DE1918748A1 - Elektrischer Impulsschreiber mit Digitalsteuerung - Google Patents

Elektrischer Impulsschreiber mit Digitalsteuerung

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D3/00Control of position or direction
    • G05D3/12Control of position or direction using feedback
    • G05D3/20Control of position or direction using feedback using a digital comparing device
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • HELECTRICITY
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Elektrischer Impulsschreiber mit Digitalsteuerung Die Erfindung betrifft des Problem des Ahsantriebs einen Mechanismus, z.B. zur Aufzeichung od. Datendarstellung, mit einer Winkelgröße proportional zum Wert einer in Digitalform in einem Register enthaltenen Größe. Dies gilt insbesondere für den Fall, bei dem das Register aus einem Rücklaufzähler besteht, der in regelmäßigen od. unregelmäßigen Abständen Impulse erhält, damit die Winkellage der Achse des Mechanismus dann von der Frequenz dieser Impulse (bzw. von der mittleren Impulsrate) gesteuert wird.
  • Gewöhnlich wird zur Lösung dieses Problems die Information jeweils durch einen Digital-Analog-Übertrager umgewandelt und anschließend die Steuerung od. Speicherung in der Analogform durchgeführt. Das Gerät ist somit ziemlich kompliziert und ungenau.
  • Zweck der Erfindung ist die Steuerung direkt in Digitalform zu ermöglichen, um dadurch einen einfacheren und genaueren Mechanismus zu bekommen.
  • Die Erfindung besteht darin, daß die verSchiedenen Ausgänge einer und derselben Dekade das Registers, das die Größe enthält, an eine Dioden-Dekodiermatrix angeschlossen werden, so daß alle Ausgänge der Matrix bis zu einem bestimmten Stellenwert in einem bestimmten Zustand und alle diec;e Ausgänge, die über diesem Stellenwert liegen, in einem anderen Zustand sind, dabei ist dieser Stellenwert der Ausdruck des in der in betracht; gezogenen Dekade enthaltenen Digitalwerts; andererseits besteht die Erfindung in der Ver-Wendung eines Servorlotors mit zwei laufrichtungen, der beim Lauf den gewünschten Mechanismus und gleichzeitig Drehschal-ter mitnimmt, von denen jeder einer dekade mit gegenseitigem Übertragungsmechanismus entsricht, jeder Schalter besteht dabei aus zwei Konsekutivschiebern und einer Reihe von Kontakten, deren Anzahl dem gewählten Zahlensystem entspricht und jeder Kontakt ist mit dem Eingang eines Tors verbunden, das die Durchführung der Spannung einer der Matrixausgänge erlaubt, wobei die Ausgänge dieser Tore an-eine Logik angeschlossen sind, die für jede Dekade den-Stop des Servomotors bestimmt, bzw. dessen Rotation in der einen od.
  • anderen Richtung, je nachdem, ob die Anzahl Ausgänge im anderen Zustand entweder eins, null od. zwei beträgt, dabei haben die Daten den Vorrang, die aus der größeren Dekade stammen, falls mehrere Dekaden vorhanden sind.
  • Um den Gegenstand der Erfindung leichter verständlich zu machen, soll im Folgenden zur Veranschaulichung und ohne jede Einschreinkung eine Ausführungsform beschrieben werden, die als Beispiel herausgegriffen und auf beiliegender Zeichnung dargestellt ist, auf der: - Abb. 1 das Gesamtschaltschema eines Impulsschreibers mit einer Dekade und - Abb. 2 das Schaltschema eines Schreibers mit zwei Dekaden darstellt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann natürlich jedes beliebige Zahlensystem verwendet werden. Zur Erleichterung des Exposés soll hier das Dezimalsystem mit einen Dezimal-Binärkode angenommen werden der am häufigsten verwendet wird Andererseits wird in der gesamten- folgenden Darstellung willkürlich eine- positive Logik gewählt, d.h . in der der Logikzustand 1 einer positiven S Spannung bzvJ einem offenen Stromkreis entspricht, während der Logikzustand 0 einer Spannung null bzw. einem an Masse-gelegten Stromkreis entspricht .
