DE2030991A1

DE2030991A1 - Analog Digital Umsetzer mit verschit denen Maßeinheiten

Info

Publication number: DE2030991A1
Application number: DE19702030991
Authority: DE
Inventors: Baratto Elia Banchette Pomella Piero Dr Ing Lauro luciano Dr Ing Ivrea, (Italien)
Original assignee: Ing C Olivetti and C SpA
Current assignee: Telecom Italia SpA
Priority date: 1969-06-23
Filing date: 1970-06-23
Publication date: 1971-01-07
Also published as: US3696398A; DE2030991C3; JPS5124893B1; GB1258736A; DE2030991B2

Description

PATENTANWALTS

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PATENTANWALT DIPL-ING. R. MOLLER-BDRNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY BE RLI N-DAHLEM 33 · PODB1ELSKIAUEE i8 8 M D N C H E N 22 · Wl D E N M AYE R STRASS E 49 TEL 0311 · 763907 · TELEGR. PROPINDUS . TELEX 018405? TEL 0811 · 225585 . TELEGR. PROPINDUS . TELEX 0524244

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Ing, C. Olivetti & C. S.p,A., 10015 Ivrea (Torino) /Italien

Analog-Digital-Umsetzer mit verschiedenen Masseinheiten

Die Erfindung betrifft eine Analog-Digital-Umsetzeinheit zur digitalen Anzeige analoger Stellgrössen in verschiedenen Masseinheiten*

Analog-Digital-Umsetzer, die einen Zähler und einen DigitaUAnalQg·* Umsetzer in einem Rückführung skr eis enthalten, sind bekannt una a. B* in der deutschen Offenlegungsschrift 1 498 173 beschrieben. Ein ungelöstes problem nach dem Stand der Technik ist jedoch* zu ökonomischen Bedingungen einen Umsetzer herzustellen, der in mehr als einer Masseinheit messen kann. Häufig tritt in der Praxis der

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Fall auf, dass beim Messen einer analogen Verstellung (inRotation oder in Translation) eines mechanischen Elements der Benutzer die _JtJ%, digitale Information einmal im metrischen System und ein anderes Mal im Inch-Sys tem benötigt. Diese Aufgabe könnte durch Zuhilf e«. .<· nähme einer Meter-Inch-Umrechnungs schaltung ohne weiteres gelöst werden, jedoch ist diese Lösung für die Praxis wegen der komplizierten Schaltungen und der damit verbundenen hohen Kosten unbrauchbar. Besonders akut wird dieses Problem, wenn es aufwendigere Umsetzer, die für Grob- und Feinmessbereiche ausgelegt sind, betrifft. Schon vom Prinzip her sind Umsetzer mit Grob·» fc und Feinmessbereichen, wie sie beispielsweise in der Offenlegungs-

schrift 1 498 173 offenbart sind, komplizierter als einfache Umsetzer, wobei diese zusätzliche Kompliziertheit einen, wirkungsvollen und billigen Einbau von. Schaltkreisen, die dem Benutzer die Wahl von Masseinheiten erlauben, zusätzlich ersehwert,,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für die geschilderten Probleme eine Lösung zu. finden, die die Nachteile bekannter Geräte überwindet und einen Umsetzer mit Grob- und Feinmessbereichen zu schaffen, der dem Benutzer erlaubt, die digitale Anzeige in verschiedenen Masseinheiten einzustellen,

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Umsetzeinheit eine Auswahlvorrichtung zum Auswählen einer von zwei Massein-» heiten enthält, dass sie einen ersten Zähler zur Wiedergabe der

Stellgrösse nur in der ersten der beiden Masseinheiten enthält, dass sie eirtenjzweiten Zähler zur Wiedergabe der Stellgrösse in Abhängigkeit vom Zustand der Auswählvorrichtung in einer oder der anderen der beiden Masseinheiten enthält, dass sie einen Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen des Inhalts des ersten Zählers in ein analoges Signal enthält, dass sie einen mit dem Digital-Analog-Umsetzer zusammengeschalteten Komparator zum Vergleich dieses analogen Signals mit der analogen Stellgrösse enthält, wobei die Auswählvorrichtung von dem Komparator angesteuert wird, und dass sie eine zwischen die Zähler und die Auswählvorrichtung geschaltete Einheit zum Inkrementieren der beiden Zähler enthält.

Die Umsetzeinheit enthält zwei Zähler, von denen der eine die externe Anzeige der gemessenen Grosse liefert und der andere ein Teil der Rückführungsschleife ist. Die analoge Grosse (z.B. die lineare Stellung eines mechanisch verschiebbaren Elements) erzeugt mit Hilfe eines geeigneten Wandlers ein elektrisch analoges Fehlersignal, das auf einen Umsetzer zum Auswählen der Masseinheit gegeben wird. Dieser Umsetzer wird vom Benutzer auf die Masseinheit eingestellt, in der er die digitale Anzeige zu erhalten wünscht. Es sei beispielsweise angenommen, dass die wählbaren Einheiten entweder Mikrometer (10~ m) oder 10" Inch sein

-4 können, wobei 2,54 Mikrometer gleich 1 χ 10 Inch sind. Wenn die ausgewählte Einheit Mikrometer sind, wird das analoge Fehlersignal unverändert durch die Auswahl vor richtung geleitet und in die Steuereinheit gegeben. Die Steuereinheit entscheidet, ob ein Fehler signal vorliegt, und, wenn das der Fall ist, ob der Fehler positiv oder negativ ist. Die Steuereinheit entscheidet ausserdem, ob die

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Umsetzung im Grob- oder Feinbereich durchgeführt werden soll. Diese Grob-Fein-Entscheidung wird mit Hilfe eines Schwellenelements durchgeführt, das entscheidet, ob das vorliegende Fehlersignal mehr als das lOOfache der ausgewählten Masseinheit beträgt oder nicht.

