DE2030991B2

DE2030991B2 -

Info

Publication number: DE2030991B2
Application number: DE2030991A
Authority: DE
Inventors: Elia Banchette Baratto; Luciano Dr.-Ing. Ivrea Lauro; Piero Dr.-Ing. Ivrea Pomella
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: 1979-04-19
Also published as: JPS5124893B1; US3696398A; DE2030991C3; GB1258736A; DE2030991A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Analog-Digital-Meßwandler zur digitalen Anzeige einer analogen Stellgröße gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein bekannter Meßwandler dieser Art (DE-OS 14 98 173) dient ausschließlich der Anzeige von Positionen in digitaler Form, während es sich bei der Erfindung allgemein um die digitale Anzeige analoger Stellgrößen handelt. Gemeinsam ist beiden Vorrichtungen, daß der Inhalt eines Zählers wieder in ein analoges Signal umgewandelt wird, wobei eine Änderung des Zählerstandes — und damit der digitalen Anzeige — erfolgt, wenn eine Abweichung zwischen der analogen Stellgröße und dem in ein analoges Signal umgewandelten Zählerstand auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Anzeige in unterschiedlichen Maßeinheiten sich ergebenden unterschiedlichen Zählerstände durch geeignete Maßnahmen wieder auszugleichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Patentanspruch 1 angegebenen Mittel vorgeschlagen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Analog-Digita'-Meßwandlers gemäß der Erfindung,

F i g. 2 die beiden Zähler mit den zugehörigen Steuerschaltungen,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm und

F i g. 4 interne Elemente der Steuereinheit.

Als bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 1 ein Analog-Digital-Meßwandler wiedergegeben, der die Stellung des 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 in der US-PS 27 99 835 beschriebenen gleichen kann, erhält ein analoges Rückführungssignal vom Digital-Analog-Meßwandler 4, das die in den Zählern der Umsetzeinheit stehenden Größen 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, 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 μπι=10-⁴ Cm=(V^M)X 10-* Inch bzw. ΙΟ-⁴ Inch=£54 μπί ist, ist die Maßeinheit im Inch-System (10~⁴ Inch) Z54mal 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 Anzapfung 11 geschaltet, die das unveränderte analoge Fehlersignal führt, die diese Anzapfung 11 an einen 1 :1-Transformator angeschlossen ist. Wenn der Benutzer jedoch die Stellung des Elements 1 bzw. 3 im Inch-SystCiA (d.h. 10-⁴ Inch) benötigt, muß der Wahlschalter 13 auf die Anzapfung 12 geschaltet werden, die das analoge Fehlersignal in einer um den Faktor ¹Z₂M verfeinerten Amplitude führt Der Wahlschalter 13, der selbstverständlich auch ein elektroni- scher Schalter beliebiger Bauart sein kann, ist an die Steuereinheit 14 angeschlossen, die der in der DE-OS 14 98173 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-Meßwandler 4 und die Rücksetzvorrichtung der Übertragssteuerung 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. JO

Die Ausgänge 15 und 16 der Steuereinheit 14 sind mit der logischen Schaltung 17 verbunden. Die Ausgänge 13 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 J"> soll, während die Ausgänge 18 und 19 bestimmen, ob der Zähler 20 vorwärts oder rückwärts zählen soll.

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 7*1 — 7"5 und mit Zehnerübertragimpulsen 777? (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 (Anzapfung 12) oder auf metrischen Betrieb (Anzapfung 11) Signale in den Zuleitungen 23 w bzw. 24 zu erzeugen.

Die logische Schaltung 17 ist mit dem Zähler 20 verbunden, der beispielsweise fünf Dezimaldekaden enthalten kann. Diese Dekaden können beispielsweise 100, 10, 1, Vio und Vioo Mikrometern entsprechen. Der v> Zähler 20 zählt, wie aus dem Blockschaltbild Fi g. 1 zu entnehmen ist, stets im metrischen System. Die drei höchstwertigen Dekaden des Zählers 20 cind über die Zuführung 25 an den Digital-Analog-Meßwandler 4 angeschlossen. w)

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 Zähler 27 verbunden. Die Vorwärts-Rückwärts-Steuerungen (Zuführungen

18 und !9) sind direkt mit dem Zähler 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 Zähler 27 über die logische Schaltung 28 die Zählimpulse CP und die Taktimpulse Ti, die beide vom Zeitgeber 21 ausgegeben werden. Der Zähler 27 ist seinerseits mit einer Wiedergabeeinheit 29 verbunden, die in irgendeiner beliebigen der bekannten Ausführungsformen vorliegen kann.