  • Die verwendeten Tore sind dergestalt, daß man, wenn auf die Eingänge die Zustände 1 und 1 angewendet werden am Ausgang den Zustand 0 hat, während man bei der Anwendung der Zustände 0 und 1 bzw. 0 und 0 am Ausgang den Zustand 1 hat. Infolgedessen handelt es sich um Umkehrtore.
  • Das in Abb. 1 dargestellte Gerät hat eine Eingangsklemme 2, an der die Steuerungsimpulse eintreffen. Diese Impulse werden auf der Leitung 3 in einen Dezimal-Binärzähler 4 des herkömmlichen Typs geschicht, der aus 4 bistabilen. Elementen mit Nullstellung besteht. Die Dezimalzahl der empfangenen Impulse wird somit in einen Binärkode übersetzt, und zwar in Form von 4 Spannungen, die durch die Leiter 5 an den Speicher 6 gegeben werden.
  • Dieser besteht aus einem Stromkreis mit ebensovielen Ausgängen 7 wie Eingängen 5 und erstellt, wenn er einen Übertragungsbefehl erhält, an den Ausgängen 7 die Daten, d.h. die Spannungen -die an seinen Eingängen eintreffen und erhält sie ungeachtet der Veränderung, die an den Spannungen der Eingänge 5 erfolgt, bis zum folgenden Befehlsimpul unverändert bei.
  • Das Gerät ist andererseits mit einer Zeitbasis 8 ausgerüstet, die so angeordnet ist, daß sie in regelmäßigen Abständen, jedesmal, wenn eine ganz bestimmte und konstante Zeit abgelaufen ist, zwei Impulse, von denen einer ein Übertragungs impuls ist, über die Leitung 9 in den Speicher 6 und einen Nullstellampuls über die- Schaltung 10 in den Zähler 4 schicht.
  • wobei zwischen dem letztgenannten Impuls und dem vorausgehenden ein äußerst kurzer Zeitabschnitt liegt. Somit stellen die Spannungen der Ausgänge 7 im Dezimal-Binärkode die während -der in Betracht gezogenen Zeit- (die unmittelbar von dem letzten Übertragungsimpuls liegt) in 2 erhaltene Anzahl Impulse dar.
  • In dem als Beispiel gewählten Fall, d.h. Binär-Dezimalzählung und Dezimalarbeit, wird ein Dekodierungskreis II von bekanntem Typ verwendet, der vier Eingänge hat, die mmit dem Eingängen 7 des Speichers 6 verbunden sind, und 10 Ausgänge 12, die den zehn Dezimalzahlen entsprechen, wobei diese Schaltung so funktioniert, daß sich nur der Ausgang 12 mit einem Stellenwert, der dem Wert der im Speicher 6 kodiertem Dezimalzahl entspricht, in Stellung 0 befindet und alle anderen Ausgänge 12 im Stellung 1.
  • Diese Ausgänge 12 sind gemäß der Erfindung mit dem Eingängen E0, E1 ... E8, E9 einer Diodenmatrix verbunden, die in ihrer gesamtheit im Abb. 1 mit 13 gekennzeichnet ist und ebensoviele Ausgänge S0, S1 .... S8, S9 hat. Alle diesem Ausgänge entsprechende senkrechten Leitungen sind durch Katodenwiderstände 14 und eine bestimmte Anzahl Dioden 15 mit einer Spannungsquelle verbunden und sind so angeordnet, wie in der Abb. dargestellt, daß am allen Kreuzungspunkten über und rechte von einer Diagonale, die den Schnittpunkt E0S0 und den Schnittpunkt E0S0 verbindet, ein Eingang und ein Ausgang vereinigt sind.
  • Wenn man die während der Übertragung entsprechend der in Betracht gezogenen Zeit im Speicher 6 gespeicherte Zahl mit k bezeichnet, befindet sich ein einziger Eingang Ek im logischen Zustand 0, alle anderem Eingänge E0, E1 .... E9 sind im logischen zustand 1. In diesem Fall sieht man, daß an der horizontalen Leitung, die Ek enspricht, sämtliche senkrechten Leitungen ab Sk+1 bis S9 dank der dioden 15 in O-Spannung sind, während alle Ausgänge von S0 bis einshcließlich Sk im Zustand 1 sind. Daraus ergibt sich, daß, wenn ein einziger Eingang im 0 Zustand ist, alle Ausgänge mit einem größeren Stellenwert als dieser Eingang im 0-Zustand sind.