Die Steuereinheit ist mit einem Zähler verbunden und dieser Zähler seinerseits mit einem Digital-Analog-Umsetzer. Dieser Digital-Analog-Umsetzer ist seinerseits mit dem im vorhergehenden erwähnten Wandler verbunden, wodurch die Rückführungsschleife geschlossen wird.

Der Zähler in der Rückführungs schleife registriert die analogen Stellgrössen stets in derselben Masseinheit, unabhängig davon, welches Einheitensystem vom Benutzer gewählt wurde, während der Anzeigezähler die analoge Stellgrösse im ausgewählten Einheitensystem digital wiedergibt. Wenn das ausgewählte Einheiten« system das gleiche ist, in dem der Zähler im Rückführungskreis zählt, werden der Zähler im Rückführungskreis und der Anzeigezähler in gleicher Weise inkrementiert.

Wenn dagegen der Zähler im Rückführungskreis in einem anderen Einheitensystem als dem vom Benutzer ausgewählten zählt, werden dieser Zähler und der Anzeigezähler unterschiedlich inkrementiert. Wenn beispielsweise der Zähler im Rückführungskreis im Mikrometersystem registriert und die vom Benutzer ausgewählte Mass-

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-4 -4

einheit 1 χ 10 Inch ist, wobei 2, 54 ,um = Ix 10 Inch, dann muss der Zähler im Rückführungs kr eis, wenn der Anzeige zähler um eine einzige Einheit inkrementiert wird, um 2,54 inkrementiert werden.

Diese Umsetzer gemäss der Erfindung können so in mehreren Masseinheiten messen, ohne dafür einen zusätzlichen Umrechnung sschaltkreis zu benötigen. Lediglich der Anzeigezähler arbeitet in den verschiedenen Masseinheiten, während der im Rückführungs kreis liegende Zähler nur in einem einzigen Masseinheitensystem arbeitet. Der Umsetzer gemäss der Erfindung kann Grob-Fein-Umsetzungen und die analoge Grosse sowohl vorwärts als auch rückwärts messen.

In Verbindung mit den Zeichnungen ist im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Analog-Digital-Umsetz einheit gemäss der Erfindung;

Fig. 2 den Rückführungszähler und den Anzeigezähler mit den zugehörigen Steuer schaltungen;

Fig. 3 ein Zeitdiagramm und

Fig. 4 interne Elemente der Steuereinheit.

Als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 eine • Analog-Digital-Umsetzeinheit wiedergegeben, die die Stellung des

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beweglichen Elements 1 in digitalem Format ausdrückt. Das bewegliche Element 1 ist durch eine mechanische Verbindung 3 mit dem Stellgrössenwandler 2 verbunden. Der Stellgrössenwandler 2, der dem im USA-Patent 2 799 835 beschriebenen gleichen kann, erhält ein analoges Rückführungssignal vom Digital-Analog-Umsetzer 4, das die in den Zählern der Umsetzeinheit stehenden Grossen wiedergibt. Mit den Leitungen 5 wird das analoge Rückführungssignal auf ein Paar mehrpoliger Primärwindungen 6 und 7 gegeben. Die Primärwindungen 6 und 7 sind ortsfest, während die mehrpolige Sekundärwindung 8 in Übereinstimmung mit dem beweglichen Element 1 und der Verbindung 3 beweglich ist. Der Wandler 2 erzeugt auf diese Weise ein analoges Fehlersignal, das die Verschiebung des beweglichen Elements 1 und der Verbindung 3 anzeigt. Dieses Fehlersignal wird über die Zuführung 9 auf den Transformator 10 gegeben.

Der Transformator 10 erfüllt die Aufgabe_s die verschiedenen Einheiten (z, B, Inch, Mikrometer od^dgl,,) zum internen Gebrauch durch den Rest der Schaltkreise der Umsetzeinheit anzugleichen. Beispielsweise sei angenommen, dass zwei Masseinheiten zur Auswahl stünden, nämlich Mikrometer und Inch χ 10" , Da 1 ,um = 1O~ cm = (1/2,54) χ 10" Inch bzw. 10" Inch = 2,54 ,um ist, ist die Masseinheit im Inch-System

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(10 Inch) 2, 54 mal so gross wie die Masseinheit im metrischen System (1 ,um); Wenn der Benutzer die Verschiebung des Elements 3 im metrischen System angezeigt wünscht, wird der Wählschalter 13 auf die Verbindung 11 geschaltet, die das unveränderte analoge Fehlersignal führt, da diese Zuleitung 11 an einen 1:1 -

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Transformator angeschlossen ist. Wenn der Bemizer jedoch die Stellung des Elements 1 bzw. 3 im Inch-System (d.h. 10 Inch) benötigt, muss der Wahlschalter 13 auf die Zuführung 12 geschaltet werden, die das analoge Fehler signal in einer um den Faktor 1/2,54 verkleinerten Amplitude führt. Der Wahlschalter

13, der selbstverständlich auch ein elektronischer Schalter beliebiger Bauart sein kann, ist an die Steuereinheit 14 angeschlossen, die der in der Offenlegungsschrift 1 498 173 beschriebenen Steuereinheit entspricht. An die Steuereinheit 14 sind ausserdem der Oszillator 30 und der Rechteckimpulsgenerator 31 angeschlossen, mit deren Hilfe die Steuereinheit

14, der Digital-Analog-Umsetzer 4 und die Rücksetz vor richtung der Übertrags steuerung 26 getaktet werden.

