DE1912663B1

DE1912663B1 - Verfahren zum Synchronisieren von digitalen Wegimpulszaehlern und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1912663B1
Application number: DE19691912663D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Ungnadner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-03-13
Filing date: 1969-03-13
Publication date: 1970-12-17
Also published as: ZA701675B; JPS5111941B1; GB1277985A; US3648029A

Description

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Zur Erfassung des von bewegten Objekten zurück- kann zur Korrektur des eigentlichen Wegimpulszäh-

gelegten Weges ist es bekannt, längs dieses Weges lers verwendet werden.

durch einen mit dem Objekt in geeigneter Weise ge- Die Wegimpulszählerkorrektur selbst kann mittels koppelten Impulsgeber digitale Wegimpulse zu erzeu- an sich bekannter digitaler Addiereinrichtungen begen und diese Impulse sodann in einem Wegimpuls- 5 werkstelligt werden. Wesentlich weniger aufwendig zähler zu speichern. Der Stand des Wegimpulszäh- ist es jedoch nach einem weiteren Merkmal der Erlers ist damit ein Abbild der Stellung des Objektes, findung, wenn der Vorlauf zähler nach Ablauf der welches jedoch nur unter der Voraussetzung richtig η-fachen Ansprechzeit weiterhin bis zum Erreichen bleibt, daß eine einwandfreie Erzeugung und Ubertra- eines bestimmten Vorlaufzählerstandes von den Weggung der Impulse stattfindet und eine starre Kopp- io impulsen beaufschlagt wird. Bei Erreichen dieses lung zwischen dem Impulsgeber und dem sich be- Standes braucht dann der Wegimpulszähler jeweils wegenden Objekt besteht. Da insbesondere bei größe- immer nur auf ein und denselben Stand gesetzt zu ren zu erfassenden Wegstrecken stets mit der Gefahr werden, was einen wesentlich geringeren Schaltungsvon sogenanntem Impulsverschlucken, Störimpuls- aufwand erfordert.

einstreuungen und Schlupf bzw. Spiel bei der Kopp- 15 Eine einfache Einrichtung zur Durchführung des lung des Impulsgebers mit dem zu bewegenden Ob- Verfahrens nach der Erfindung besteht in einem majekt besteht, sollte der Stand des Wegimpulszählers gnetisch betätigbaren Schalter zur Auslösung einer von Zeit zu Zeit synchronisiert, d. h. in bezug auf die monostabilen Kippstufe mit einer der Ansprechzeit tatsächlich vom bewegten Objekt eingenommene Lage des Schalters entsprechenden Kippzeit, deren Ausüberprüft und gegebenenfalls richtiggestellt werden. 20 gangssignal entweder auf einen Frequenzmultiplikator Man könnte daran denken, an bestimmten ortsfesten zur Vervielfachung der für den Vorlaufzähler bePunkten des überstrichenen Wegbereiches Schaltein- stimmten Wegimpulse oder auf den Vorlaufzähler zur richtungen vorzusehen und diese dann beim Vorbei- Vervielfachung seines Zählerstandes wirkt, wobei gang des bewegten Objektes von diesem betätigen zu nach einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung diese lassen. Ein auf diese Weise ausgelöstes Signal der 25 Vervielfachung besonders einfach durchführbar ist, Schalteinrichtung könnte dann den Wegimpulszähler wenn der Vorlaufzähler ein mehrstufiger Dualzähler auf einen bestimmten Stand setzen. Da diese Schalt- ist.

einrichtungen in der Regel eine von Null verschiedene Soll der Vorlaufzähler über die Zeit der Verviel-

Ansprechzeit aufweisen und die Geschwindigkeit des fachung der anfallenden Wegimpulse hinaus von die-

bewegten Objektes von Fall zu Fall verschieden sein 30 sen beaufschlagt werden, so erweist sich eine dem

kann, wurden während dieser Ansprechzeit eine un- Schalter zugeordnete und von ihm betätigbare

bestimmte, mehr oder minder große Anzahl von Weg- bistabile Kippstufe zu seiner Freigabe und zu seinem

impulsen anfallen, so daß damit eine genaue Synchro- Nullsetzen als zweckmäßig,

nisation nicht möglich wäre. Die Auswertung des Vorlaufzählerstandes kann in

Nach der deutschen Auslegeschrift 1169 094 ist 35 besonders einfacher Weise dadurch erfolgen, daß

