DE1918592A1 - Zeitgeber fuer Fluidumsysteme - Google Patents

Description

The Foxborο Company

Zeitgeber für Fluidumsysteme

Die Erfindung betrifft einen Zeitgeber und ein Verfahren zur Erzeugung eines Signals konstanter Frequenz für Fluidumsysteme, d.h. mit Fluidum wie z.B. mit Gas oder Flüssigkeit arbeitende Verstärker, Flip-Flop-, Rechen- oder Programmierschaltungen.

Bei Fluidumsystemen ist im allgemeinen eine Einrichtung zur Bestimmung der Zeitfunktionen innerhalb des Gesamtsystems erforderlich. Als grundsätzlicher Bestandteil eines Zeitgebersystems wird irgend ein Zeitgebersignal mit konstanter Wiederholungsfrequenz benötigt. Zur Anpassung an die Ansprechgeschwindigkeit eines typischen Fluidumsystems sollte das Zeitgebersignal zweckmäßig niederfrequent sein. Bevorzugte Frequenzen liegen auf diesem Anwendungsgebiet für gewöhnlich noch unterhalb 500 Hz, so daß herkömmliche Einrichtungen zur Erzeugung dieser Signale normalerweise verhältnismäßig große mechanische Bauteile benötigen würden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Bekannten zu vermeiden und insbesondere einen Zeitgeber für Fluidumsysteme zur Erzeugung eines Ausgangssignals konstanter und niedriger Wiederholungsgeschwindigkeit und stabiler, festgelegter Dauer zu schaffen. Ein anderes Erfindungsziel be-

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trifft die Erzeugung eines Fluidum- bzw. Druckluft-Zeitgebersignals, das sieh zur-Hervorbringung allgemeiner Zeitgebe rf unkt ionen in Fluidumverstärkersystemen eignet.

Die Erfindung schafft einen Zeitgeber und ein Verfahren zur Erzeugung von niederfrequenten, konstante Wiederholungsfrequenz aufweisenden Zeitgebersignalen, welche unter Verwendung kleiner in Fluidumsystemen verwendeten Bauteilen, wie Fluidumverstärkern, erzeugt werden, wobei insbesondere eine Zeitgebervorrichtung mit minimalem Raumbedarf geschaffen wird.

Die Erfindung ist im folgenden mittels einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Fluidumsystem-Zeitgebers mit den Merkmalen der Erfindung in Verbindung mit Misch- und FiItereinrichtungen,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Zeitgeber,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des funktionellen Zusammenhangs zwischen den Bauteilen des erfindungsgemäßen Zeitgebers und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ausgangs amplitude eines Mischverstärkers.

Wie aus Fig. 1 und insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 längs der Linie A-A in Fig. 1 ersichtlich ist,

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trägt einte Halteanordnung 10 zwei Fluidum-Oszillatoren 11 und 12, die mit unterschiedlicher Frequenz schwingen, wobei die Differenz ihrer Schwingfrequenzen die gewünschte Zeitgeberfrequenz darstellt. Beim Fluidum-Qszillator 11 ist beispielsweise, ein einen Druck von. 254 nun Wassersäule aufweisender; Druckluftr-Erzeuger 9 an einen Einlaß 15 eines Upeiserohrs 14 angeschlossen. Die Druckluft tritt aus einem Auslaß 15 dea Speiserohrs 14 mit einer auf die Ar«- beitsweise des Oszillators 11 abgestimmten Strömungsgesehwindigkeit aus, Ein beispielsweise aus Federstahl bestehendes elastisches Glied 16 ist mit seinem einen Ende 17 starr an der Halteanordnung 10 befestigt und ragt mit seinem anderen Ende 18 teilweise in-den aus dem Auslaß 15 des Speiserohrs 14 austretenden Druckluftstrahl hinein. Um besonders günstige Betriebseigenschaften des Oszillators 11 zu erzielen, ist im elastischen Glied 16 eine Biegung 19 ausgebildet, so daß das Ende 18 den aus dem Speiserohr 14 ausströmenden Druckluftstrahl unter einem verhältnismäßig spitzen Winkel schneidet. Ein Empfänger 20 ist mit seinem Einlaßende 21 so angeordnet, daß er den aus dem Auslaß 15 des Speiserohrs 14 ausströmenden Druckluftstrahl abgreift. Das Ende 18 des elastischen Glieds 16 und der aus dem Speiserohr 14 ausströmende Druckluftstrahl wirken derart zusammen, daß das elastische Glied 16 als Ganzes in Schwingung gerät, wobei das Ende 18 in dem aus dem Speiserohr 14 ausströmenden Druckluftstrahl schwingt und hierbei letzteren periodisch moduliert. Der das Einlaßende 21 des Empfänger-Rohrs 20 beaufschlagende Strahl schwankt folglieh regelmäßig in Abhängigkeit von der Schwingung des elastischen Glieds 16. Die durch das Empfängerrohr 20 abgegriffene Frequenz des Strahls wird durch zahlreiche Faktoren bestimmt, beispielsweise durch die Geschwindigkeit des aus dem Auslaß 15 des Speiserohrs 14 ausströmenden Druckluftstrahls sowie die Anordnung und Abwinkelung des Endes