Die Steuereinheit entscheidet zunächst, ob das analoge Fehlersignal hinreichend gross ist, um eine Änderung der Zählerinhalte zu verursachen, entscheidet dann, ob der Fehler positiv oder negativ ist und entscheidet drittens, ob das Signal gross genug ist, um den Umsetzbetrieb auf hohe Geschwindigkeiten umzuschalten.

Die Ausgänge 15 und 16 der Steuereinheit 14 sind mit der logischen Schaltung 17 verbunden. Die Ausgänge 18 und 19 der Steuereinheit 14 sind mit dem Zähler 20 verbunden. Die Ausgänge 15 und 16 signalisieren, ob der Zähler 20 im schnellen oder im langsamen Modus zählen soll, während die Ausgänge 18 und 19 bestimmen, ob der Zähler 20 vorwärts oder rückwärts zählen soll.

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Mit der logischen Schaltung 17 sind ausserdem der Zeitgeber 21, der vom Oszillator 22 geführt wird, und der Wahlschalter 13 verbunden. Der Zeitgeber 21 versorgt die logische Schaltung 17 mit Zählimpulsen CP, mit Taktimpulsen T1-T5 und mit Zehnerübertragimpulsen TTR (Fig. 3), während der Wahlschalter 13 die logische Schaltung 17 über die Zuführungen 23 und 24 mit Signalen versorgt, die anzeigen, ob die Einheit auf das Inch- oder auf das ,metrische System geschaltet ist. Eine Spannungsquelle V kann dazu benutzt werden, in Abhängigkeit von der Stellung des Wahlschalters 13 auf Inch-Betrieb (Zuleitung 12) oder auf metrischen Betrieb (Zuleitung 11) Signale in den Zuleitungen 23 bzw, 24 zu erzeugen.

Die logische Schaltung 17 ist mit dem Rückfuhrungszähler 20 verbunden, der beispielsweise fünf Dezimaldekaden enthalten kann. Diese Dekaden können beispielsweise 100, 10, 1, 1/10 und 1/100 Mikrometern entsprechen. Der Rückführungszähler 20 zählt, wie aus dem Blockschaltbild Fig. 1 zu entnehmen ist, stets im metrischen System, Die drei höchstwertigen Dekaden des Rückführungszählers 20 sind über die Zuführung 25 ar£ den Digital-Analog-Umsetzer 4 angeschlossen.

Der Zähler 20 speist ausserdem die Übertragungssteuerung 26, die ihrerseits mit der logischen Schaltung 17 verbunden ist.

Neben den geschilderten Verbindungen ist die Steuereinheit 14 auch mit dem Anzeige zähler 27 verbunden.

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Die Vorwärts-Rückwärts-Steuerungen (Zuführungen 18 und 19) sind direkt mit dem Anzeigezähler 27 verbunden, während die Schnell-Langsam-Steuerungen (Zuführungen 15 und 16) über die logische Schaltung 28 mit dem Zähler 27 verbunden sind. Auch erhält der Anzeigezähler 27 über die logische Schaltung 28 die Zählimpulse CP und die Taktimpulse Tl, die beide vom Zeitgeber 21 ausgegeben werden. Der Anzeigezähler 27 ist seinerseits mit einer Wiedergabeeinheit 29 verbunden, die in irgendeiner beliebigen der bekannten Ausführungsformen vorliegen kann.

Im folgenden ist das in Fig. 1 beschriebene Ausführungsbeispiel der Umsetzeinheit näher beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Umsetzeinheit des Ausführungsbeispiebvon Fig. 1 die analoge Bewegung des Elements 1 in eines der beiden digitalen

■ Formate Mikrometer (10* m) oder 10" Inch umsetzen, wobei

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IxIO Inch = 2, 54 ,um ist. In der folgenden Beschreibung entspricht damit eine Einheit des Inch-Systems 2, 54 Einheiten des metrischen Systems.

Es sei zunächst angenommen, dass der Benutzer die Anzeige auf dem Wiedergabegerät 29, d.h. die Anzeige der Stellung des Elements 1 im metrischen System benötigt. Dementsprechend ist der Wählschalter 13 auf die Transformator zuleitung 11 gestellt. Das vom Stellung s wandler 2 erzeugte analoge Fehler signal wird über die Zuführung 9 auf den Transformator 10 gegeben. Da der Wahlschalter 13 auf die Zuführung 11 gestellt ist, verändert der

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Transformator 10 die Grosse des Fehlersignals nicht, da die Zuführung 11 mit dem l:l-Bereich des Transformators verbunden ist.