  • Das Gerät ist außerdem mit einem Servomotor 16 für zwei Laufrichtungen ausgerustet, der den gewünschten Mechanismus, z.B.
  • die Nadel des Schreibers und gleichzeitig, wie schematisch in Abb. 1 dargestellt, einen Drehschalter mitnimmt, der mit zehn festen Kontakten und einem doppelten Drehkontakt 19 ersehen ist, der wiederum gleichzeitig mit zwei aufeinanderfolgenden Kontakten 18 und eine Verbindung herstellt, ohne der Möglichkeit eines Zwischenstops, und der sie im Zustand 1 zusammenbringt, die übrigen acht Kontakte sind dabei im O-Zustand. Zwischen den rotor 16 und den Schalter 17 bzw. zwischen dem Motor 16 und dem mitgenommenen Mechanismus können selbstverständlich Untersetzungsverhältnisse eingeschaltet werden.
  • Die zehn Kontakte 18 ulnd der Reihe nach durch die Leitungen 20 jeweils mit einer der Eingangsklemmen der zehn Tore 21 eines mit Toren versehenen Komparators verbunden, der in seiner Gesamtheit durch 22 gekennzeichnet ist, der zweite Eingang jeder dieser Tore ist dabei jeweils mit den Ausgänge S0 ... S9 der Matrix 13 verbunden.
  • Wenn man weiterhin annimmt, daß die Anzahl der in der in Betracht gezogenen Zeit erhaltenen Impulse der Zahl k entspricht, so stellt man fest, dabei alle Ausgänge So bis Sk in Zustand L sind, während sich die Ausgänge Sk+1 bis S9 im 0-Zustand befinden. Andererseits ergibt sich daraus, das alle Tore 21, deren Elngang- mit einem Kontakt 18 verbunden ist, der nicht vom Drehkontakt 19 berührt wird, gesperrt sind, d.h., daß sich ihr Ausgang 23 bei der in Betracht gezogenen Hypothese im Zustand 1 befindet. Dabei ist-festzustellen, daß nur die beiden Tore, deren Eingänge mit den Kontakten 18 verbunden sind,- die vom Drehkontakt 19 berührt werden, vom Schalter freigegeben werden. Daraus können sich drei Fälle ergeben: 1.) Die beiden freigegebenen Tore 21 entsprechen den Ausgängen 8k und Sk+1. In diesem Fall hat das Tor 21 mit dem Stellenwert k seine beiden Eingänge im Zustand 1, so daß sich sein Ausgang 23 im O-Zustand befindet. Dagegen hat das Tor 21 mit dem Stellenwert k+1 einen einzigen im Zustand 1 und infolgedessen befindet sioh dessen Ausgang 23 im Zustand 1. Daraus ist also zu ersehen, daß schließlich von der Reihe der Ausgänge 23 nur ein einziger im O-Zustand ist.
  • 2.) Die beiden freigegebenen Tore befinden sich in dem Dereicn S0Sk In diesem Fall erhalten die in Betracht gezogenen Tore gleichzeitig zwei Zustände 1 im Eingang und infolgedessen befindet sich deren Ausgang 23 im Zustand. Somit hat man zwei Ausgänge 23, die sich im O-Zustand befinden.
  • 3.) Die freigegebenen Tore befinden sich im Bereicht Sk+1S9 und bekommen somit beide einen Eingang in Zustand, so daß deren Ausgang im Zustand 1 bleibt. Daraus ergibt sich wiederum, daß keiner der Ausgänge 23 im Zustand ist.