es bei der Steuerung von Schachtfördermaschinen be- gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein ein-

kannt, einen in Sohlennähe angeordneten Schacht- gangsseitig mit den komplementären Ausgängen des

schalter beim Passieren des Förderkorbes zu betäti- Vorlaufzählers verbundenes Norgatter vorgesehen

gen und mit dem Ausgangssignal dieses Schachtschal- wird, dessen Ausgangssignal die einzelnen Zählstufen

ters Wegimpulszähler zu synchronisieren. Dabei gehen 40 des Wegimpulszählers auf einen bestimmten Stand

aber die während der Ansprechzeit dieses Schacht- setzt sowie die bistabile Kippstufe zurücksetzt. Von

schalters, d. h. die zwischen dem Beginn seiner Be- besonderer Bedeutung erweist sich die vorliegende

tätigung und seiner Signalgabe angefallenden Impulse Erfindung für Schachtförderanlagen, wobei ein me-

grundsätzlich verloren. chanisch mit dem Fördermotor gekuppelter, dreh-

Die Erfindung vermeidet diesen Nachteil. Sie be- 45 richtungsempfindlicher Winkelschrittgeber vorgesehen

trifft ein Verfahren zum Synchronisieren von digitalen ist und jeweils mindestens ein zwischen zwei Halte-

Wegimpulszählern für ein bewegtes Objekt, welches punkten des Förderkorbes im Schacht angeordneter

beim Passieren einer bestimmten Wegstelle in einer Schalter.

Schalteinrichtung ein Signal auslöst. Das Kennzeichen Eine Synchronisation des Wegimpulszählers bei des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß 50 zwei Bewegungsrichtungen des Objektes kann auf einim Anschluß an die von der Schalteinrichtung be- fache Weise dadurch erreicht werden, wenn in weitewirkte Signalgabe während oder nach der η-fachen rer Ausgestaltung der Erfindung der Ausgang des Ansprechzeit der Schalteinrichtung die in diesem In- Norgatters mit den Zählstufen des Wegimpulszähbrs tervall anfallenden Wegimpulse mit dem Faktor über mindestens zwei Undgatter verbunden ist, welche (1 + 1/n) vervielfacht-.in einem besonderen Vorlauf- 55 eingangsseitig von drehrichtungsabhängigen Ausgangszähler gespeichert werden und dann der Wegimpuls- Signalen des Winkelschrittgebers beaufschlagt sind,
zähler in Abhängigkeit vom Stand des Vorlaufzählers Die Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen neu gesetzt wird. Grundgedanke der vorliegenden Er- sei im folgenden an Hand eines bevorzugten, sich auf findung ist es also, die während der (bekannten) An- eine Schachtförderanlage beziehenden Ausführungssprechzeit angefallenen Impulse in einem darauffol- 60 beispiels näher veranschaulicht,
genden Zeitraum, welcher dieser Ansprechzeit ent- In F i g. 1 ist eine Hauptseilfahrtanlage in Form spricht, durch eine entsprechende Vervielfachung der eines mittels einer Treibscheibe 1 in einem Schacht 2 anfallenden Impulse wieder zu gewinnen. Nach Ab- bewegten Förderkorbes 3 dargestellt. Mit dem Anlauf des Intervalls, in welchem eine Vervielfachung trieb 4 der Treibscheibe 1 ist ein Impulsgaber 5 meder anfallenden Wegimpulse erfolgt ist, entspricht bei 65 chanisch gekuppelt. Dieser kann in einem an sich begleichförmiger (jedoch unbekannter) Geschwindigkeit kannten Winkelschrittgeber bestehen, welcher eine des bewegten Objektes der Stand des Vorlaufzählers unmagnetische Kreisscheibe enthält, welche eine magenau dessen Abstand von der Schalteinrichtung und gnetisierbare Umfangsschicht trägt, die in regelmäßi-

