to the mass which depends less on these lines, the faster the successive extreme values approach the equilibrium value. Matching the Arc and tangent approximation is therefore very good in practice.

Nach Fig. 2 besitzt die einer Meßvorrichtung zugeordnete Lesevorrichtung eine zwei optische Spuren tragende Platte, wobei diese Spuren alternativ lichtundurchlässig und lichtdurchlässig oder reflektierend und absorbierend sind und eine gegenseitige Verschiebung von etwa einer Viertel-Teilung oder einem Viertel-Schritt aufweisen. Die Lesevorrichtung weist ferner zwei photoelektrische Zellen auf, die mit einer Beleuchtungsvorrichtung und elektrischen Verstärkungs- und Normungskreisen zusammenarbeiten. Die aus der Platte und den vorstehend erwähnten Organen bestehende Anordnung ist symbolisch bei 1 dargestellt, und es ist mittels dieser Anordnung gemäß einem bekannten Verfahren möglich, die von den photoelektrischen Zellen empfangenen Signale zu kombinieren und auf zwei verschiedene Drähte 15 und 16 Impulse zu geben, welche das Vor- oder Zurückschalten eines reversiblen Zählers 2 ermöglichen. Falls dieser Zähler vorher auf Null zurückgestellt wird, wenn sichAccording to FIG. 2, the reading device assigned to a measuring device has two optical tracks supporting plate, these tracks being alternatively opaque and translucent or reflective and are absorbent and have a mutual displacement of about a quarter pitch or have a quarter step. The reading device also has two photoelectric cells with a lighting fixture and electrical reinforcement and standardization groups. The arrangement consisting of the plate and the above-mentioned organs is symbolically at 1 shown, and it is possible by means of this arrangement in accordance with a known method, which of the photoelectric cells combine received signals and on two different wires 15 and To give 16 impulses, which enable a reversible counter 2 to be switched forward or backward. If this Counter is previously reset to zero if

die Meßvorrichtung im Leerlauf-Gleichgewicht befindet, ist die von dem Zähler 2 angezeigte Zahl — obgleich quantifiziert — ein getreues Abbild der Winkelstellung der Scheibe bzw. Platte.the measuring device is in idle equilibrium, is the number displayed by the counter 2 - although quantified - a true representation of the Angular position of the disc or plate.

Die Vorschalt- und Rückschaltimpulse werden einem Kreis 3 zur Verarbeitung der Signale zugeführt, die von den Speichereinrichtungen aufweisenden Zellen geliefert werden, welche in der Lage sind, am Ausgang 10 ein Signal abzugeben, wenn einem Vorschaltimpuls ein Rückschaltimpuls folgt, und am Ausgang 11 ein Signal zu erzeugen, wenn auf einen Rückschaltimpuls ein Vorschaltimpuls folgt. Auf diese Weise tritt der Durchgang durch ein Maximum in Form eines Signals am Ausgang 10 in Erscheinung, während der Durchgang durch ein Minimum durch ein Signal am Ausgang 11 offenbar wird.The upstream and downstream switching pulses are fed to a circuit 3 for processing the signals sent by the storage devices having cells are supplied, which are able to at the output 10 a Output signal when a switching pulse is followed by a switching down pulse, and a signal at output 11 to be generated when a switch-back pulse is followed by a switch-back pulse. This is how the Passage through a maximum in the form of a signal at the output 10 in appearance, during the passage becomes apparent through a minimum through a signal at output 11.

Diese Ausgänge 10 und 11 sind mit einem Eingang zweier mit 5 und 7 bezeichneter Gatterkreise verbunden.These outputs 10 and 11 have an input two with 5 and 7 designated gate circuits connected.

Der andere Eingang des Gatters 5 liegt am Ausgang 12 eines stabilen Taktgebers 4, der ein Signal mit einer Frequenz /'aussendet. Der andere Eingang des Gatters 7 ist an einen zweiten Ausgang 13 dieses Taktgebers 4 angeschlossen, wobei dieser Ausgang 13 ein Signal der Frequenz 2/"liefert.The other input of the gate 5 is at the output 12 of a stable clock 4, which sends a signal with a Frequency / 'emits. The other entrance of gate 7 is connected to a second output 13 of this clock generator 4, this output 13 being a signal of the Frequency 2 / "supplies.

Der Ausgang des Gatters 5 liegt an einem »Vorschalt«-Eingang eines reversiblen Hilfszählers 6, während der Ausgang des Gatters 7 an den »Rückschalt«-Eingang dieses Zählers 6 angeschlossen ist.The output of gate 5 is at an "upstream" input of a reversible auxiliary counter 6, while the output of gate 7 is connected to the "switch back" input of this counter 6.

Befindet sich demgemäß der Zähler 6 anfänglich auf Null, so wird bei Auftreten des ersten Maximums das Gatter 5 geöffnet, und der Zähler 6 erhält Impulse.Accordingly, the counter 6 is initially at zero, so when the first maximum occurs Gate 5 open and the counter 6 receives pulses.

deren Zahl ein Maß der dieses erste Maximum vom folgenden Minimum trennenden Zeit ist.the number of which is a measure of the time separating this first maximum from the following minimum.