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gegenüber dem Druckluftstrahl. Der Ausgang des Fluidum-Oszillators 11 wird vom Auslaß-Ende 22 des Empfängers 20 abgenommen und über eine leitung 28 an einen Steuereingang 23 eines Fluidumverstärkers 24 angelegt, welcher gleichzeitig als Mischer arbeitet. Der Fluidumverstärker 24 kann ein beliebiger Verstärker mit mehreren Eingängen sein, wobei jeder Eingang den Ausgang 25.des Fluidumverstärkers 24 zu steuern vermag. Ein solcher Fluidumverstärker ist beispielsweise in der USA-Patentanmeldung ITr. 662 273 beschrieben.

Der Fluidum-Oszillator 12 arbeitet auf gleiche Weise wie der Fluidum-Oszillator 11, weshalb seine Bauteile der Einfachheit halber mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Der Fluidum-Oszillator12 ist so ausgelegt, daß er eine geringfügig höhere oder niederere Schwingfrequenz aufweist, als der Oszillator 11. Der Oszillator TI kann beispielsweise mit 69 Hz arbeiten, während der Oszillator 12 mit 71 Hz arbeitet. Das Ausgangssignal vom Fluidum-Oszillator 12 wird an einem Ausgang 29 abgenommen und über eine Leitung 30 an den Eingang 26 des Fluidumverstärkers 24 gekoppelt. Der Fluidumverstärker 24 wird an einem Speiseeinlaß 27 mit Druckluft gespeist und erzeugt am Ausgang 25 ein Ausgangssignal, welches aus der Schwebung der beiden unterschiedlichen, an die Eingänge 23 und 26 angelegten Frequenzen besteht. Wenn nur eines der an den Eingängen 23 und 26 liegenden Eingangssignale vorhanden ist, wird das Ausgangssignal am Ausgang 25 reduziert; wenn beide Eingangssignale fehlen, ist das Ausgangs signal voll eingeschaltet. Fig. 4 veranschaulicht das am Ausgang 25 des Fluidumverstärkers 24 auftretende, aus der Überlagerung resultierende Signal.

Das Signal am Ausgang 25 wird über eine leitung 31 einem kapazitiven Element 33 eingespeist, welches das Eingangs-

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element eines allgemein bei 32 angedeuteten PiItersystems darstellt. Die Aufgabe des Filtersystems 32 besteht darin, die einzelnen durch die Fluidum-Oszillatoren 11 und 12 erzeugten Frequenzkomponenten zu unterdrücken und als Ausgang eine "Wellenform zu erzeugen, welche nur die Differenzfrequenz darstellt. Eine Leitung 34 verbindet den Ausgang des Elements 33 mit einem zweckmäßig in Form einer geätzten Platte 35 mit Fluidumverstärkern 36, 37, 38, 39 und 40 ausgeführten FiItersystem. Diese Fluidumverstärker können von der in der USA-Patentanmeldung 662 273 dargestellten Art sein. Die Leitung 34 ist an den Steuereingang 41 des Fluidumverstärkers 36 angeschlossen, dessen Ausgang 46 mit einem kapazitiven Element 51 verbunden ist, das eine weitere Filterung gewährleistet. Der Ausgang des kapazitiven Elements 51 ist an den Eingang 42 des nächstfolgenden Fluidumverstärkers 37 angeschlossen, dessen Ausgang 47 wiederum aa ein kapazitives Element 52 angekoppelt ist, welches eine weitere Filterung gewährleistet. Der Ausgang des Elements 52 ist mit dem Eingang 43 des Fluidumverstärkers 38 verbunden, deseen Ausgang 48 über eine Leitung 54 unmittelbar mit dem Eingang 44 des Fluidumverstärkers 39 gekoppelt ist, um eine weitere Verstärkung zu bewirken. Der Ausgang 49 des Fluidumveretärkers 39 ist mit einem kapazitiven Element 53 gekoppelt, dessen Ausgang an den Eingang 45 des Fluidumveretärlcers 40 angeschlossen ist, welcher über einen Ausgang 50 die demodulierte Differenzfrequenz an einem Ausgang 55 liefert, welcher den Ausgang des Zeitgebersignale darstellt. Der filterabschnitt wirkt effektiv als Re- Filter zur Unterdrückung der Hochfrequenzkomponenten eines Signals und gibt ein Auegangssignal ab, das eine Hüllkurve des ursprünglichen Signalgemisches darstellt. Fig. 3 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung des ganzen Systems, einschließlich des Zeitgebers, des Mischverstärkers und des Filters.

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Zusammenfassend schafft die Erfindung einen Zeitgeber mit zwei Elementen, die jeweils ein schwingendes Blatt zur Erzeugung eines Ausgangs mit vorbe stimmt er Frequenz aufweisen. Die Ausgänge der beiden Elemente werden durch, einen Fluidumverstärker miteinander gemischt, um hierdurch ein resultierendes Signal mit einer Hüllkurve zu erzeugen, deren Frequenz der Differenz zwischen den beiden durch, die beiden schwingenden Mittel erzeugten Frequenzen entspricht. Ein dieser Hüllkurve entsprechendes Signal kann über entsprechende Filter vom Fluidumverstärker-Ausgang erhalten werden, an welchem eine Rechteckwelle mit stabiler Frequenz erzeugt wird, welche für Zeitsteuer- und Zeitgeberfunktionen in Fluidumverstärkersystemen eingesetzt werden kann.

Da dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen der vorstehend dargestellten und beschriebenen Ausführungsform möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird, soll die Erfindung alle innerhalb dee erweiterten Schutzumfangs liegenden Abwandlungen und Inderungen mit einschließen.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Zeitgeber zur Erzeugung eines Signals fester Frequenz, gekennzeichnet aurch zwei schwingfähige Glieder, die jeweils in der Weise in einem Fluidumstrom angeordnet sind, daß sie den "betreffenden Pluidumstrom durch ihre Schwingwirkung zu modulieren vermögen, auf die Fluidumströme ansprechende Fühleinrichtungen zur Feststellung der Beeinflussung der schwingfähigen Glieder auf den betreffenden Fluidumstrom und eine auf die Fühleinrichtungen ansprechende Mischeinrichtung zum Mischen der einzelnen Beeinflussungen durch die beiden schwingfähigen Glieder zwecks Erzeugung eines Ausgangssignals, das einen ersten Zustand, wenn die Wirkung beider schwingfähiger Glieder auf die Fluidumströme gleichzeitig minimal ist, und einen zweiten Zustand entsprechend der Modulation der Fluidum— ströme durch die schwingfähigen Glieder erreicht, wobei das Ausgangssignal eine Sehwebungs-Frequenz entsprechend dem Unterschied zwischen den Frequenzen der beiden schwingfähigen Glieder aufweist.

2. Zeitgeber nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden echwingfähigen Glieder mit jeweils geringfügig unterschiedlicher Frequenz schwingen und hierbei die betreffenden Fluidum-Ströme mit verschiedenen Frequenzen modulieren, und daß die modulierten Ströme an getrennte Eingänge eines Fluidum-Mischverstärkers angelegt werden, in welchem ein maximaler Signalausgang erzeugt wird, wenn beide Eingangssignale einen Mindestwert besitzen, und daß das Ausgangssignal entsprechend der Wirkung bei-

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der Fluidumströme an den Eingängen reduziert wird, so daß es ein Signal mit der Frequenz der Schwelung darstellt.

3. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihm eine kapazitive Filteranordnung zum Filtern des Ausgangs-der Mischeinrichtung zur.Unterdrückung der im Ausgangssignal enthaltenen Komponenten höherer Frequenz zugeordnet ist, so daß ein resultierendes Zeitgebersignal mit einer dem Frequenzunterschied zwischen den Frequenzen der beiden schwingfähigen Glieder entsprechenden Frequenz erzeugt wird.

4. Zeitgeber nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Zeitgebersignal sehr niedrige Frequenz besitzt.

5. Verfahren zur Erzeugung eines Fluidum-Zeitgebersignals, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fluidumströme jeweils mittels eines schwingfähigen Glieds moduliert werden, die modulierten Fluidumströme zur Erzeugung eines Signals mit der Schwebungsfrequenz gemischt werden, das eine dem Unterschied zwischen den Frequenzen der beiden modulierten Fluidumströme entsprechende Frequenzkomponente enthält, und daß das Schwebungsfrequenz-Signal gefiltert wird, um ein resultierendes Zeitgebersignal mit einer dem Unterschied zwischen den Frequenzen der beiden modulierten Fluidumströme entsprechenden Frequenz zu erzeugen.

6. Zeitgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

jedes schwingfähige Glied durch die Strömung des jeweils zugeordneten Fluidumstroms aktiviert wird.

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7. Zeitgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes schwingfähige Glied an seinem einen Abschnitt
£est gehaltert ist und mit einem anderen Abschnitt
zumindest teilweise in den zugeordneten Pluidumstrom
hineinragt.

8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß jedes schwingfähige Glied durch die Strömung des zugeordneten Pluidumstroms aktiviert wird.

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