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gen Abständen in wechselnder Richtung magnetisiert Folge hat. Zu diesem Zeitpunkt entspricht — bei ist. Diese Magnetisierungen werden von zwei Hall- weiterhin gleichförmiger Aufwärtsbewegung des Förgeneratoren abgetastet. Bei Drehung der Treibscheibe derkorbes 3 — der Zählerstand des Vorlaufzählers 24 und damit bei der Bewegung des Förderkorbes 3 genau dem Abstand des Betätigungsmagneten 15 am erscheinen an einem Ausgang des Impulsgebers 5 Im- 5 Förderkorb vom Schachtschalter 13. Der Zähleingang pulse /, deren Anzahl dem Drehwinkel der Treib- des Vorlaufzählers 24 wird weiterhin mit den Wegscheibe 1 proportional ist. Es wird weiterhin auch die impulsen/ beaufschlagt, bis er einen Stand aufweist, Drehrichtung der Treibscheibe 1 ausgewertet, indem welcher einem bestimmten Abstand B vom Schachtbei Abwärtsfahrt des Förderkorbes 3 an dem mit V schalter 13 entspricht. Dieser Abstand wird zweckbezeichneten Ausgang des Impulsgebers ein Dauer- io mäßigerweise so groß gewählt, daß er mit Sicherheit signal und bei dessen Aufwärtsfahrt an dem mit R größer ist als der bei maximal möglicher Förderkorbbezeichneten Ausgang des Impulsgebers 5 ein Dauer- geschwindigkeit während der Ansprechzeit des signal erscheint. Die den Weg des Förderkorbes 3 Schachtschalters 13 vom Förderkorb zurückgelegte abbildenden Impulse / gelangen über eine Impulsfor- Weg. Nach Erreichen des vorbestimmten Zählerstanmerstufe 6 auf den Zähleingang eines mit 7 bezeich- 15 des B erscheint in der darauffolgenden nächsten Imneten Wegimpulszählers, während die drehrichtungs- pulspause der Impulsfolge / am Ausgang 27 eines abhängigen Ausgangssignale V und R an mit + Norgatters 26 ein Impuls, wodurch bei Aufwärtsfahrt und — bezeichneten weiteren Eingängen des Weg- am Ausgang eines Undgatters 29 und bei Aufwärtsimpulszählers 7 geführt sind, welche die Zähleinrich- fahrt am Ausgang eines Undgatters 28 ein L-Signal tung desselben bestimmen. Die mit 10 bezeichneten 20 erscheint. Der am Förderkorb angebrachte Betäti-Zählstufenausgänge sind einerseits zu einer optischen gungsmagnet befindet sich dann exakt in der Stellung Anzeigevorrichtung 11 und außerdem zu einer Aus- 51 bzw. S 2, welche von der Schachtöffnung den Abwerteinrichtung 12 geführt, welche dann bei einem stand ^I₁- B bzw. A₁ +B aufweist. Die erwähnten beabsichtigten Halt des Förderkorbes in Abhängig- Ausgangssignale der beiden Undgatter 28 bzw. 29 keii von dem Stand des Wegimpulszählers in an sich 25 sind mit den Stelleingängen der einzelnen Zählstufen bekannter Weise wegabhängig Verzögerungskomman- des Wegimpulszählers 7 so verbunden, daß ein am dos an den Antrieb 4 bzw. dessen nicht dargestellte Ausgang des Undgatters 29 erscheinendes L-Signal Regeleinrichtung ausgibt. den Wegimpulszähler auf einen Stand einstellt, wel-

Auf diese Weise bildet der Wegimpulszähler die eher dem Weg A_x — B entspricht; entsprechend bejeweilige Stellung des Förderkorbes 3 im Schacht 2 30 wirkt ein nur bei Abwärtsfahrt am Ausgang des Undab. Damit die durch Seilrutsch, Impulsverschlucken gatters 28 mögliches Ausgangssignal eine Einstellung oder Störeinstreuungen hervorgerufenen Abbildungs- des Wegimpulszählers auf einen Stand, welcher der fehler korrigiert werden können, sind ein oder meh- Stellung A₁ +B entspricht.