Das Erscheinen dieses Minimums bewirkt dasThe appearance of this minimum does this

Schließen des Gatters 5 und das Öffnen des Gatters 7.Closing gate 5 and opening gate 7.

welches dem Zähler am »Rückschalt«-Eingang Impulse mit einer doppelt so hohen Frequenz wie diejenige der vorhergehenden Impulse zuführt.which gives the counter at the "switch back" input pulses with a frequency twice as high as that of the previous impulses.

Da diese Frequenz doppelt so groß ist. wird die Nullrückstellung des Zählers 6 am Ende einer ZeitBecause this frequency is twice as great. the counter 6 is reset to zero at the end of a time

ίο erreicht, die gleich der Hälfte der Zeit ist, während der der Zähler die Vorschaltimpulse empfangen hat.ίο reached, which is equal to half the time during the the meter has received the pre-switching pulses.

Das Ankommen des Zählers 6 bei Null bewirkt das Aussenden eines Signals, das entweder sofort, wenn es die geforderte Genauigkeit zuläßt, oder im entgegengcsetzten Fall über ein Organ mit konstanter Verzögerung, wie einem monostabilen Multivibrator 8, das Einschreiben der in dem Zähler 2 vorhandenen Zahl in ein Register 9 auslöst, wo die Information zur Auswertung durch Anzeige, Druck, Übertragung zu einem Rechner oder ein beliebiges anderes Verfahren verfügbar ist.The arrival of the counter 6 at zero causes a signal to be sent out, either immediately when it the required accuracy allows, or in the opposite case via an organ with constant delay, like a monostable multivibrator 8, the writing of the number present in the counter 2 in a register 9 triggers, where the information for evaluation by display, printing, transmission to a computer or any other method is available.

Selbstverständlich kann die Erfindung in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden. Insbesondere kann an Stelle des zwei aufeinanderfolgende Extremwerte trennenden Intervalls, d. h. des ein Maximum und ein Minimum trennenden Intervalls, auch das Interval! gemessen werden, das zwei Extremwerte gleicher An (Maximas oder Minimas) trennt. In diesem Falle wire der Lesevorgang zu einem Zeitpunkt durchgeführt, dei auf das Interval! zwischen zwei Extremwerten glcichci Art nach einer einem Viertel dieses Intervall! entsprechenden Zeit folgt.Of course, the invention can be modified in various ways. In particular, can instead of the interval separating two successive extreme values, d. H. des a maximum and a Minimum separating interval, including the interval! be measured, the two extreme values of the same type (Maximas or Minimas) separates. In this case, the reading process would be carried out at a point in time on the interval! between two extreme values glcichci kind after a quarter of this interval! corresponding time follows.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patient entitlements:

1. A method for reading a measured value from a periodically damped measuring device, in which the course of the curve of the periodically damped oscillation is detected and the measured value is determined at a time t + Δΐ , where t a time interval Δι which is a fraction of the period of the oscillation The time before the curve passes through the true measured value is characterized in that the time interval is measured which separates two extreme values of the oscillation, that / is the time of the second of the extreme values and that Δι is a fixed fraction of the measured time interval.

2. The method according to claim 1, characterized in that the two extreme values are a maximum and the subsequent minimum or vice versa and that the time Δι is equal to half of the time interval separating the two extreme values.

3. The method according to claim 1, characterized in that the two extreme values are of the same type, ie either maxima or minima, and that the time Δί is equal to a quarter of the interval separating the extreme values.

4. Device for performing the method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a device (3) for determining the times of the successive Extreme values and a device (4 to 6) for measuring the time interval are provided that separates these two points in time, and that an arrangement (8) for triggering the measurement of the Value of the curve at a predetermined point in time after the point in time of the second extreme value is available.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that an optical identifier bearing Disc is provided, which cooperates with a photoelectric device, which pulses supplies, the number of which is a function of the angular position of the disk.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the photoelectric device is a Light source and photoelectric cells and that the provided on the disk optical Identifiers form at least one optical track, which consecutive opaque and so on comprises translucent parts or successive reflective and absorbent parts

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that that the optical identification b'lden two optical tracks, their optical differences before parts are offset from one another by about a quarter step.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the photoelectric device Has devices which at an output a transition from a direction of rotation of Disc to the other and emit a signal at a / wide output (11) that the transition from the other direction of rotation of the disc to the first direction of rotation indicates.

9. The device according to claim 8, characterized by a clock generator (4) which can send out pulses of frequency f at a first output (12) which are sent to a "Vorali" input of a reversible auxiliary counter (6) via a first gate circuit (5) which is connected to an output of the photoelectric device and can send out pulses of the frequency If at a second output (13), which are fed to a "switch back" input of the reversible counter via a second gate circuit (7), which is connected to the other output (11) of the photoelectric device. the resetting of the reversible counter to zero supplies a signal which identifies the point in time at which the reading of the instantaneous value of the parameter must take place. and this instantaneous value of the parameter is then given by the value indicated by a reversible main counter (2). the "ballast" input of this counter being connected to an output terminal (15) of the photoelectric device (1). which emits impulses characteristic of the rotation of the disk in one direction, and whose "review input" is connected to an output terminal (16) of the photoelectric device, which supplies a signal indicative of the rotation of the disk in the other direction.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that one with the output of the Main selector connected register (9) is provided. its connection through the output of the Auxiliary counter is controlled.

11. The device according to claim 10, characterized in that a delay device (8) is provided, which is connected between the register and the reversible auxiliary counter, and that the Activation of the register is controlled via this delay device.