  • Man kann also sagen, daß es zur Gewährleistung der gewünschten Steuerung genügt, eine Dekodierungsvorrichtung 24 zu verwenden, die die Anzahl der sich im Zustand befindlichen Ausgänge bestimmt, wobei diese Zahl nur Q, 1 od. 2 sein kann. Anschließend wirkt dieser Dekodierrungskreis auf eine Steuerungslogik 25 des Servomotors 16, so daß, ialls zwei Ausgänge im O-Zustand sind, der Servomotor 16 und der Drehkontakt 19 in der durch den Pfeil 26 dargestellten Richtung angetrieben werden, während in dem Fall, in dem sich kein Ausgang im O-Zustand befindet, der Motor 16 in der durch den Pfeil 27 dargestellten Richtung angetrieben wird.- Und schließlich, wenn sich ein einziger Ausgang im Zustand befindet, bleibt der Motor stehen.
  • Man kann nämlich feststellen, daß bei den gewählten Richtungen in jedem Fall der Kontakt 19 in eine Drehbewegung versetzt wird, bis er sich über den Kontakten befindet, die den Ausgüngen Sk und Sk+1 entsprechen, d.h. daß er die Vorrichtung jedesmal in seine Gleichgewichtslage zurückbringt. Somit genügt es, daß die Nadel bzw. der vom Servomotor 16 angetriebene Mechanismus in dieser Lage auf den Wert Sk gebracht wird, um zu erreichen, daß die Nadel des Schreibers zu jeder Zeit die genaue Zahl der während der letzten vollständigen Zählzeit in 2 eingegangenen Impulse anzeigt.
  • Um eine noch größere Präzision der Vorrichtung zu erreichen, genugt es selbstverständlich, die Anzahl der Dekaden zu erhöhen, so daß jeder Wert durch eine mehrstellige Zahl dargestellt wird, z.B. eine Dezimalzahl mit zwei Ziffern in dem in Abb. 2 dargestellten Beispiel. Bei dieser Ausführungsform erhält man einen Zweidekaden-Zähler, bestehend aus einer Einer-Dekade 4 gespeist wie vorher durch die Eingangsklemme 2 und einer Zehner-Dekade 4 d, gespeist durch den Speicherkreis 28 aus der Dekade 4. Von jeder Dekade ausgehend findet man einem Kreis, der dem vorhergehenden identisch ist und einen Speicher bzw, 6 d hat, dessen Übertragungsimpulse sowie die Nullstallimpulse der Zähler 4 bzw. 4 d ton derselben Zeitbasis 8 abgehen. -Dann findet man in jedem Kreis eine Dekodierungsvorrichtung 11 bzw. 11 d, eine Dioden-Dekodierungsmatrix 13 bzw 13 d und einen Komparator mit Toren 22 bzw-. 22 d. Jeder dieser Komparatoren ist durch Schaltverbindungen 20 bzw. 20 d mit einem Drehschalter 17 bzw. 17 d verbunden, der dem vorhergeenden identisch ist.
  • Es ist jedoch nur ein Servomotor 16 vorgesehen, der den gewünschten Mechanismus, nötigenfalls über eine entsprechende Untersetzung, sowie den Schalter 17 mitnimmt, während dieser indirekt den Schalter 17 d vermittels einer angemessenen Untersetzung antreibt, damit der entsprechende Drekontakt 19 d jedesmal wenn der Drehkontakt 19 des Schalters 17 einen vollstandigen -Umlauf gemacht hat um eine Schaltstellung vorrückt. Dieser Servomotor 16 wird noch durch eine Steuerungslogik 25 angetrieben, die mit den Daten der Dekodierungsvorrichtung 24 gespeist wird, die wiederum nach der Anzahl Ausgänge 23 im O-Zustand in den Komparatoren 22 und 22 d arbe-itet, wobei dem Zehner-Komparator 22 d der Vorrang gelassen wird und infolgedessen die Daten des Einer-Komparators 22 nur in dem all berücksichtigt werden, in dem der Komparator 22 d nur ein Tor im O-Zustand hat.
  • Auf dieser Weise versetzt nämlich der Servomotor 16 den ganzen Mecanismus in Drehung bis die Zehnerzahl stimmt, dann bis die Einerzal stimmt und dann stehen bleibt. Der Registriermechanismus nimmt somit wie vorher eine Winkelstellung ein, die von der genauen Zahl der während der Letzten vollständigen Zählperiode an der Klemme 2 eingegangenen Impulse abhängt, in diesem Fall jedoch wird diese Zahl mit größerer Präzision bestimmt. Man könnte in gleicher Weise die Anzahl der Dekaden unbegrenzt erhöhen, un eine noch größere Präzision zu erzielen.