rere Schachtschalter an der Schachtwand angeordnet, Mit dem Auftreten eines L-Signals an dem mit 27 welche beim Vorbeigang des Förderkorbes durch 35 bezeichneten Ausgang des Norgatters 26 wird gleicheinen an ihm befestigten Magneten 15 betätigt wer- zeitig die bistabile Kippstufe 18 zurückgekippt; an den. Zweckmäßigerweise wird vor jedem möglichen ihrer Ausgangsklemme 2© erscheint daher Nullsignal, Haltepunkt ein derartiger Schachtschalter angeordnet, welches das Undgatter 23 für weitere Impulse/ des damit die wegabhängig eingeleitete Verzögerung des Impulsgebers 5 sperrt. Das gleichzeitig am Ausgang 30 Antriebs den Förderkorb möglichts genau an den be- 40 der bistabilen Kippstufe 18 erscheinenden L-Signal absichtigten Haltepunkt zum Stehen bringt. stellt den Vorlaufzähler 24 auf Null zurück, so daß er

Ein derartiger Haltepunkt wäre beim dargestellten für einen erneuten Synchronisierungsvorgang bereit

Beispiel der mit 16 angedeutete Flöz, dessen Sohle steht.

von der Schachtöffnung den Abstand Cl aufweist. In analoger Weise würde eine Synchronisation des Ihm ist ein von der Schachtöffnung den Abstand Al 45 Wegimpulszählers bei den Stellungen S3 und 54 mitaufweisender Schachtschalter 13 zugeordnet, dessen tels eines weiteren Schachtschalters 14, einer weiteren Ansprechzeit bekannt ist. Beim Vorbeigang des Ma- bistabilen Kippstufe 31 sowie zwei weiteren Undgatgneten 15 bei Bewegung in der angedeuteten Pfeil- tern 34 und 35 erfolgen. Es wird auch deutlich, daß richtung (Aufwärtsfahrt) wird der Arbeitskontakt des zur Erweiterung der dargestellten Einrichtung auf Schachtschalters 13 geschlossen, so daß an dem Ein- 5° mehr als vier Synchronisationsstellen es lediglich ergang 17 einer bistabilen Kippstufe 18 ein binäres Eins- forderlich ist, pro zusätzlichem Schachtschalter eine Signal (L-Signal) gelegt ist, welches von einer mit L bistabile Kippstufe sowie zwei Undgatter in entsprebezeichneten Gleichspannungsquelle geliefert wird. chender Weise zuzuordnen und den Arbeitskontakt Dieses L-Signal gelangt gleichzeitig auch auf den Ein- dieses Schachtschalters zusätzlich mit einem weiteren gang einer monostabilen Kippstufe 19, so daß die mit 55 Eingang des Odergatters 36 zu verbinden. Insgesamt 20 und 21 bezeichneten Ausgänge der genannten wird durch die Erfindung also eine relativ einfache Kippstufen daraufhin L-Signal aufweisen. DasL-Signal und sichere Methode zur Abbildung des Weges von am Ausgang 20 der bistabilen Kippstufe 18 bereitet bewegten Objekten aufgezeigt, die ohne besondere über ein Odergatter 22 ein Undgatter 23 vor, so daß Vorkehrungen für beide Bewegungsrichtungen realidie folgenden vom Impulsgeber 5 gelieferten Impulse / 60 siert und mit minimalem Aufwand für beliebig viele auch auf den Zähleingang 38 eines mit 24 bezeichne- Synchronisationsstellen erweitert werden kann,
ten Vorlaufzählers eintreffen. Die Kippzeit der mono- F i g. 2 zeigt nähere Einzelheiten des Aufbaus sowie stabilen Kippstufe 19 entspricht der definierten An- der Ansteuerung des Vorlaufzählers 24. Die hier versprechzeit des Schachtschalters 13; nach Ablauf ihrer wendeten Klemmenbezeichnungen finden sich in Fig. 1 Kippzeit erfolgt an ihrem Ausgang 21 ein Signalwech- 65 wieder, desgleichen sind für gleichwirkende Elemente sei von L- auf Nullsignal und dieser bewirkt über eine dieselben Bezugszeichen beibehalten worden. Der Umkehrstufe 25 einen Impuls, welcher eine Verdop- Vorlaufzähler 24 besteht aus einem vierstufigen Dualpelung des Zählerstandes des Vorlaufzählers 24 zur zähler. Die einzelnen Zählstufenausgänge sind mit