Wenn die Bewegung des Elements 1 ein Mikrometer oder mehr betrug, wird das analoge Fehlersignal zur Steuereinheit 14 geleitet, und die Steuereinheit veranlasst, dass der Rückführungszähler 20 durch einen Zählimpuls CP vom Zeitgeber 21 inkrementiert wird. Dieser Zählimpuls CP stellt in diesem Fall die Bewegung um 1 ,um dar. Ausserdem. veranlasst die Steuereinheit 14, dass ein Zählimpuls CP auf den Anzeigezähler 27 gelangt. Auf diese Weise wird eine einem Mikrometer entsprechende Inkrementierung sowohl im Rückführungszähler 20 als auch im Anzeigezähler 27 durchgeführt.

Wenn auf der anderen Seite der Benutzer die Anzeige der Verschiebung des beweglichen Elements 1 im Inch-System benötigt, muss der Wahlschalter 13 auf die Transformatorausgangsleitung 12 gestellt werden. Jn diesem Fall wird das vom Stellungswandler 2 erzeugte analoge Fehlersignal in seiner Stärke um den Faktor 1/2^54 untersetzt. Diese Abschwächung ist erforderlich, da im Inch-System eine Einheit 2, 54 mal so gross ist wie im metrischen System,

Zum Überschreiten der Schwelle der Steuereinheit 14 ist es daher nötig, dass das Element 1 sich um mindestens 1 ,um bewegt, wem der Wahlschalter 13 auf die Zuleitung 11 geschaltet ist, und dass sich das Element 1 um mindestens 2, 54 ,um bewegt, wenn der Wahlschalter 13 auf Zuleitung 12 gestellt ist. Wenn der Wahl-

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schalter 13 auf die Zuleitung 12 (Inch-System) gestellt ist, und sich das Element 1 um 2, 54 ,um (eine Einheit des Inch-Systems) bewegt, gibt die Steuereinheit 14 in Verbindung mit dem Zeitgeber 21 einen Zählimpuls auf den Anzeigezähler 27, Der Rückführungszähler 20 zählt jedoch weiterhin in metrischen Einheiten, Anstelle eines Zählimpulses CP auf die Einerdekade des Zähler zu geben, werden zwei Zählimpulse auf die Einerdekade, fünf Impulse auf die 1/10-Dekade und vier Zählimpulse auf die 1/100-Dekade gegeben. Auf diese Weise wird bei einer Bewegung von Z, S4 ,um des Elements 1 bei Wahl der Anzeige in Inch der Anzeigezähler um 1 inkrementiert, während der Rückführungs zähler um Z, 54 inkrementiert wird.

Der Inhalt des Rückführungszählers 20 wird über die Zuleitung auf den Digital-Analog-Umsetzer 4 gegeben, der die Rückführungsschleife dadurch schliesst, dass er auf den Stellungswandler 2 ein analoges Signal gibt, das den Inhalt des Zählers 20 darstellt.

Der Schnell-Langsam-Betrieb der Umsetzeinheit hängt von der Grosse des analogen Fehlersignals ab, das auf die Steuereinheit 14 gegeben wird. In der Steuereinheit 14 ist eine Schwelle vorgesehen, die da^ 100-fache der elementaren Einheitenschwelle beträgt. Wird das Element 1, während der Wahlschalter 13 auf metrischen Betrieb, d.h. auf die Zuleitung 11 geschaltet ist, um mehr als 100 _;um verschoben, so wird ein Zählimpuls CP auf die 100-Dekade des Rückführungszählers 20 und des Anzeige-

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zählers 27 gegeben. Wenn die Umsetzeinheit im Inch-Betrieb arbeitet, d_fh. wenn der Wahlschalter 13 mit der Zuleitung 12 verbunden ist, muss das Element 1 um mindestens 254 ,um bewegt werden, bevor die Umsetz einheit auf schnellen Zählbetrieb schaltet. In diesem Fall wird ein einzelner Zählimpuls auf die 100-Dekade des Anzeigezählers 27 gegeben, während der Rückführungszähler 20 zwei Impulse auf der 100-Dekade, fünf Impulse auf der 10-Dekade und vier Impulse auf der Einerdekade erhält.

Fig. 2 zeigt die innere Verschaltung des Rückführungszählers 20, des logischen Schaltungskreises 17, der Übertragungssteuerung 26, der logischen Schaltung 28 und des Anzeige zählers 27„ In Fig. 3 sind dagegen die Impulse wiedergegeben, die vom Zeitgeber 21 (Fig. 1) erzeugt werden. Diese Impulse sind CP, T1-T5 und TTR.

Die logische Schaltung 17 enthält die UND-Glieder 30-41, die von den Impulsen CP, T1-T5 und TTR vom Zeitgeber 21 , von den Impulsen A, B, C und D von der logischen Schaltung 17, von den Impulsen F und S von der Steuereinheit 14 und von den Impulsen I und M vom Wahlschalter 13 gesteuert werden.

Die logische Schaltung 17 ist mit dem fünfstufigen Rückführungszähler 20 verbunden, dessen Zählstufen den aufeinanderfolgenden Dezimal de kaden entsprechen. Wie. oben erwähnt, zählt der Rückführungszähler 20 stets in metrischen Einheiten, d.h. im hier beschriebenen Ausführungsbeispielen in Mikrometern. Die

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Dekaden 1, 10 und 100 entsprechen jeweils Einem, Zehnern und Hundertern von Mikrometern, während die Dekaden 1/10 und l/lOO Zehnteln und Hundertsteln eines Mikrometers entsprechen. Die 1/10- und l/lOO-Dekaden werden nur benutzt, wenn der Umsetzer auf Inch-Betrieb geschaltet ist. Ist die Umsetzeinheit dagegen auf metrischen Betrieb geschaltet, werden nur die drei höchstwertigen Dekaden, d.h. die Einer-, Zehner und Hunderter-Dekade belegt. Die drei höchstwertigen Zähldekaden sind mit dem Digital-Analog-Umsetzer 4 (Fig. 1) verbunden, während die vier niedrigstwertigen Zähldekaden mit der Übertrags steuerung 26 verbunden sind. Ausserdem können auf jede der Zähldekaden die Steuersignale (+, -) zum Vorwärts- oder Rückwärtszählen gegeben werden, die von der Steuereinheit 14 (Fig. 1) erzeugt werden.

Die Übertrags steuerung 26 enthält die Flip-Flops 42-45 und die UND-Glieder 46-49. Die Flip-Flops 42-45 werden gesetzt, wenn die Zähldekaden 10, 1, 1/10 oder 1/100 von Ziffer 9 auf Ziffer 0 schalten, während die UND-Glieder 46-49 so lange von den Zähldekaden 10, 1, 1/10 und 1/100 erregt werden, wie in diesen Zählern die Ziffer 9 steht. Die Aus gangs impulse A, B, C und D der Übertragssteuerung 26 werden auf die UND-Glieder 30, 33, 35 und 39 der logischen Schaltung 17 gegeben.

Die logische Schaltung 28 ist mit dem Anzeigezähler 27 verbunden, der die digitale Anzeige der analogen Verschiebung erzeugt. Im Gegensatz zum Rückführungszähler 20 zählt der Anzeigezähler 27 sowohl in metrischen als auch in Inch-Einheiten, Eine im Anzeigezähler 27 stehende Zahl kann also entweder Mikrometer oder

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. ΙΟ" Inch bedeuten, je nachdem, ob der Wahl schalter 13 (Fig. 1)

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auf metrischen oder auf Inch-Betrieb geschaltet ist. Die logische Schaltung 28 enthält die UND-Glieder 50 und 51, die mit der 100- bzw. der Einer-Dekade des Zählers 27 verbunden sind. Das UND-Glied 50, das hei schnellem Zählbetrieb erregt ist, wird von den Zählimpulsen CP, von dem Taktimpuls Tl und vom Impuls F gesteuert, der von der Steuereinheit 14 (Fig. 1) erzeugt wird. Das UND-Glied 51, das bei langsamem Zählbetrieb erregt ist, wird von den Impulsen CP, Tl und S erregt.

Zum besseren Verständnis des in Fig„ 2 wiedergegebenen Blockschaltbildes ist im folgenden die Arbeitsweise der dargestellten Schaltungen beschrieben.

Zunächst sei der Betrieb bei metrischer Anzeige beschrieben. Der Wahlschalter 13 (Fig. 1) ist auf die Zuführung 11 geschaltet, und die Zuführung 24 ist durch das Signal M erregt, das der logischen Schaltung 17 anzeigt, dass die Umsetzung in metrischen Einheiten erfolgen soll,, Das Signal M wird von den UND-Gliedern 32 und 38 der logischen Schaltung 17 aufgenommen. Wie im vorstehenden bereits beschrieben, bestimmt die Steuereinheit 14 (Fig, 1), ob das analoge Fehler signal ein er Verschiebung von mehr als 100 ,um entspricht. Im Falle, dass der Fehler geringer als 100 ,um ist, erzeugt die Steuereinheit 14 das Signal S, das anzeigt, dass das System im langsamen Umsetzmodus arbeiten soll. Am UND-Glied 38 sind daher sowohl der M- als auch der S-Eingang erregt. Auch das UND-Glied 51 der logischen Schaltung 28 erhält das Signal S.

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Die von der Steuereinheit 14 (Fig, 1) erzeugten Zählimpulse CP und Taktimpulse Tl (Fig. 3) werden sowohl auf das UND-Glied 38 der logischen Schaltung 17 als auch auf das UND-Glied 51 der logischen Schaltung 28 gegeben. Während der Dauer von Tl sind nur für die UND-Glieder 38 und 51 alle Eingänge erregt. Das UND-Glied 38 gibt einen Impuls an die Zähldekade 1 und das UND-Glied 51 erhöht die Einer-Dekade des Zählers 27 um einen Impuls, Sowohl der Rückführungszähler als auch der Anzeigezähler sind also um eine Einheit inkrementiert worden. Durch die verbleibenden Taktimpulse T2-T5 wird keines der anderen UND-Glieuer an allen Eingängen erregt.

Im folgenden sei der Betrieb des Systems im Inchnnodus beschrieben. Der Walilschalter 13 (Fig. 1) ist auf die Zuführung 12 des Transformators 10 gestellt, wodurch das nachfolgende System im Inchmodus arbeitet. Das analoge Fehlersignal wird, bevor es auf die Steuereinheit 14 gegeben wird, um den Faktor 1/2, 54 abgeschwächt. Es muss daher mindestens ein Fehler von 2, 54 ,um auftreten, bevor hinter den Schwellenelementen der Steuereinheit 14 ein Fehler auftritt. Bei einem Fehler von mindestens 2 54 ,um aktiviert die Steuereinheit 14 den schnellen Zählmodus, Jeder Fehler, der kleiner als 254 ,um und grosser als 2,54 ,um ist, veranlasst die Steuereinheit 14, den langsamen Umsetzmodus zu aktivieren. Es sei angenommen, dass das Fehlersignal eine Verschiebung von mehr als 2, 54 und weniger als 254 ,um anzeigt und

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dass das System im Inchmodus arbeitet. Vom Wählschalter 13 wird dann das Signal I erzeugt und auf die UND-Glieder 31, 34, 35, 36, 37, 39, 40 und 41 gegeben. Das den langsamen Zählmodus anzeigende Signal S, das von der Steuereinheit 14 erzeugt wird, wird auf die UND-Glieder 37, 38, 40 und 41 der logischen Schaltung und auf das UND-Glied 51 der logischen Schaltung 28 gegeben. Damit liegen an den UND-Gliedern 37, 40 und 41 sowohl das Signal S als auch das Signal I.

Währenddes Taktimpulses Tl ist das UND-Glied 51 erregt und der Zählirnpuls CP-I (Fig. 3). gelangt in die Einer-Zähldekade des Anzeigezählers 27 und zeigt dort die Verschiebung um eine Einheit an. Das UND-Glied 37 wird vom Taktimpuls T2 erregt, wodurch zwei Zählimpulse CP - 1 und CP - 2 (Fig. 3 in die Einer-Zähldekade gelangen. Das UND-Glied 40 wird von T 5 erregt, wodurch fünf Zählimpulse, CP - 1 bis CP - 5, auf die 1/10-Zähldekade gelangen, während das UND-Glied 41 von T4 erregt wird und damit CP - 1 bis CP-4 auf die l/100-Zähldekade gelangen lässt. Am Ende von T5 stehen im Rückführungszähler 20 2, 54 ,um, während im Anzeigezähler 27 eine 1 steht. Da das System auf Inch-Betrieb geschaltet ist, weiss der Be-

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nutzer, dass diese 1 1 χ 10 Inch entspricht (das sind 2, 54 ,um).

Zur Beschreibung der Übertrags steuerung 26 sei ein spezielles Zahlenbeispiel angeführt. Das System arbeite im Inchmodus (langsam) und im Rückführungs zähler 20 stehe die Zahl 197,48,

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Der Fehler ist grosser als 2,54 ,um und der Rückführungszähler springt während der Umsetztakte in der folgenden Weise:

Tl 1 9 8,5 9 Rückführungs zähler

T2 1 9 9, 6 0

T3 1 9 9,7 1

T4 19 9,8 2

T5 1 9 9,9 2

Die Zähldekade 1 hat also die zwei Zählimpulse CP - 1 und CP - 2 erhalten, die Zähldekade 1/10 hat die fünf Zählimpulse CP- 1 bis CP - 5 und die Zähldekade 1/100 hat die vier Zählimpulse CP-I bis CP - 4 erhalten. Da die Zähldekade 1/100 von Ziffer 9 auf Ziffer 0 gesprungen ist, ist das Flip-Flop 45 gesetzt und die Leitung D der Übertragssteuerung 26 aktiviert. Da in der Zähldekade 1/10 eine 9 steht und das Flip-Flop 45 gesetzt ist, ist das UND-Glied 48 aktiviert, wodurch auch die Leitung C erregt ist. In gleicher Weise ist das UND-Glied 48 erregt, da in der Zähldekade 1 eine 9 steht, ist auch das UND-Glied 47 erregt, wodurch die Leitung D ebenfalls erregt ist. Ebenso ist durch die Ziffer 9 in der Zähldekade 10 das UND-Glied 47 erregt und das UND-Glied 46 erregt die Leitung A. Auf diese Weise sind alle vier Übertragsleitungen A, B, C und D am Ende des Taktes T5 erregt. Die Leitungen A, B, C und D sind, in der gleichen Reihenfolge, mit den UND-Gliedern 30, 33, 35 und 39 verbunden. Die Zehner-Übertragsleitung TTR ist ebenfalls mit diesen UND-Gliedern verbunden, so dass beim Auftreten der TTR-Impulse nach dem Takt T5 (Fig. 3) die UND-Glieder 30, 33, 35 und 39 den Zählimpuls CP - 6 auf die

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Zähldekaden 100, 10, 1 und 1/10 geben, wodurch der Rückführungszähler 20 in der folgenden Weise springt:

T5 1 9 9,9 2 Rückführungszähler

TTR 2 0 0,0 2

Damit ist der Urasetzungszyklus beendet und der Inhalt der Zähldekaden 100 bis 1 wird vom Digital-Analog-Umsetzer 4 (Fig, I) gelesen, und die Flip»Flops 42 bis 45 erhalten vom Oszillator 30 (Fig. 1) einen Rucks tellimpuls.