Im folgenden ist das in F i g. 1 beschriebene Ausführungsbeispiel der Umsetzeinheit näher beschrieben. Wie vorstehend erwähnt, kann die Umsetzeinheit des Ausführungsbeispiels von F i g. 1 die analoge Bewegung des Elements 1 in eines der beiden digitalen Formate Mikrometer (IO-⁶ m) oder IO-⁴ Inch umsetzen, wobei 1 χ IO-⁴ Inch=2£4 um ist In der folgenden Beschreibung entspricht damit eine Einheit des Inch-Systems 2^4 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 Wahlschalter 13 auf die Transformatoranzapfung 11 gestellt Das vom Stellungswandler 2 erzeugte analoge Fehlersignal wird über die Zuführung 9 auf den Transformator 10 gegeben. Da der Wahlschalter 13 auf die Anzapfung 11 gestellt ist verändert der Transformator 10 die Größe des Fehlersignals nicht da die Anzapfung U mit dem 1 :1-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 Zähler 20 durch einen Zählimpuls CP vom Zeitgeber 21 inkrementiert wird. Dieser Zählimpuls CP stellt in diesem Fall die Bewegung um 1 μιη dar. Außerdem veranlaßt die Steuereinheit 14, daß ein Zählimpuls CP auf den Zähler 27 gelangt. Auf diese Weise wird eine einem Mikrometer entsprechende Inkrementierung sowohl im Zähler 20 als auch im Zähler 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. In diesem Fall wird das vom Stellungswandler 2 erzeugte analoge Fehlersignal in seiner Stärke um den Faktor V234 untersetzt Diese Abschwächung ist erforderlich, da im Inch-System eine Einheit 2,54mal so groß ist wie im metrischen System.

Zum Überschreiten der Schwelle der Steuereinheit 14 ist es daher nötig, daß das Element I sich um mindestens 1 pm bewegt, wenn der Wahlschalter 13 auf die Anzapfung U geschaltet ist, und daß sich das Element 1 um mindestens 2,54 μιυ bewegt, wenn der Wahlschalter 13 auf Anzapfung 12 gestellt ist. Wenn der Wahlschalter 13 auf die Anzapfung 12 (Inch-System) gestellt ist, und sich das Element 1 um 2,54 μπι (eine Einheit des Inch-Systems) bewegt, gibt die Steuereinheit 14 in Verbindung mit dem Zeitgeber 21 einen Zählimpuls auf den Zähler 27. Der Zähler 20 zählt jedoch weiterhin in metrischen Einheiten. Anstelle eines Zählimpulses CP auf die Einerdekade des Zählers zu geben, werden zwei Zählimpulse auf die Einerdekade, fünf Impulse auf die Vin-Dekade und vier Zählimpulse auf die Vioo-Dekade gegeben. Auf diese Weise wird bei einer Bewegung von 2,54 pm des Elements 1 bei Wahl der Anzeige in Inch der Anzeigezähler um 1 inkrementiert, während der Rückführungszähler um 2,54 inkrementiert wird.

Der Inhalt des Zählers 20 wird über die Zuleitung 25

auf den Digital-Analog-MeBwandler 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 Größe des analogen Fehlersignals ab, das auf die Steuereinheit 14 gegeben wird. In der Steuereinheit 14 ist eine Schwelle vorgesehen, die das lOOfache der elementaren Einheitenschwelle beträgt. Wird das Element 1, während der Wahlschalter 13 auf metrischen Betrieb, d. h. auf die Anzapfung 11 geschaltet ist, um mehr als 100 μηι verschoben, so wird ein Zählimpuls CP auf die 100-Dekade des Zählers 20 und des Zählers 27 gegeben. Wenn die Umsetzeinheit im Inch-Betrieb arbeitet, d. h. wenn der Wahlschalter 13 '5 mit der Anzapfung 12 verbunden ist muß das Element 1 um mindestens 254 μΐη bewegt werden, bevor die Umsetzeinheit auf schnellen Zählbetrieb schaltet. In diesem Fall wird ein einzelner Zählimpuls auf die 100-Dekade des Zählers 27 gegeben, während der Zähler 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 Zählers 20, des logischen Schaltungskreises 17, der Übertragungssteuerung 26, der logischen Schaltung 28 und des Zählers 27. In Fig.3 sind dagegen die impulse wiedergegeben, die vom Zeitgeber 21 (Fig. 1) erzeugt werden. Diese Impulse sind CP, Ti-TS und 7ΤΛ

Die logische Schaltung 17 enthält die UND-Glieder 30-41, die von den Impulsen CP, TX-T5 und TTR vom Zeitgeber 21, von den Impulsen A, B, Cund D von der logischen Schaltung 17, von den Impulsen Fund 5 von der Steuereinheit 14 und von den Impulsen /und M vom Wahlschalter 13 gesteuert werden.

Die logische Schaltung 17 ist mit dem fünfstufigen Zähler 20 verbunden, dessen Zählstufen den aufeinanderfolgenden Dezimaldekaden entsprechen. Wie oben erwähnt, zählt der Zähler 20 stets in metrischen Einheiten, d. h. in hier beschriebenen Ausführungsbei- ⁴" spielen in Mikrometern. Die Dekaden 1, 10 und 100 entsprechen jeweils Einern, Zehnern und Hundertern von Mikrometern, während die Dekaden Vio und V100 Zehnteln und Hundertsteln eines Mikrometers entsprechen. Die Vio- und Vioo-Dekaden werden nur benutzt. «5 wenn der Umsetzer auf Inch-Betrieb geschaltet ist. Ist die Umsetzeinheit dagegen auf metrischen Beirieb 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-Meßwandler 4 (F i g. 1) verbunden, während die vier niedrigstwertigen Zähldekaden mit der Übertragssteuerung 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 Übertragssteuerung 26 enthält die Flip-Flops 42—45 und die UND-Glieder 46—49. Die Flip-Flops 42—45 werden gesetzt wenn die Zähldekaden 10,1,¹Ao oder Ά00 von Ziffer 9 auf Ziffer 0 schalten, während die UND-Glieder 46—49 so lange von den Zähldekaden 10, 1, 'Ao und Ά00 erregt werden, wie in diesen Zählern die Ziffer 9 steht Die Ausgangsimpulse 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 Zähler 27 verbunden, der die digitale Anzeige der analogen Verschiebung erzeugt. Im Gegensatz zum Zähler 20 zählt der Zähler 27 sowohl in metrischen als auch in Inch-Einheilen. Eine im Zähler 27 stehende Zahl kann also entweder Mikrometer oder 10~⁴ Inch bedeuten, je nachdem, ob der Wahlschalter 13 (Fig. 1) 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 bei schnellem Zählbetrieb erregt ist, wird von den Zählimpulsen CP, von dem Taktimpuls Ti und vom Impuls Fgesteuert, der von der Steuereinheit 14 (F i g. 1) erzeugt wird. Das UND-Glied 51, das bei langsamem Zählbetrieb erregt ist wird von den Impulsen CP, Ti und Serregt

Zum besseren Verständnis des in F i g. 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 Anzapfung 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 Fehlersignal einer Verschiebung von mehr als 100 μπι entspricht. Im Falle, daß der Fehler geringer als 100 μτη 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.

Die von der Steuereinheit 14 (Fig. 1) erzeugten Zählimpulse CP und Taktimpulse Ti (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 Ti sind nur für die UN D-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 Γ2-7 5 wird keines der anderen UND-Glieder an allen Eingängen erregt

Im folgenden sei der Betrieb des Systems im Inchmodus beschrieben. Der Wahlschalter 13 (Fig. 1] ist auf die Anzapfung 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 V₂^ abgeschwächt. Es muß daher mindestens ein Fehler von 2^4 μΐπ auftreten, bevor hinter den Schwellenelementen der Steuereinheit 14 ein Fehler auftritt Bei einem Fehler von mindestens 254 μπι aktiviert die Steuereinheit 14 den schnellen Zählmodus. Jeder Fehler, dei kleiner als 254 μηι und größer als 2*A μπι ist veranlaß! die Steuereinheit 14, den langsamen Umsetzmodus zi aktivieren. Es sei angenommen, daß das Fehlersigna eine Verschiebung von mehr als 2^4 und weniger al« 254 μπι anzeigt und daß das System im Inchmodui arbeitet Vom Wählschalter 13 wird dann das Signal , erzeugt und auf die UND-Glieder 31,34, 35,36,37,39 40 und 41 gegeben. Das den langsamen Zählmodu« anzeigende Signal S, das von der Steuereinheit U erzeugt wird, wird auf die UND-Glieder 37,38,40 unc

41 der logischen Schaltung 17 und auf das UND-Glied 51 der logischen Schaltung 28 gegeben. Damit liegen an den UND-Gliedern37,40und41 sowohl das Signal SaIs auch das Signal /.

Während des Taktimpulses 7"! ist das UND-Glied 51 erregt und der Zählimpuls CP-1 (F i g. 3) gelangt in die Einer-Zähldekade des Zählers 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 7"5 erregt, wodurch fünf Zählimpulse, Cf-I bis CP-5, auf die Vio-Zähldekade gelangen, während das UND-Glied 41 von TA erregt wird und damit CPl bis CP-4 auf die '/loo-Zähldekade gelangen läßt. Am Ende von TS stehen im Zähler 20 2,54 μπι, während im Zähler 27 eine 1 steht. Da das System auf Inch-Betrieb geschaltet ist, weiß der Benutzer, daß diese 1 1 χ 10-⁴ Inch entspricht (das sind 2,54 μπι).

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

Der Fehler ist größer als 2,54 μηι und der Zähler springt während der Umsetztakte in der folgenden Weise:

Zähler

30

Die Zähldekade 1 hat also die zwei Zählimpulse CP1 und CP2 erhalten, die Zähldekade V10 hat die fünf Zählimpulse CP-I bis CP-5 und die Zähldekade Vioo hat die vier Zählimpulse CP-I bis CP-4 erhalten. Da die Zähldekade '/ioo 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 ^!/io 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, Cund Dam Ende des Taktes 7"5 erregt. Die Leitungen A. B, Cund D sind, so in der gleichen Reihenfolge, mit den UND-Gliedern 30, 33, 35 und 39 verbunden. Die Zehner-Übertragsleitung 7TK ist ebenfalls mit diesen UND-Gliedern verbunden, so daß beim Auftreten der 777Mmpulse nach dem Takt 7"5 (Fig.3) die UND-Glieder 30, 33, 35 und 39 den Zählimpuls CP-6 auf die Zähldekaden 100,10,1 und V10 geben, wodurch der Zähler 20 in der folgenden Weise springt:

Ti	198,59
TI	199,60
T3	199,71
Γ4	199,82
TS	199,92

T 5 19932
TTR 200.02

Zähler

60

Damit ist der Umsetzungszyklus beendet und der Inhalt der Zähldekaden 100 bis 1 wird vom Digital-Analog-Meßwandler 4 (Fig. 1) gelesen, und die Flip-Flops 42 bis 45 erhalten vom Oszillator 30 (Fig. 1) einen Rückstellimpuls.

Wenn dann noch ein Fehler besteht, wird ein weiterer

Umsetzzyklus ausgeführt:

200,02 Zähler
TX 201,13
T2 202,24
T3 202,35
Γ4 202,46
T5 202,56

Da keine der Zähldekaden der Zähler von 9 auf 0 springt und da in keiner der Zähidekaden eine 9 steht, ist keine der Leitungen A, B, Coder Dam Ende der Periode TS erregt und bleibt daher der Zehner-Übertragsimpuls 7TR ohne Wirkung auf die Inhalte der Zähler.

Wenn die Umsetzeinheit auf metrischen Betrieb geschaltet ist und ein Fehlersignal, das einer Verschiebung von mehr als 100 μπι entspricht erzeugt wird, erregt die Steuereinheit 14 die Leitung Fund veranlaßt damit das Umschalten in den schnellen Betriebsmodus. In gleicher Weise wird auf den schnellen Betriebsmodus umgeschaltet, wenn das System auf den Inch-Bereich geschaltet ist und ein Fehler vorliegt, der größer als 254 μπι (10Ox 10-« Inch) ist. Wenn das System im schnellen Betriebsmodus und im metrischen Arbeitsbereich vorliegt, erhält das UND-Glied 32 zusammen mit TX und CPsowohl das Signal Mals auch das Signal F, während das UND-Glied 50 der logischen Schaltung 28 F, Ti und CP erhält. Auf diese Weise erhalten die Hunderter-Zähldekaden sowohl des Rückführungszählers als auch des Anzeigezählers einen einzelnen Zählimpuls CP-I, der eine Verschiebung von 100 μηι anzeigt.

Befindet sich das System im schnellen Arbeitsmodus und im Inch-Bereich, so erhält der Zähler 27 wiederum einen einzelnen Zählimpuls CP-I in der Hunderter-Zähldekade, wodurch eine Verschiebung von 100 χ 10~⁴ Inch (254 μπι) angezeigt wird. Die Zähldekade 100 erhält die Zählimpulse CP-I und CP-2 über das UND-Glied 31. Die Zähldekade 10 erhält CP-I bis CP-5 über das UND-Glied 34 und die Zähldekade 1 erhält CPl bis CP-4 vom UND-Glied 36. Der Zähler 20 zeigt so das Zählen von 254 μπι am Ende des Zählzyklus an, während der Zähler 27 einen Zählbetrag von 100 (entsprechend 10Ox IO-⁴ lnch)anzeigt

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

Die Ausgänge 18 und 19 der Steuereinheit 14 (F i g. 1) 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 F i g. 4 ist die Steuereinheit 14 von F i g. 1 im Detail wiedergegeben. Diese Steuereinheit entspricht der in der DE-OS 14 98 173 offenbarten Steuereinheit, so daß die folgende Beschreibung kürzer gefaßt werden kann.

Die Steuereinheit 14 der Fig.4 enthält eine Schwellenwertschaltung 55, die entscheidet, ob die Fehlerspannung auf der Trennschaltung 56 hinreichend groß ist, um die Zähler des Umsetzers zu verstellen. Die Schwellenwertschaltung 55 wird dabei so festgelegt, daß die Fehlerspannung zumindest einer Verschiebung um 1 μπι 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 2M μπι erforderlich, um auf der Trennschaltung 56 ein Fehlersignal zu erzeugen, das die

Schwellenwertschaltung 55 überschreiten kann.

Die Trennschaltung 56 trennt die positiven Halbwellen von den negativen HalbwelSen des Fehlersignals in der Trennschaltung 56 in an sich bekannter Weise. Mit Hilfe der Trennschaltung 56 kann bestimmt werden, ob das Fehlersignal positiv oder negativ ist. Die Schwellenwertschaltung 58 bestimmt, ob die Umsetzeinheit im schnellen oder im langsamen Betriebsmodus arbeiten soll. Die Schwellenhöhe der Schwellenwertschaltung 58 ist lOOmal größer als die Höhe der Schwellenwertschaltung 55. Im metrischen System ist ein Fehler von 100 μιτι notwendig, um die Schwellenwertschaltung 58 zu überwinden, während im Inch-Bereich ein Fehler von 254 μηι erforderlich ist.

Die Leitung 65 führt den zur Zeitrasterung erforderlichen Impuls R zu den UND-Gliedern 59 bis 64. Wenn ein Signal über die Schwellenwertschaltung 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 Schwellenwertschaltung 55 nicht überschritten wird, ist das UND-Glied 63 erregt, wodurch das Flip-Flop 68 zurückgestellt wird, so daß am Ausgang 69 kein Ausgangssignal auftritt. Während der Dauer, während der der Impuls R auf der Leitung 65 liegt, ist, wenn das Zählersignal auf der Trennschaltung 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, wodurch ein positiver Febier angezeigt wird, entsteht über das UND-Glied 62 auf der Leitung 18 ein Signal. Wenn dagegen in den Leitungen 69 und 71 ein Signal auftritt, tritt durch das UND-Glied 73 ein Signal in der Leitung 19 auf. Wie in Verbindung mit den F i g. 1 und 2 im vorstehenden beschrieben, steuern die Zuleitungen 18 und 19 die Zählrichtung der Zähler der Umsetzeinheit.