  • Es ist leicht festzustellen, daß das erfindungsgemäße Gerät gegenüber den bekannten Vorrichtungen, die mit Schrittmotoren angetrieben werden, den großen Vorteil aufweist, eine wirkliche Steuerung in allen od. nichts mit ständiger Positionskontrolle zu haben, die jeden Fehler ausschaltet.
  • Selbstverständlich hat die im Vorstehenden beschriebene Ausführungsform keinerlei einschränkenden Charakter und kann jede gewünchte Änderung erfahren, ohne deshalb über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen. Insbesondere könnte anstelle des Dezimal-Binärkodes (BCD) jeder andere Kode verwendet werden, z.B. der reine Binärkode, der 16 Positionen bei einem Zähler mit 4 Bits und 256 Positionen bei einem Zähler mit zwei Elementen zu vier Bits in Seria ergeben würde.

Claims (1)

  1. NEUER PATENTANSPRUCH
    Frequenzschreiber für eine Mittlere elektrische Impulsfolge, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß er aus einer Eingangsklemme (2) für die Impulse, die einen Digitalzähler (4, 4d) steuern, sowie aus einem Speicherregister (6) besteht, das ebensoviele Bits wie der Zähler hat, ferner aus einer Zeitbasisschaltung (8), die in regelmässigen Abständen nach jeder Zählung ein Übertragungssignal abgibt, um die Ausgänge des Speicherregisters (6) in dem Zustand der entsprechenden Ausgänge des Zählers zu fixieren, und die weiter einen Null-Stellimpuls für diesen Zähler abgibt, daß weiter eine Steuervorrichtung verwendet ist, die die Drehbewegung einer Achse steuert, die wiederum das Registrierwerk nach dem iru Speicherregister (6) enthaltenen Wert betatigt un-d daß dies.e Steuereinrichtung für jedes Element möglicherweise mit einem Dezimaldekoder (11) ausgerüstet ist, falls die Zahl im Kodesystem gespeichert wird, ferner eine Diodenrnatrix (13) vorgesehen ist, deren Eingänge (E) an die Ausgänge des Dekoders bzw. des Registers angeschlossen sind und deren Ausgänge (S), von gleicher Anzahl wie die Eingänge, so angeschlossen sind, daß sie alle in ein und demselben logischen Zustand sind, und zwar bis zu dem Repräsentativ-Stellenwert des Wertes der in dem in Betracht gezogenen Register angezeigten Zahl sowie in einem entgegengesetzten Zustand bei allen Ausgängen von höherem Stellenwert, wobei jeder dieser Ausgänge einen der Eingänge eines der Tore (21) eines Vergleichswerks (22) speist und der andere Eingang jedes dieser Tore mit einem der Kontakte (18) eines Drehsehalters (17) verbunden ist, der von einem servomotor (16) in zwei Laufrichtungemitgenommen wird bzw. von dem Festh-altemechanismus des vorhergehenden Drehschalters mitgenommen wird, der bei den über eins liegenden Elementen -bzw. Dekaden den Vorrang hat und zwei aufeinanderfolgende Kontakte (18) bei einen bestimmten logischen Zustand mit-einander verbindet; daß die Ausgänge (23) der Tore des Vergleichswerks (22) ein Dekadierwerk (24) und eine Logik (25) betätigen, was um Anhalten des Servomotors bzw. zu dessen Drehbewegung in der weinen oder anderen Richtung führt, je nachdem, ob die Anzahl der Ausgänge aller dieser Tore in einem von den anderen unterschiedlichen Zustand entweder gleich eins, iuil oder zwei ist, wobei. stets den Daten des Elements bzw. der Dekade von höherem Grad der Vorrang gelassen wird, fsaLls mehrere vorhanden sind.
    L e e r s e i t e
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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2505311A1 (de) * 1975-02-07 1976-08-19 Sycor Inc Bandtransportvorrichtung
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