Wenn dann noch ein Fehler besteht, wird ein weiterer Umsetzzyklus ausgeführt:

Rückführung s zähler

	2	O	O, C	4
Tl	2	O	) 2	5
T2	2	O	1,13	6
Τ3	2	O	2,2	6
Τ4	2	O	2,3
Τ5	2	O	2,4
2„5

Da keine der Zähldekaden der Zähler von 9 auf 0 springt und da in keiner der Zähldekaden eine 9 steht, ist keine der Leitungen A, B C oder D am Ende der Periode T5 erregt und bleibt daher der Zehner. Übertrags impuls TTR ohne Wirkung auf die Inhalte der Zähler,,

Wenn die Umsetzeinheit auf metrischen Betrieb geschaltet ist und ein Fehler signal, das einer Verschiebung von mehr als 100 ,um entspricht, erzeugt wird, erregt die Steuereinheit 14 die Leitung F und veranlasst damit das Umschalten in den schneEen Betriebsmodus. In gleicher Weise wird atii den schnellen Betriebsmodus umgeschaltet, wenn das System auf den Inch^Beffeich geschaltet

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-4 ist und ein Fehler vorliegt, der grosser als 254 ,um (100 χ 10 Inch) ist. Wenn das System im schnellen Betriebsmodus und im metrischen Arbeitsbereich vorliegt, erhält das UND-Glied 32 zusammen mit Tl und CP sowohl das Signal M als auch das Signal F, während das UND-Glied 50 der logischen Schaltung F, Tl und CP erhält. Auf diese Weise erhalten die Hunderter-Zähldekaden sowohl des Rückfülirungszählers als auch des Anzeigezählers einen einzelnen Zählimpuls CP - 1, der eine Verschiebung von 100 ,um anzeigt.

Befindet sich das System im schnellen Arbeitsmodu und im Inch-Bereich, so erhält der Anzeigezähler 27 wiederum einen einzelnen Zählimpuls CP - 1 in der Hunderter- Zähl —dekade, 'wodurch eine

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Verschiebung von 100 χ 10 Inch (254 ,um) angezeigt wird. Die Zähldekade 100 erhält die Zählimpulse CP - 1 und CP - 2 über das UND-Glied 31. Die Zähldekade 10 erhält CP - 1 bis CP - ~ über das UND-Glied 34 und die Zähldekade 1 erhält CP - 1 bis CP - 4 vom UND-Glied 36. Der R uckführungs zähler 20 zeigt so das Zählen von 2*^4 ,um am Ende des Zählzyklus an, während der Anzeigezähler 27 einen Zählbetrag von 100 (entsprechend 100 χ 10" Inch) anzeigt.

Das System zählt rückwärts, wenn die Steuereinheit anzeigt, dass ein negativer" Fehler vorliegt.

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BAD ORIGINAL

Die Ausgänge 18 und 19 der Steuereinheit 14 (Fig., I) legen fest, ob die Rückführungs- und Anzeigezähler vorwärts oder rückwärts zählen sollen. Die Flip-Flops 42 bis 45 (Fig. 2) der Übertragssteuerung werden gesetzt, wenn der Zählbetrag irgendeiner Zähldekade von 0 auf 9 springt. Durch das Zählen in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung kann die Umsetzeinheit auch analoge Bewegungen verfolgen.

.In Fig. 4 ist die Steuereinheit 14 von Fig. 1 im Detail wiedergegeben. Diese Steuereinheit entspricht der in der Offenlegungsschrift 1 498 173 offenbarten Steuereinheit, so dass die folgende Beschreibung kurzer gefasst werden kann.

Die Steuereinheit 14 der Fig. 4 enthält eine Schwellenschaltung 55, die entscheidet, ob die Fehler spannung auf der Zuleitung 56 hinreichend gross ist, um die Zähler des Umsetzers zu verstellen. Die Schwelle 55 wird dabei so festgelegt, dass die Felilerspannung zumindest einer Verschiebung um 1 ,um entspricht, wenn der "Wählschalter auf den metrischen Bereich gestellt ist. Wenn der Wahlschalter 13 (Fig„ 1) auf den Inch-Bereich geschaltet ist, ist eine Bewegung von 2, 54 ,um erforderlich, um auf der Leitung 56 ein Fehlersignal zu erzeugen, das die Schwelle 55 überschreiten kann.

Die Trennschaltung 56 trennt die positiven Halbwellen von den negativen Halbwellen des Fehlersignals in der Zuleitung 56 in an sich bekannter Weise, Mit Hilfe der Trennschaltung 56 kann

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bestimmt werden, ob das Fehlersignal positiv oder negativ ist. Die Schwelle 58 bestimmt, ob die Urnsetzeinheit im schnellen oder im langsamen Betriebsmodus arbeiten soll. Die Schwellenhöhe der Schwelle 58 ist 100 mal grosser als die Höhe der Schwelle 55, Im metrischen System ist ein Fehler von 100 ,um notwendig, um die Schwelle 58 zu überwinden, während im Inch-Bereich ein Fehler von 254 ,um erforderlich ist.

Die Leitung 65 führt den zur Zeitrasterung erforderlichen Impuls R zu den UND-Gliedern 59 bis 64, Wenn ein Signal über die Schwelle 55 gelangt ist, ist das UND-Glied 64 erregt und setzt das Flip-Flop 68, wodurch am Ausgang 69 ein Signal erzeugt wird. Wenn die Schwelle 55 nicht überschritten wird, ist das UND-Glied 63 erregt, wodurch das Flip-Flop 68 zurückgestellt wird, so dass am Ausgang 69 kein Ausgangs signal auftritt. Während der Dauer, während der der Impuls R auf der Leitung 65 liegt, ist, wenn das Zähiersignal auf der Leitung 56 positiv ist, das UND-Glied 61 in der Lage, am Ausgang 70 des Flip-Flops 67 ein Signal zu erzeugen. Wenn dagegen der Fehler negativ ist, erzeugen das UND-Glied 62 und das Flip-Flop 67 ein Signal am Ausgang 71 des Flip-Flops 67, Wenn die Leitung 69 aktiviert ist und dadurch einen Fehler anzeigt, und auch die Leitung 70 aktiviert ist_a wodurch ein positiver Fehler angezeigt wird, entsteht über das UND-Glied 62 auf der Leitung 18 ein Signal, Wenn dagegen in den Leitungen 69 und 71 ein Signal auffcritt, tritt durch das UND-Glied 73 ein Signal in der Leitung 19 auf» Wie in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 im vorstehenden beschrieben, steuern die Zuleitungen 18 und 19 die Zählrichtung der Zähler der Umsetzeinheit,

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Wenn das Fehler signal gross genug ist, um die Schwelle 58 zu überwinden, wird das UND-Glied 56 aktiviert, wodurch das Flip-Flop 66 in die Lage versetzt wirdj auf der Leitung 15 ein Signal zu erzeugen. Wenn die Schwelle 58 nicht überwunden wird, wird die Leitung 16 aktiviert. Die Leitungen 15 und 16 bestimmen, ob die Umsetzeinheit im schnellen oder im langsannen Zählbereich arbeiten soll, wie das ebenfalls vorstehend beschrieben wurde.

Die vorstehend beschriebene Umsetzeinheit arbeitet mit zwei Masseinheiten, nämlich mit metrischer und mit Inch-Anzeige. Es ist dabei selbstverständlich, dass zum. Offenbarungsbereich der Erfindung auch die Umschaltung und Anzeige in vollkommen anderen Masseinheiten gehört,, Durch einfache Veränderung der Ausgarigsanschlüsse des Transformators 10 (Fig„ 1) und Änderung der Taktgeber signale in der logischen Schaltung 17 können beliebige Sätze von Anzeigemasseinheiten eingestellt werden", Auch die Möglichkeit zum Ums ehalten zwischen mehr als zv/ei Masseinheiten kann durch eine einfache Erweiterung des beschriebenen Ausführungsbeispiels erreicht werden.

Ausserdem kann die Umsetztechnik gemäss der Erfindung sowohl zum Messen analoger elektrischer als auch zum Messen analoger mechanischer Grossen benutzt werden,,

Es sei ferner darauf hinge wies en_s dass der Rückfüh rungs zähl er so ausgelegt werden kaniij, dass er stets in Einzelschritten zählt, während der Anzeigezähler durch eine einfache Änderung der logischen Schaltung und der Schaltung des Zeitgebers in den ver-

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schiedensten Weisen inkrementiert werden kann. Beispielsweise kann der Rückführungszähler im metrischen System stets in Einer-Stufen zählen, während der Anzeigezähler in Fünfer-Stufen zählt, so dass die Darstellung der tatsächlichen Verschiebung im Maßstab 5;1 erfolgt.

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Claims

Patentansprüche :

l-ZAnalog-Digital-Umsetzeinheit zur digitalen Anzeige analoger Stellgrössen in verschiedenen Masseinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit eine Auswählvorrichtung zum Auswählen einer von zwei Masseinheiten enthält, dass sie einen ersten Zähler zur Wiedergabe der Stellgrösse nur in der ersten der beiden Masseinheiten enthält, dass sie einen zweiten Zähler zur Wiedergabe der Stellgrösse in Abhängigkeit vom Zustand der Auswählvorrichtung in einer oder der anderen der beiden Masseinheiten enthält, dass sie einen Digital-Analog-Umsetzer zum Umsetzen des Inhaltes des ersten Zählers in ein analoges Signal enthält, dass sie einen mit dem Digital-Analog-Umsetzer zusammengeschalteten Komparator zum Vergleich dieses analogen Signals mit der analogen Stellgrösse enthält, wobei die Auswählvorrichtung von dem Komparator angesteuert wird, und dass sie eine zwischen die Zähler und die Auswählvorrichtung geschaltete Einheit zum Inkrementieren der beiden Zähler enthält.
2. Umsetzeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit zum Inkrementieren der beiden Zähler eine Vorrichtung zum Inkrementieren entweder der oberen oder der unteren Dekaden der Zähler enthält, je nach der Grosse der Differenz zwischen der analogen Stellgrösse und dem analogen Signal,

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3. Umsetzeinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor den Zählern Schwellenschaltungen angebracht sind, die ein vom Komparator erzeugtes Fehler« signal nur passieren lassen, wenn die ihm entsprechende Verschiebung mindestens eine Masseinheit beträgt und die das System auf einen schnelleren Zählbereich umschalten, wenn dieses Fehlersignal einer analogen Verschiebung entspricht, die mindestens einem vorgegebenen Vielfachen der Masseinheit entspricht,
4. Umsetzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Trennschaltung enthält, die positive und negative Fehlersignale voneinander trennt, die Zähler dadurch zum Vorwärts- oder Rückwärtszählen veranlasst und so eine analoge Bewegung wiederzugeben vermag.
5. Umsetzeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Zeitgeber, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zeitgebertakt zwei Phasen festlegt, von denen die erste das Setzen der Zähldekaden des ersten Zählers und die Übertragung der Zähl impulse auf den zweiten Zähler steuert, während die zweite Phase die Korrektur der Inhalte jeder Zähldekade des ersten Zählers auf der Grundlage der Überträge, die während der ersten Phase erzeugt und ge speichert worden sind, und der Inhalte der Zähldekaden steuert.

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