Wenn das Fehlersignal groß genug ist, um die Schwellenwertschaltung 58 zu überwinden, wird das UND-Glied 56 aktiviert, wodurch das Flip-Flop 66 in die Lage versetzt wird, auf der Leitung 15 ein Signal zu erzeugen. Wenn die Schwellenwertschaltung 58 überwunden wird, wird die Leitung 16 aktiviert. Die Leitungen 15 und 16 bestimmen, ob die Umsetzeinheit im schnellen oder im langsamen Zählbereidh arbeiten

ίο 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 Ausgangsanschlüsse des Transformators 10 (F i g. 1) und Änderung der Taktgebersignale in der logischen Schaltung 17 können beliebige Sätze von Anzeigemaßeinheiten eingestellt werden. Auch die Möglichkeit zum Umschalten zwischen mehr als zwei 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 Größen benutzt werden.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Rückführungszähler so ausgelegt werden kann, daß er stets in Einzelschritten zählt, während der Anzeigezähler durch eine einfache Änderung der logischen Schaltung und der Schaltung des Zeitgebers in den verschiedensten 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

L Analog-Digital-Meßwandler zur digitalen Anzeige einer analogen Stellgröße für eine Vorrichtung, bei der die Differenz zwischen der Stellgröße und dem in einem Zähler gespeicherten Wert eine Veränderung der Anzeige bewirkt, wobei ein Digital-Analog-Umsetzer zum Umformen des Inhalts des Zählers in ein analoges Signal und ein mit <o diesem verbundener, in einem Stellgrößenwandler enthaltener (Comparator zum Vergleich des analogen Signals mit der Stellgröße zwecks Erzeugung der Differenz vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale: '⁵

a) zwischen dem Stellgrößenwandler (2) und dem digitalen Zähler (27) wird ein Transformator (10) mit Anzapfungen mit im Verhältnis der verschiedenen Maßeinheiten bemessenen, unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen verwendet;

b) jeweils eine der Anzapfungen (11, 12) des Transformators (10) ist über einen Wählschalter (13) und eine Steuereinheit (14) mit dem Eingang des Zählers (27) verbunden.
2. Analog-Digital-Meßwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Festhalten der anzuzeigenden Größe und zum Festhalten der dem in dem Stellgrößenwandler (2) enthaltenen Komparator zuzuführenden Größe zwei getrennte digitale Zähler (20, 27) verwendet werden, von denen der eine Zähler (27) zum Festhalten des anzuzeigenden Ergebnisses im Verhältnis der unterschiedlichen Maßeinheiten inkrementierbar ist, während der andere Zähler (20) zum Festhalten der Stellgröße in nur einer der Maßeinheiten dient.
3. Analog-Digital-Meßwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einheit zum Inkrementieren der beiden Zähler (20, 27) eine Vorrichtung zum Inkrementieren entweder der oberen oder der unteren Dekaden der Zähler (20,27) enthält, je nach der Größe der Differenz zwischen der analogen Stellgröße und dem analogen Signal.
4. Analog-Digital-Meßwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Eingängen der Zähler (20, 27) jeweils Schwellenwertschaltungen (55, 58) vorgeschaltet sind, die ein vom Komparator (Stellgrößenwandler

2) erzeugtes Fehlersignal nur passieren lassen, wenn die diesem entsprechende Veränderung mindestens ^5I) eine Maßeinheit beträgt und die das System auf einen schnelleren Zählbetrieb umschalten, wenn dieses Fehlersignal einer analogen Veränderung entspricht, die mindestens einem vorgegebenen Vielfachen der Maßeinheit entspricht.
5. Analog-Digital-Meßwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennschaltung (56) vorgesehen ist, die positive und negative Fehlersignale voneinander trennt und die Zähler (20, 27) dadurch zum Vorwärts- oder Rückwärtszählen veranlaßt, so daß ein analoger Vorgang dargestellt werden kann.
6. Analog-Digital-Meßwandler nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Zeitgeber, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeitgebertakt zwei Phasen aufweist, von denen die erste das Setzen der Zähldekaden des ersten Zählers (27) und die Übertragung der Zählimpulse auf den zweiten Zähler (20) steuert, während die zweite Phase die Korrektur der Inhalte jeder Zähldekade des ersten Zählers (27) auf der Grundlage der Oberträge, die während der ersten Phase erzeugt und gespeichert worden sind, und der Inhalte der Zähldekaden steuert