Z₁, Z₂, Z₃ und Z₄ bezeichnet, die hierzu komplementären mit Z₁, Z₂, Z₃ und Z₄. Es handelt sich beim dargestellten Beispiel um einen vierstufigen Dualzähler mit einer maximalen Zählkapazität von 2⁴ = 16 Einheiten. Bei einem Dualzähler erfolgt eine Verdoppelung seines Zählerstandes in besonders einfacher Weise dadurch, daß der Informationsinhalt einer Zählstufe jeweils an die nächstfolgende weitergegeben wird. Hierzu sind die Ausgänge der einzelnen Zählstufen Z₁ bis Z₄, Z₁ bis Z₄ jeweils mit vorbereitenden Eingangen der nächstfolgenden Zählstufen verbunden, während die auslösenden Eingänge sämtlicher Zählstufen mit einer Klemme 39 verbunden sind. Ein von Null auf L wechselndes Signal an dieser Klemme überträgt also den Stand jeder Zählstufe auf die Nachbarzählstufe, so daß der Zählerstand insgesamt verdoppelt wird. Die den komplementären Ausgängen Z₁ bis Z₄ zugeordneten Eingängen sind mit dem Ausgang des Odergatters 37 verbunden, so daß ein L-Signal an dessen Ausgang die vier Zählstufen in eine derartige Lage versetzt, daß die komplementären Zählstufenausgänge Z₁ bis Z₄ ein L-Signal aufweisen, der Vorlauf zähler 24 also auf Null gesetzt ist. Erreicht umgekehrt der Zähler seinen höchsten Zählerstand, im dargestellten Beispiel 16, welcher der in F i g. 1 mit B bezeichneten Strecke entsprechen möge, so weisen die komplementären Ausgänge Z₁ bis Z₄ sämtlich ein Nullsignal auf; während der nächsten Impulspause der Impulsfolge / tritt an der Klemme 40 ebenfalls Nullsignal auf, so daß am Ausgang 27 des Norgatters 26 ein L-Signal erscheint.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Synchronisieren von digitalen Wegimpulszählern für ein bewegtes Objekt, welches beim Passieren einer bestimmten Wegstelle in einer Schalteinrichtung ein Signal auslöst, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die von der Schalteinrichtung (13) bewirkte Signalgabe während oder nach der «-fachen Ansprechzeit der Schalteinrichtung die in diesem Intervall anfallenden Wegimpulse mit dem Faktor (1 + l/n) vervielfacht in einem besonderen Vorlaufzähler (24) gespeichert werden und dann der Wegimpulszähler (7) in Abhängigkeit vom Stand des Vorlaufzählers neu gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufzähler (24) nach Ablauf der w-fachen Ansprechzeit weiterhin bis zum Erreichen eines bestimmten Vorlaufzählerstandes von den Wegimpulsen beaufschlagt wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen magnetisch betätigbaren Schalter (13) zur Auslösung einer monostabilen Kippstufe (19) mit einer der Ansprechzeit des Schalters entsprechenden Kippzeit, deren Ausgangssignal entweder auf einen Frequenzmultiplikator zur Vervielfachung der für den Vorlaufzähler (24) bestimmten Wegimpulse oder auf den Vorlaufzähler zur Vervielfachung seines Zählerstandes wirkt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorlaufzähler (24) ein mehrstufiger Dualzähler ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet, durch eine dem Schalter (13) zugeordnete und von ihm betätigbare bistabile Kippstufe (18) zur Freigabe und zum Nullsetzen des Vorlaufzählers (24).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein eingangsseitig mit den komplementären Ausgängen des Vorlaufzählers (24) verbundenes Norgatter (26), dessen Ausgangssignal die einzelnen Zählstufen des Wegimpulszählers (7) auf einen bestimmten Stand setzt sowie die bistabile Kippstufe (18) zurücksetzt.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6 für Schachtförderanlagen, gekennzeichnet durch einen mechanisch mit dem Fördermotor (4) gekuppelten, drehrichtungsempfindlichen Winkelschrittgeber (5) sowie durch jeweils mindestens einen zwischen zwei Haltepunkten des Förderkorbes im Schacht angeordneten Schalter (13 bzw. 14).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Norgatters (26) mit den Zählstufen des Wegimpulszählers (7) über mindestens zwei Undgatter (28, 29 bzw. 34, 35) verbunden ist, welche eingangsseitig von drehrichtungsabhängigen Ausgangssignalen des Winkelschrittgebers (5) beaufschlagt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen