DE2204896A1 - Rechenverstarker - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale elektronische Rechenanlage, bei welcher einer
zu messenden Punktion F (x) im Gleichlauf nachgeführt
wird eine Messfunktion F (y), wobei die Funktion F (y) dazu dient, die andere Funktion F (x) zu
messen.
Von der Anmelderin wurde bereits ein System vorgeschlagen, in welchem eine Funktion durch eine andere
Funktion gemessen wird» Bei diesem System erzeugt ein digitaler Sinus-Kosinus-Generator (DSCG) ein
elektrisches Signal F (y), welches ins Gleichlauf
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nachgeführt wird, und somit ein Maß darstellt für einen Weg oder eine Stellung F (x) eines Lagenmeßtransformators.
Bei diesem Rechen- und Anzeigesystem eilt das elektrische Signal F (y) der Lagenmessung
F (x) nach, außer wenn das Fehlersignal des Lagenmeßtransformators
gering ist· Diese Nacheilung bedeutet, daß F (y) einen Positionsfehler in Bezug auf F (x)
aufweist. Das vorerwähnte System mißt die Lagen auf digitaler Basis, wo jede digitale Einheit (bit) eine
Meßeinheit darstellt (beispielsweise entspricht ein bit einer Strecke von 0,0025 mm). Dieses Mf»ß- und Rechensystem
weist keinen Positionsfehler auf, d.h., die Anzeige ist gleich mit der gemessenen Lage, wenn
sich F (x) nicht oder nur mit geringer Geschwindigkeit ändert· Wenn sich jedoch F (x) mit einer Geschwindigkeit
dF (x)/dt ändert, die einen bestimmten Wert überschreitet, beispielsweise mit einer Änderung von
500 bit/Sek·, dann eilt das elektrische Signal F (y) der Wegfunktion F (x) nach, wobei die Nacheilung abhängig
ist von der Geschwindigkeit von F Cx). Ändert sich beispielsweise F Cx) in der Größe von 5 x 10 bits
pro Sekunde, dann kann die Meßfunktion F (y) der Funktion F (x) ura mehrere Hundert bite nacheilen* Derax·-
tige Geschwindigkeiten treten auf, wenn sich beispielsweise dia beiden Teile des Lagemneßtraneformatora relativ
aueinander mit einer Geschwindigkeit von 125 cm
pro S@k» verschieben.
Derartig« ' Naol-feiilpröblem* treten beispielsweise» *»uf bei ¥«rkzm.igpruf>« ■» -seiiineu., wo die Kontur «I-
ner Oberfläche abgetastet wirf , iiierbal wird eitio Maß
sond· über die Oberfläche bewegt uid «in. ül#ktrj>nen~
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rechner gibt den Wert F (y) aus als Messung der Lage der Meßsonde, d.h. in Abhängigkeit von P (x).
Die zu messende Stellung und damit die Funktion F (x) weist eine hohe Geschwindigkeit dF (x)/dt
auf, die relativ hoch ist, wenn die Meßsonde rasch über die Oberfläche bewegt wird. Falls die Meßfunktion
F (y) der Funktion F (x) nacheilt, ist die vom Elektronenrechner ausgegebene Funktion F (y)
nicht identisch mit der Messung der tatsächlichen Stellung F (x).
Dieser Nachteil soll mit der vorliegenden Erfindung vermieden werden, d.h., es soll ein Rechensystem
gefunden werden, welches in der Lage ist, daß die Rechenfunktion F (y) genau gleichlaufend mitgeführt
wird von der Wegfunktion F (x), gleichgültig, ob F (x) sich mit geringer oder großer Geschwindigkeit
verändert.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Gleichlauf-Folgesystem,
bei welchem die Werte in digitaler Form ausgegeben werden, wobei eine zu messende Funktion
F (x) (beispielsweise eine räumliche Lage) im Gleichlauf verfolgt und gemessen wird von einer Meßfunktion
F (y) (beispielsweise einem elektrischen Signal). Ein Merkmal der zu messenden Funktion F (x) besteht darin,
daß sie sich sehr rasch ändert, dofeo,.eimern Geschwindigkettafaktor
dF (x)/dt und/oder eiiaon Besehleuni-
2 2
gungsfaktor d F (x)/dt aufweist« Um «!©herzustellen,
gungsfaktor d F (x)/dt aufweist« Um «!©herzustellen,
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daß F (y) genau F (χ) folgt, wenn F (χ) raschen Änderungen unterworfen wird, ist es wünschenswert,
daß gemäß der Erfindung die Funktion F (y) den gleichen Änderungen folgt, d.h., sich mit diesen
Änderungen deckt, die F (x) aufweist.
Damit die Änderungen von F (y) zusammenpassen mit denjenigen von F (x), kann F (y) Be-
2 2
schleunigungen d F (y)/dt ausführen, die größer
schleunigungen d F (y)/dt ausführen, die größer
2 sind als auftretende Beschleunigungen d F (x)/dt der Funktion F (x). Die Meßfunktion F (y) wird deshalb
abgeleitet von zwei gesteuerten Integrationen
2 2
von d F (y)/dt , wobei die erste Integration den Geschwindigkeitewert dF (y)/dt und die zweite Integration die Meßfunktion F (y) ergibt.
von d F (y)/dt , wobei die erste Integration den Geschwindigkeitewert dF (y)/dt und die zweite Integration die Meßfunktion F (y) ergibt.
Die durch die beiden Integrationen erzeugte Funktion F (y). ist somit in der Lage, der Funktion
F (x) gleichlaufend zu folgen und sie zu messen. Zusätzlich
folgt die Geschwindigkeitsfunktion aF (y)/dt von F (y) der Geschwindigkeit dF (x)/dt von F (x).
Das System gemäß der Erfindung weist also ein Servo-System zweiter Ordnung auf, bei welchem sowohl die
Geschwindigkeit, als auch die Lage der Meßfunktion
F (y) im Gleichlauf folgt der Geschwindigkeit und der Lage der zu messenden Funktion F (x).
In einem speziellen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die erste Integration
2 2 des Beschleunigungseignais d F (y)/dt ausgeführt in
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einer Gleichlauf-Steuerschaltung. In einem typischen
Beispiel weist das Beschleunigungssignal eine konstante
Amplitude auf, die durch eine Impulsfrequenz von konstanter Frequenz dargestellt wird. Das Beschleunigungssignal
hat ein positives oder negatives Vorzeichen, welches bestimmt wird durch ein Fehlersignal,
wie nachfolgend näher beschrieben wird.
Die Gleichlauf-Steuerschaltung weist einen ersten digitalen Zähler auf, der nachfolgend, als Geschwindigkeitszähler
bezeichnet wird, der die erste Integration ausführt. Der Geschwindigkeitszähler zählt
die Impulse des aus Impulsen bestehenden Beschleunigungesignals in positiver oder negativer Richtung, so
daß der gespeicherte Inhalt des Geschwindigkeitszählers die Geschwindigkeitsamplitude darstellt, welche
ein positives oder negatives Vorzeichen aufweist. Diese Geschwindigkeitsamplitude wird dazu verwendet, ein
Geschwindigkeitssignal dF (y)/dt zu erzeugen, vorzugsweise in Form einer zweiten Impulsfolge, deren Impulsfrequenz
proportional dem Zählerinhalt des Geschwindigkeitszählers ist. Das Vorzeichen des Geschwindigkeitssignale ist positiv oder negativ und wird bestimmt
durch die algebraische Summe der Beschleunigtmgsienpulee.
Um die Richtung der ersten Integration steuern zu können, d.h., um das Vorzeichen des Beschleunigungssignals
bestimmen zu können, wird die Meßfunktion F (y) verglichen mit der zu moseenden Funktion F (?:)
in einer Vergleichevorrichtung, wie beispielsweise in
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einem Lagenmeßtransformator, in welchem ein Fehlersignal
F (x'^y) erzeugt wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen F (x) und F (y).
Das Fehlersignal wird einem Steuersignal-Generator eingegeben, welcher ein Steuersignal erzeugt,
welches die Richtung der Zählung im Geschwindigkeitszahl
er bestimmt. Dieses Steuersignal wird abgeleitet von einem Analog-Signal, wpIcüos proportional
ist der Summe aus einem ersten Were, der bestimmt ist durch das Fehlersignal F ίχ, y) und
einem zweiten Wert, der der Hälfte der Summe der ersten Ableitung des Fehlersignals und dem Quadrat
der ersten Ableitung dee Fehlersignal3 entspricht»
Die Bedeutung dieser Werte wird später erläutert.
Die zweite der beiden Integrationen wird
ausgeführt am Geschwindigkeit»signal äF (y)/dtt so
daß die gewünschte Meßfunktion F (y) gebildet wird· Diese zweite Integration wird ausgeführt durch einen
zweiten Zähler, der die Impulse der zweiten Impulsfolge in positiver oder negatives* Richtung zsahlc,
entsprechend dem Vorzeichen des Zählerinhaltes des Geschwindigkeitszählers« Die Meßfunktion F (y) wird
gespeichert' in diesem zweiten Zähler und nach geeigneter
Umformung zugeführt dem Vergieichsgerä!; (Lagenmößtranef
ormator) * Die Funktion P (y) bestimmt; zusammen
mit der zu messenden Funktion f ix) du® Fehler«
eign&l der Vergleichsvorrichtu-g»
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß vom Frequenzzähler lineare oder
nicht lineare Ausgänge ausgewählt werden, so daß Änderungen des Geschwindigkeitssignals dF (y)/dt
linear oder nicht linear sein können in Bezug auf die Änderungen der Zählung des Geschwindigkeitszählers.
Ein weiterer Vorteil besteht im synchronen Abtasten des Fehlersignals und anderer Signale zur
Bildung eines Synchron-Digitalsystems. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der
Verwendung eines veränderbaren, Besehleunigungssignals
als Eingangssignal des Geschwindigkeitszähler, womit
2 2 die Beschleunigung der Meßfunktion d F (y)/dt der
2 2
Beschleunigung d F (x)/dt der zu messenden Funktion
Beschleunigung d F (x)/dt der zu messenden Funktion
F (x) im Gleichlauf folgt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Gleichlauf-Steuerschaltung verwendet werden kann
in einem Regelkreis, wobei eine auszuführende Geschwindigkeit eingegeben wird in den Geschwindigkeitszahl
er, wodurch veranlaßt wird, daß das dF (y)/dt-Signal eine konstante Frequenz aufweist, die wiederum
dazu verwendet wird, daß ein Fehl er signal im Lagenmeßtransformator
(Wandler) erzeugt wird. Dieses Fehlers ignalf.dient dann zum Antrieb einer Lagensteuerung,
wie beispielsweise eines Motors, der stillgesetzt wir4, wenn das Fehlersignal den Wert Null aufweist.
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Ausführungsbeispiöle der Erfindung werden
nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Die Figur 1 ein Blockschaltbild eines Rechners gemäß der Erfindung,
wobei welchem eine Funktion F (x) gemessen wird durch eine Funktion F (y).
Die Figur 2 ein Blockschaltbild eines Rechners
gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einem digitalen Ausgabesystem zur digitalen Ausgabe der Meßfunktion
F (γ) als Meßwart der zu
messenden Funktion F (x), wobei es sich bei der letzteren um die Lagenmessung eines Lagenmeßtransformators
handelt.
Die Figur 3 ein Blockschaltbild der Gleichlauf steuerschaltung
in den Figuren 1 und 2.
Die Figur k ein Blockschaltbild eines Steuersignal-Generators,
wie er bei der Gleichlaufsteuerschaltung nach
Fig.3 verwendet wird.
Die Figuren 5» und 5b weitere Einzelheiten der
Gleichlauf-Steuerschaltung nach Fig.3.
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Die Figur 6 Signalformen, wi© sie beim
Betrieb der Gleiehlam
schaltrasig aach Figo 5
ten«
Die Figur 7 die Gleichlauf sti
nach d©H Figo 3ο 5a
eines
Hegelsjst'aias ·
Die Figiirem 8a uaa 6b aisas /«a
ass digitalen Si
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Der if ig. 1 ist ein Blookdiagramm eines mit hoher Geschwindigkeit
arbeitenden digitalen Q-leiehlauffolgesystei-is
au entnehmen, welches Vergleichsiaittel (GM) 2S
aufweist, wobei es sich hierbei um einen Lagenineßtraiisiorniator
handelt und wobei das £y£tein weiterhin
die η -twenuigen Schaltkreise aufweist. Tie VergleichsiD.ittsi
2' ersüugen ein ^ehlersignai J- (z, y) als
runk'vi'it. sv/eier Eingangcfunktioueii F (χ) ητΛ i! (y).
Die 5'aiik;-ion Γ (χ) wird erzeugt veil eiii^in Eingang 3f,
bei. .ίΐ^κΐ G5 eich in typi&der Weise mn den relativen
Tit..I χ zweier relativ" z-uft„naiider b5v:aglicher ϊβϋ-ί
:* .Lcigexuiiöß tranafoxiuatür£: hananlt. Xde !Funktion Γ (χ)
.;:..-.- .αι typiachor Weise Ix^
:i ·ς' , T)^r andeit '? ir^;c; ·ίγ F (γ) ^ird abgeleitet
ι. ppel tf.n Itite^ravi ^n eii'v-ώ iss".;-..:. 1..1.UVi g'angsu'I?
(y)/ct';", Kacli £ /^it^-ligei; '.■,Ti.ti^x.'-ticn öies
■■; i»". '.; V1Zi..^. '." I*Jciii .5-: '.'/.■ '-'JC1Vi:-.', €5 Si/,'-'i»
die i.'^ τ;')isc:iier Wii^o r: .^
n:. ,:i:i·^ !:".:;? tal^H Zählung,
avi^li w.' .--."I in ein analogee
«wQice ^:'.:.. (τ) oae:·? e.,.■;" Iy
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? {;} w .:"; a?.;.·j■■■ a;Γ"...".;vt .:."■ .-.π ;■.·.* Si-. , ei;.::■,:.!etr/iext/Ctaü tang
4'» ..---^ Cleichi^uiöic^'-'üi. ;s·'·.'. -.uiiß i: M-Ca^t üitit Oue'ile
2XiT' ;.;.'!:ui^saig •/■■•'ηεύ Veucr" ri^-.lfrangeßlg?u· /κ u"f fy !/dt '
kor-:.'.r-iu;.or Amplitude, e.uien ^rsteT.; J-tcp.rator 2ur Integrier ■«>·"' dfciß Bfeeehleuüi.guHgßirig'iale und dansit aur I?-
fc--üüg einet GeföohwindiglCKil-tslgnajS UI (yj/dt,
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einen Steuersignalgenerator 39' zur Steuerung der Bich-
twr, der Integration des ersten Integrators. Die Gleich
lauf steuerschaltung 4' erzeugt ein Geschwindigkeitssignal dF (y)/dt in Abhängigkeit von dem Fehlersignal
F (x, y). Die zweite Integration zur Erzeugung von F (y) wird ausgeführt in einem zweiten Integrator 1',
bei welchem es sich in typischer Weise um einen digitalen Sinus-Oosinus-Generator (DSCG) handelt. Der Integrator
1· erzeugt die Punktion P (y) durch Integration des Geschwindigkeitssignals dP (y)/dt, wobei dieses
Geschwindigkeitssignal von der Gleichlaufsteuerung 4' abgeleitet wird.
Das in Fig. 1 gezeigte System arbeitet so, daß öae lersignal P (x, y) auf einem kleinen Wert gehalten wird,
so daß sichergestellt ist, daß die Meßfunktion P (y) genau gleichläuft und folgt der zu messenden Funktion
P (x). Da die Punktion P (x) hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen unterworfen ist, muß die Punktion
F (?) gemäß der Erfindung in der Lage sein, mit diesen hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zusammenzupassen,
d.h. diese Punktion muß den Geschwindigkeiten und Beschleunigungen folgen können.
Die Messung von P (x) ist die Hauptaufgabe der Erfindung« Da P (y) genau der Punktion P (x) folgen muß, muß ebenso
dP (y)/dt; der Punktion dP (x)/dt folgen können. Dies bedeutet also, daß nicht nur P (y) gleichlaufend der
Punktion P (x) folgen muß, sondern daß auch ein gleichlaufendes
Führen von dF (y)/dt zu der Funktion dF (x)/dt vorhanden ist. Mit diesen beiden Gleichlauffolgebedingungen
(Weg und Geschwindigkeit) folgt eine zweite
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Systeiübedingung. Ein System dritter Ordnung umfaßt
ein gleichlaufendes Nachführen der Beschleunigungsfunktionen d2F (y)/dt2 und d2F (x)/dt2 (d2P (y)/dt2
folgt d i1 (x)/dt \ Dies bedingt eine dritte Integration
analog zur doppelten Integration, wie sie zuvor "beschrieben wurde. Die Zeichnungen zeiger* diese doppelte
Integration, d.h. ein System zweiter Ordnung« In den
Zeichnungen iet die dritte Integration, d.h.. das System dritter Ordnung, nicht dargestellt.
Die ?ig. 2 zeigt eine Schaltung zur Auogabe von Digitalwerten bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden
Gleichlauffolgesystem mit einer lage- und SaschwindigkeitsfoIgeabBtimmung,
Der digitale Ausgang, der Έ (y)"
darstellt, liegt als Signal am Sammelkabel 33. Das Signal an der Leitung 33 wird einer· Anzeigevorrichtung
34 und einem Computer 35 zvlt Anzeige und s\xr Speicherung
der gemessenen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Teile eines Lagenmeßtransformators 42 zugeführt.
Ein Lageneingang 3 wird über eine manuelle oder eine motorisch bewirkte Einstellung der beiden relativ
zueinander beweglichen Teile 40 und 41 des lagenmeßtransformators
42 erzeugt, d.h. daß der Lagenmeßtransformator einen Relativabstand der Größe χ aufweist.
Bei dem Lageneingang 3 kann es sich um den !Tastkopf einer Werkzeugmaschine handeln. Der die Lage oder Stellung
3 darstellende Meßkopf ist starr mit einem beweglichen Teil des Lagenmeßtransformators 42 verbunden.
Wird der Meßkopf bewegt, dann wird gleichseitig der
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bewegliche Teil des Lagerjaaßtransforma'ijors "bewegt
bewirkt, daß die Digitalanzeige ίΐι der laseigsTor=
richtung 34 die Lage dss Meßkopfes ^/isdei^gibto la s
beschriebenen Seispisl wird des Ifeßkopf läags ©Ia©>/
Achse bewegt. Es ist natürlicl«. ohne weiteres nSglieii
Bewegungsmessungen lä;:;.gs <jweier ocle^ asl^rerea? Äslisea
durchzuführen. Pur jsd'S B^^giiiLgsriielr^ig;;. dis sia
messen isv, ",v„rä sir- S^sΐ2m gömäß ;?igo 2 Tosgsssliesio
Bei eln&m liaSEystsin sms? Mg^simg ia fesi lehssa bsi=·
spiel3wais3 isiiil drei LagsnaeStra^si^rsato^ss naad OS1
Darstellung dieses ¥ί.2ώΘΐ^ cji^d i?3 Sääl^r 32 aiifg®·=
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Pllc.SSllu t■ti'Iiiv'vO.i* y^r iiS-ti 3''-Ji^SJLSiSKiLTlLQ-I?''^- Έ?ul';i32= X'3 η Ϊ7311=
Sinus-Oi.>r*.■^,ii-^er-.^'^r/t-^.i? Io ydecsr? ^©eg^q^qz- 1 is':5 ©in
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gebei&piel des Integrators I1 nach Hg, 1 <■ Der
A^.-'baa die sea ü^nera^ors '? iet in der zuvor erwähn i en
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als Meßwert ausgegeben, wodurch ein Maß für die Lage gegehen wird.
Im Generator 1 werden die Eingangsinformationen in den
Leitungen 5 und 6 einer Steuer- und Generatorsclialtung
zugeführt. Diese Steuer- und Generatorschaltung 7 erhält
weiterhin Zählimpulse längs der Leitung 20. 33ie Generator- und Steuerschaltung 7 bewirkt, daß eia erster,,
in beiden Richtungen zählender Zähler schrittweise weitergeschaltet wird synchron au den Impulses, im der
Leitung 20 des Zeittaktgebers 21 bei Abwesenheit von Geschwindigkeitsimpulssignalen in der Leitung 6» Ber
Zähler besteht aus einem ersten Zähler 11 und eiaea zweiten
Zähler 12. Gelangen über die Leitung 6> Impuls®, dann bewirkt die Steuer- und Generatorschaltung 7,
daß zwischen den Zählungen der Zähler 11 und 12 eine
Differenz herrscht, die gleich der Zahl der empfangenen Impulse ist. Die Differenz zwischen den Inhalten der
Zähler 11 und 12 definiert eine Zahl, die gleich der
Integration des Geschwindigkeitssignals dlf (y)/dt
ist und somit stellt diese Zahl die Punktion 1? (y) dar. Die Ausgangssignale der Zähler 11 und 12 in den Leitungen
14 und 15 werden zugeführt einer logischen Kombinationsschaltung 17» welche zu den Leitungen 48 und
49 Signale abgibt, deren Impulsbreite moduliert ist. Die Zähler 11 und 12 weisen einen Zählbereich U/2
(beispielsweise 1000) auf und weisen weiterhin eine Zähldifferenz y auf, wobei y eine Zahl zwischen 0 und
N ist. Die mit ihrer Impulslänge modulierten Signale in den Leitungen 48 und 49 enthalten deshalb fundamentale
Frequenzkomponenten mit einer Amplitude proportional sinus 0 und cosinus 0, wobei 0 = (y/N)(36O)° ist.
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Der Generator 1 nach Fig. 2 umfaßt weiterhin einen Referenzzähler 26, welcher die Zeitsignale der leitung
20 rückwärts zählt und ein Referenzsignal in der Leitung
27 erzeugt, welches dem Phasendetektor 93 zugeführt wird. Zusätzlich erzeugt der Referenzzähler
ein Zeitsignal, welches eine Rückwärtszählung des Zeitsignals in der Leitung 20 darstellt, wobei dieses
zeitgebende Signal über die Leitung 22 der Gleichlauffolgesteuerschaltung
4 zugeführt wird. Eine zusätzliche Punktion der Steuer- und Generatorschaltung 7 nach
Pig. 2 ist die Erzeugung eines mit seiner Amplitude zur Geschwindigkeit proportionalen Signals, welches
über die Leitung 25 dem äußeren Zähler 32 zugeführt wird. Das Signal in der Leitung 25 ist im wesentlichen
das gleiche wie in der Leitung 6, mit der Ausnahme, daß im Signal in der Leitung 25 eine Bitschwingung gesperrt
ist. Dieses Merkmal ist u. a. beschrieben in der vorgenannten US-Patentanmeldung 814 670. Der äußere Zähler
32 ist ein konventioneller Zähler, der die Impulse der Leitung 25 in einer Richtung zählt, gesteuert durch
das U/S -Signal in der Leitung 24, welches abgeleitet wurde vom Ü/D-Signal in der Leitung 5· Der äußere Zähler
32 speichert somit eine Zahl, welche die Punktion P (y) darstellt, welche - wie schon zuvor beschrieben gleich
dem elektrischen Signal y ist. Der äußere Zähler 32 hat eine Parallelleitung 33, über welche das
digitale Ausgangssignal zu einer konventionellen Anzeigevorrichtung
34 und zu einem Digitalcomputer 35 geleitet wird.
Da die elektrischen Signale, die die Meßfunktion P (y) darstellen und vom Generator 1 den Leitungen 48 und 49
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zugeführt werden, in ihre Impulsbreite modulierte Signale
sind, welche mit einer Grtrndfreqiieiiz moduliert sind., "beispielsweise
mit 2 mal 10*"' Hs, ist das leiilersipial
an der leitung 45 "vom Wandler 42 ein amplitiidanaioduliertes
Wechselstromsignal9 bei welchem die Modulations»
frequenz die gleiche Grandfrequezia aufweist 9 wie die
Signale in den Leitungen 48 und 49» Zusätgliea an des?
Grundfrequenz sind in der Leitung 43 liarmosiiselie Pre·=
quenaen höherer Ordnung enthalten-, weloha vom Siefpaß-=·
filter 46 surüekgelialtea warden» Dieses? f-iltes1 liat dls
Charakteristik, fearaosiscne feeqixeasen gweitsr wan
höherer Ordnung 2;iix-iicl:iiüialte;ii0 He^ Ausgaiag äes S1
46 weist deshalb pri-asiplell di© G-rundfreqiiea
dessen Amplitude als sia@ lur^tioa äos5 Biffs^sa^
sehen den ? (j)-usitl J? (3s)-li2igä2igsa Biodnlisst is
Der Phasencletektör 93 arbeitst mit eisism E©fex-exiaeia-=
gang der Leitung 27s äer fiis &i;ras.ö.feegii(ss,a aufweist ο
Das Ausg^ngssignal cn der Isaitmag 30 waist dsisiiallb @ia@
Glelciisiroüiwert auf, aesssa ß-röß© I21 AMiäagigksit ä©s?
Differena awisofeSii S; (ZJ miä 3? Cy) des tiasidless 42 siefe.
verändert.
In Zi ^. 3 ist ein BloökcliagraSi«. ciSE G-Isielilanaffelg©·=·
sttiiierm.itGel 4! yih& 4 clss? j?±go 1 isa& 2 gssaigte Bis
G-leiciilauffolgesteiieraittel 4 i£. 2Tigo 3 eslialtsa ©ia
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i Sas Ancgaiagssigjaal aa g©2? Isoit^iig 5 is
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der LeItURg 6 ist eis ia EQiii©^ Ä'^liteäo oioa siib ä
liierfeöl idoinieak ai'ö ue^jQriißGä dcai?
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- ι8 -
28. Jan.. 1972
in Fig.
I,1 B1Ig. 3 wird das irshlereingang&aignal if (xs y) der
Xv-itun^ 50 zugt.fuh.it feinen Stoiiör;--.igüalgeiierator (OSG-)
i:;i. I/ieser Steuerßign?".generator 51 wird spelter in Ver™
bildung mit Fig, -i ndher baschrioheru Dei; Generator 51
jdfrfert komplementär;- Fanarsignale 1 und 0, !Die ^e Signale
w-v.ian über die Lei ΐαη-s-c-ii 77 und 7S einer Integrasionß-S'^'.'L'.er'BoL^'l.tung
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zugefuhr-i;. 'Weiturhin erhält
■fu--r C-'.-.i.Qrat ar S- nr^- air .'.'.■ eitvj^ 64- tob, Fil?qucn2-yelektor
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leitung ;0- ?;r: Λαί1 ngsip^-'Ί
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28. Jan. 197.2
Impulszug vom Frequenzzähler 60 auswählt, dessen Frequenz die Amplitude des Beschleunigungssignals d F (y)/dt
definiert. Dieses Beschleunigungssignal an der Leitung
84 wird über die Integrationssteuerschaltung (ICM) einem Geschwindigkeitszähler 55 entweder über die Leitung
80 oder über die Leitung 81 zugeführt. Die Integrationssteuerschaltung 53 wählt die Leitung 80 aus,
wenn das Beschleunigungssignal der Leitung 84 den Zähler 55 in Form einer Addition beaufschlagen soll und wählt
die Leitung 81 aus, wenn das Beschleunigungssignal der Leitung 84 eine Rückwärtszählung im Zähler 55 bewirken
soll.
Der Geschwindigkeitszähler 55 der Fig. 3 führt die erste Integration aus, die in Fig. 1 durch den ersten Integrator
37' durchgeführt wird. In Fig. 3 umfaßt der Geschwindigkeitszähler 55 drei Dekadenstufen 55 as
55 b und 55 c, die konventionell aufgebaut sind. Die Stufen 55 a, 55 b und 55 c haben Ausgänge, die über
Parallelleitungen 56 verbunden sind mit den entsprechenden
Stufen 59 a, 59 b und 59 c des Frequenzselektors 59. Da die Arbeitsweise des Geschwindigkeitszählers
darin besteht, das Beschleunigungssignal d F (y)/dt der Leitung 84 zu integrieren, stellt der Inhalt des
Zählers 55 die Amplitude des Geschwindigkeitssignals dF (y)/dt dar. Der Zählerinhalt, wie er an der Leitung
56 erscheint, wird im Frequenzselektor 59 decodiert und bewirkt, daß der Selektor 59 geeignete Ausgangsstufen
vom Zähler 60 auswählt, so daß über die Leitung 61 Ausgangsimpulse erscheinen, die an der Leitung 83
eine Impulsfolge ergeben, deren Frequenz dem gespeicherten Zählerinhalt im Geschwindigkeitszähler 55 entspricht.
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Dies bedeutet, daß die Frequenz der Impulse der Impulsfolge an der Leitung 83 die Amplitude des Geschwindigkeitssignals
dP (y)/dt darstellt. Die Leitung 83 ist über die Integrationssteuerschaltung 53 mit der
Leitung 6 verbunden, so daß die Amplitude des Geschwindigkeit ssignals definiert ist durch die Impulsfolgefrequenz
der Impulse, die in der Leitung 6 auftreten. Die Impulsfolge in der Leitung 6 wird nachfolgend
häufig als zweite Impulsfolge bezeichnet. Die Richtung (Polarität) des Geschwindigkeitssignals ist definiert
durch die Binärwerte 1 oder 0 des Ü/D-Signals der Leitung 5.
Die Integrationssteuerschaltung 53 bestimmt die Richtung der Integration des Geschwindigkeitszählers 55 durch
Auswahl entweder der Leitung 80 oder der Leitung 81 und bestimmt die positive oder negative Art des Geschwindigkeitssignals
der Leitung 5 und 6 in Abhängigkeit von den Eingängen der"Leitungen 77 und 78 des Steuersignalgenerators
und in Abhängigkeit von einem erfaßten Nullsignal in der Leitung 89, wobei das letztere Signal
abgeleitet wird von einem Nulldetektor 88. Der Nulldetektor 88 ist über eine Leitung 87 verbunden mit dem
Geschwindigkeitszähler 55 und spricht an, wenn der Inhalt
des Zählers 55 Null ist.
Weitere Einzelheiten der Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Pig. 3 wird nachfolgend anhand der Pig. 4 und 5
beschrieben.
Der Steuersignalgenerator (CSG) 51 nach Pig. 4 ist eine
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- 2i -
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Ausführungsform des gleich bezifferten Generators der Fig. 3. Er entspricht weiterhin dem Signalgenerator 39'
der Pig. 1. Der Generator 51 erhält das Fehlersignal F (x, y) über die Eingangsleitung 50. Dieses Signal
weist vorzugsweise die Form von sin (y - x) auf, wobei y der durch den Generator 1 definierte elektrische Winkel
und χ der durch den Wandler 42 definierte Raumwinkel
ist. Das Signal sin (y - x) wird differenziert in Differentiator 103, so daß ein differenziertes Fehlersignal
der Form (dy/dt - dx/dt) cos (y - x) an·der Leitung 104 entsteht. Der Differentiator 103 ist konventionell
aufgebaut. Vorzugsweise besteht der Differentiator 103 aus einem Operationsverstärker mit Kondensatoren
und Widerständen. Das differenzierte Signal an der Leitung 104 wird zugeführt einer Quadrierungsschaltung
105, die ein quadriertes, differenziertes Signal £(dy/dt - dx/dt) cos (y - x)7 erzeugt» Die Quadrierungsschaltung
105 ist konventionell aufgebaut. Die Quadrierungsschaltung 105 kann beispielsweise zwei gegeneinandergeschaltete
parallele Dioden aufweisen, deren Übergangscharakteristik nach einem quadratischen Gesetz verläuft.
Das Fehlersignal der Leitung 50, das differenzierte Fehler signal der Leitung 104 und das quadrierte differenzierte
Fehlersignal der Leitung 106 werden einer Addierschaltung 108 zugeführt, die an der Leitung 109 ein
Analogsignal öS bildet, der Form, wie sie in Zusammenhang mit der Gleichung 1 beschrieben wurde. Das Analogsignal
ÖS wird erhalten durch Einsetzen von sin (y - x) für das Fehlersignal F (x, y) in Gleichung 1 wie folgt:
Ö5:*sin(y-x)+1/2((dy/at-dx/dt)coe(y^
|(dy/dt-dx/dt)cos(y-x)|
[(dy/dt-dx/dt)coe(y-x)] 2J Formal 2
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Bei der Addierschaltung 108 handelt es sich um eine konventionelle
Schaltung, welche die drei Analogeingänge der Leitungen 50, 104 und 106 summiert. Um die Eingänge
der Größe nach richtig addieren zu können, wird in der Additionsschaltung 108 der Eingang der Leitung 50 mit dem
Faktor 1 und die Eingänge der Leitungen 104 und 106 mit dem Faktor ^ 1/2 multipliziert.
Die Gleichung 2 besteht aus drei Teilen. Der erste Teil sin (y - x) dient als Punktion zur Anzeige des Positionsfehlers von 1F (y) in "bezug auf T? (x). Ist y gleich x,
dann wird der erste Teil der Gleichung Null. Ist y nicht gleich x, dann trägt dieser erste Teil der Gleichung
zur Amplitude des Signals ÖS bei. Der zweite Teil der Gleichung 1/2 [(dy/dt - dx/dt) cos (y - x)] hat die Aufgabe,
zur Stabilität des Signals ÖS beizutragen, und stellt sicher, daß die Servowirkung stabil ist und nicht
oszilliert. Der dritte Teil der Gleichung
) 2
1 /2 ndY/4t~d?/(^)(:O6(y--x) ΙΓ
' [|(dy/dt-dx/dt)co8 (y-x)|JI
dient dazu, die Aneprechgeschwindigkeit des Systems zu erhöhen, insbesondere für Beschleunigungen, die in Form
von Impulsen dargestellt werden. Der dritte Teil der Gleichung ist nicht unbedingt erforderlich für eine
stabile Arbeitsweise und kann bei der praktischen Außführungsform
auch entfallen. Ohne den dritten Teil der Gleichung vermindert sich der 1/2-Paktor auf den zweiten Teil der Gleichung.
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Bei der Gleichung 2 kann im allgemeinen der Wert von Kosinus (y - x) betrachtet werden als
I1 da das vorliegende System so ausgelegt ist, daß
y in Bezug auf χ einen sehr kleinen Wert darstellt und da für Winkel nahe Null die Kosinusfunktion nahezu
1 ist· Der zweite Wert oder Ausdruck ist daher lediglich ein Maß für die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen F (x) und P (y). Xn entsprechender Weise ist der dritte Wert oder dritte Ausdruck lediglich
das Quadrat der Geschwindigkeitsdifferenz von F (x) und F (y), wobei durch die Quadrierung das Vorzeichen
nicht wegfällt, da beim dritten Wert sich der Absolutwert im Nenner befindet und der mit einem Vorzeichen
versehene Wert im Zähler· Der Absolutwert ist in der Gleichung gezeichnet durch die vertikalen
Striche.
Das Analogsignal in der Leitung 109 wird erfaßt in einem Schwellwertdetektor 98, der Binärsignale
1 und O an die Leitungen 77 und 78 abgibt. Bei dem Schwellwertdetektor 98 kann es sich um einen
üblichen Detektor handeln, wobei es sich bei dem Detektor nach Figur 4 um eine Flip-Flop-Schaltung
handelt. Das Zeitsteuersignal gelangt zum Detektor über die Leitung 84. Sobald die Spannung an der Leitung
109 Null Volt überschreitet und ein Zeitimpuls an der Leitung 84 anliegt, beträgt der Ausgang Q an
der Leitung 77 Bins und der Ausgang Q an der.iLeitung
Null· Ist die Signalspannung an der Leitung 109 unter
Null- Volt und liegt ein Zeitimpuls an der Leitung an, dann wird der Q-Ausgang an der Leitung 77 umgeschaltet
auf Null.und der Q-Ausgang an der Leitung
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umgeschaltet auf 1. Die Zeitimpulse der Leitung 84 wer den abgeleitet vom Frequenzselektor 59 der Figur 3» wi
nachfolgend noch anhand der Figuren 5a und 5b beschrie
ben wird.
Die Figuren 5a und 5b zeigen weitere Einzelheiten
der Gleichlauf-Steuerschaltung für nach Figur 3 und insbesondere den Aufbau und die Wirkungsweise des
Zählers und Frequenzselektors (FS). Der Steuersignal-Generator 51 in Figur 5a ist der gleiche, der in Verbindung
mit Figur 4 beschrieben wurde. Ebenso ist in Figur 5b der Frequenzzähler 6o der gleiche der Figur 3 und weist
drei Dekadenstufen 60a, 60b und 60c auf. Die Stufe 60a
besteht in Figur 5 aus einem konventionellen BCD-Dekadenzähler
bekannter Art. Die Stufe 6Oa weist Einzelstufen 12Oa,
120b, 120c und 120d auf, deren Ausgänge 1 und/oder 0 mit den Anschlüssen 122a, 122b, 122c und 122d verbunden sind.
Die Zählerstufe 60a erhält und zählt Eingangsimpulse der Leitung 121 über den Anschluß 123a. Die Zählerstufen 60b
und 60c sind identisch aufgebaut wie die Zählerstufe 60a, jedoch in der Zeichnung vereinfacht dargestellt. Der Eingangsanschluß
123a der Stufe 60a ist verbunden mit dem Ausgang 122'a der Stufe 60b. Der Ausgang 122*a der Stufe 60b
ist analog zu dem- niedrigsten Ausgang 122a der Stufe 60a. In gleicher Weise ist der Ausgang 122**a der Stufe 60c
verbunden mit dem Anschluß 123b der Stufe 60b. Das Zeitsignal* an der Leitung 22 dient als Eingang für den Anschluß
123c der Stufe 60c, so daß die Zählerstufen 60c, 60b und 60a die Impulse zählen, die über die Leitung 22
empfangen werden· Da der Dekadenzähler 60a Dekadenstufen
12Öa, 120d, 120c und 120b aufweist, müssen auch die Stufen 60b und 60c derartige Dekadenstufen aufweisen, wie sie der '
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Dekadenzähler 6Oa besitzt. Die Dekadenzählerstufe 6Oa
hat ihre Ausgänge an den Anschlüssen 122a, 122b, 122c
und 122d. Die Dekadenzählerstufθ 6Ob und die Dekadenzähler
stufe 6Oc liegen mit ihren Ausgängen an den Anschlüssen
122'a bis 122'd und 122·«a bis 122''d.
Die Ausgangsanschlüsse 122a bis 122d der Zählerstufe 6Oa sind gleichzeitig Eingangsanschlüsse
zu den Und-Gattern 13Oa bis 13Od. Das Und-Gatter 13Od ist mit seinem einen Eingang verbunden mit den Anschluß
133a und sein Ausgang dient als Eingang für das Und-Gatter
130c. Der Ausgang ist weiterhin verbunden mit dem Eingang des Oder-Gatters 136d und mit dem Eingang
des Oder-Gatters 136c. Der Ausgang des Und-Gatters 13Oc
ist verbunden mit dem anderen Eingang des Oder-Gatters 136c. Zusätzlich zu dem Eingang vom Anschluß 122b ist
der weitere Eingang des Und-Gatters 130b mit dem Anschluß 133a verbunden. Sein Ausgang ist verbunden mit
dem Und-Gatter 13Oa und mit den Eingängen der Oder-Gatter 136a und 13Ob5. Das Und-Gatter 130a ist mit seinem
Ausgang verbunden mit dem Oder-Gatter 136a und mit dem Anschluß 134a. Die Ausgänge der Oder-Gatter 136a, 136b,
136c und 136d sind verbunden mit den Eingängen der NAND.
Gatter 138a, 138b, 138c und 138d. Weiterhin ist das Oder-Gatter 136b mit seinem Ausgang verbunden mit dem Eingang
des Oder-Gatters 136d.
Der jeweils zweite Eingang der NAND-Gatter 138a, 138b, 138c und 138d sind verbunden mit den Anschlüssen
l45a, l45b, 1^5c und l45d. Diese letztgenannten
Anschlüsse sind verbunden mit den Ausgängen
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l44b, l44c und l44d der entsprechenden Stufen der Geschwindigkeit szählstufe 55a. Die Ausgänge der NAND-Gatter
138a bis 13Öd sind angeschlossen an eine gemeinsame
Leitung 83, die einen Ausgangsanschluß l40a und
einen Eingangsanschluß l4la aufweist·
Die Frequenzselektorstufe 59a, die in Figur
5b im einzelnen gezeigt ist, ist nochmals identisch vorhanden in den Stufen 59h und 59c· Dies bedeutet also,
daß die Eingangsanschlüsse 133» und l4la und die
Ausgangsanschlüsse 134a und l40a schaltungsmäßig identisch
sind mit den Eingangsanschlüssen 133b und l4lb
und den Ausgangsanschlüssen 134b und l40b der Stufe 59b und den Eingangsanschlüssen 133c und l4l c und den Auegangsanschlüssen
134c und l4Oc der Stufe 59c. Xn entsprechender
Weise ist der Aufbau des Geschwindigkeitszählers 55& nochmals vorhanden in identischer Weise in
den Stufen 55b und 55c. Schaltungsmäßig entsprechen die
Eingangsanschlüsse 127a und 126a und die Ausgangsanschlüsse
129a und 128a der Stufe 55a. den Eingangsanschlussen
127b und 126b und den Ausgangsanschlüssen 129b und
128b der Stufe 55b und den Eingangsanschlüssen 127c und
126c und den Ausgangsanschlüssen 129c und 128c der Stufe
55c.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Frequenzselektors 59 in Zusammenarbeit mit dem Geschwindigkeitszahl
er 55 und dem Frequenzzähler 6O dient eine Beschreibung des Zusammenwirkens der Stufen 55a,
59a und 6Oa. Die Erklärung der Wirkungswaise erfolgt
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anhand der Aufstellung X1
Box A
Box B
|
A
(5) |
D
(4) |
C
(2) |
B
(1) |
| O | O | O | O |
| O | O | O | 1 |
| O | 0 | 1 | 0 |
| O | O | 1 | 1 |
| O | 1 | O | O |
| 1 | O | O | O |
| 1 | O | O | 1 |
| 1 | O | 1 | O |
| 1 | O | 1 | 1 |
| 1 | 1 | O | O |
| (8) | (4) | (2) | (I) |
| 1 | 1 | O | O |
| 1 | O | 1 | O |
| 1 | 1 | 0 | 0 |
| 1 | O | O | O |
| O | O | O | 1 |
| 1 | 1 | O | O |
| 1 | O | 1 | O |
| 1 | 1 | O | O |
| 1 | O | O | O |
| O | O | O | O |
Xn Box A ist die Zählfolge der Stufe 6Oa gezeigt. Wird die Stufe 6Oa mittels eines konventionellen
Rückstellmittels auf Null zurückgestellt, weisen die
Stufen A1 D, C und B an den Anschlüssen 122a bis 122d
jeweils den Wert Null auf. Für jeden über die Leitung 121 über den Anschluß 123a empfangenen Impuls von der
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Stufe 6Ob höherer Ordnung 1 zählt die Stufe 6Oa in quibinärer
Weise« Für die erste Zählung, d.h. beim Empfang des ersten Impulses haben die Zählerstufen A, D, C, B
den Ausgangswert 0001. Nach Erhalt von neun Eingangsimpulsen haben die Stufen den Ausgangsvrert 1100. Beim
Auftreten des zehnten Impulses kehren die Stufen auf 0000 zurück· Derartige Zählvorgänge sind im Prinzip
bekannt·
In Abhängigkeit von der Zählung der Stufe 6Oa werden die Und-Gatter 13Oa bis 13Od und die Oder-Gatter
136a bis 136b beaufschlagt zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen. Die Oder-Gatter 136a, 136b, 136c und 136d
sind bezüglich des Werte« ihrer Ausgänge mit (l), (8),
(2), (4) bezeichnet. Für eine übliche Betriebsweise, bei welcher die Stufe 60a von der Null-Zählung 0000
zur Neuner-Zählung 1100 geschal1 et wird, und bei einem
Eingangswert 1 am Anschluß 133**» -3-ibt das Oder-Gatter
136a einen Ausgangβimpuls an den Ausgang (l). Während
dieses Zyklusses gibt das Oder-Gatter 136b an den Ausgang
(8) acht Ausgangsimpulse ab. Das Oder-Gatter 136c
gibt hierbei zwei Ausgangsimpulse an den Ausgang (2) und das Oder-Gatter 136d vier Ausgangsimpulse an den
Ausgang (4) ab.
Die Funktion des Eingangssignals an der Leitung 133a besteht darin, zu erfassen, wenn die Zählerstufen
60b und 6Oc des Frequenzzählers jede in ihrer neunten Zählstellung (llOO) sind. In ähnlicher Weise zeigt ein
Signalwert 1 in der Leitung 84 am Anschluß 134a an, daß alle Stufen 60a, 60b und 6 Oc des Zählers in ihrer neun-
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ten Zählstellung sind. Da der Zähler 6Oc und die Fr equenzselektorstufe
59C die ersten Stufen sind, wird
der Eingang an der Leitung 133° auf dem Wert 1 gehalten.
Da in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jede der Stufen 60a, 6ob und 60c ein Dekadenzähler ist, ist
die von diesen Stufen erfaßt Ge samt zählung 1000 (0—999)·
Die Funktion der NAND-Gatter 138a bis 138d besteht
darin, die Ausgangsimpulse von den Ausgängen (l), (8), (2) und (4) auszuwählen und an die Leitung 83 eine
Impulsfolge abzugeben, in Abhängigkeit von der Zählung in der Zählerstufe 55a· In analoger Weise weisen die Zählerstufen
55b und 55c einen Zählerinhalt auf, der die Erzeugung von Ausgangsimpulsen von den Frequenzseiektorstufen
59b und 59c steuert. Hierdurch werden zusätzliche Ausgangsimpulse an die Leitung 83 abgegeben®
Weitere Einzelheiten der Wirkungsweise der Ausgangsimpulsselektion wird nachfolgend anhand der
Aufstellung II gegeben;s
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Aufstellung II
Box A
Box B
| C (4) |
Geschwindigkeits zählerstufe 50a |
A (l) |
Wertig keit |
Nr.der Aus- g ang s impuls e ι-der Leitung 83 |
i | 4 | 2 | 1 | Nr.der Im pulse der Leitung I87 |
|
| D (8) |
0 | B (2) |
0 | O | 8 | 1 | ||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | ||||||
| 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | X | X | ||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 3 | X | X | ||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 4 | X | X | X | |||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 5 | X | X | ||||
| 0 | 1 | 0 | 1 | 6 | X | X | X | |||
| 0 | 1 | ο . | 0 | 7 | X | X | X | |||
| 0 | 1 | 1 | 1 | 8 | X | X | X | X | ||
| 0 | 0 | I | 0 | 9 | X | |||||
| 1 | 0 | 0 | 1 | 10 | X | X | X | |||
| 1 | 0 | X | X | |||||||
Dia Aufstellung II zeigt in Box A dia Zählfolge der Geschwindigkeitazählaretufe 55a und die jeder Zählerstellung
zugeordnete Impulszfthl', Wie» gezeigt, zählt die Stufe 55a in
normaler binärer Weise zwischen der Null-Zählung 0000 und der Neuner-SShiung lOOi (Wertigkeit 10)* Wie der Box B zu
entnahmen irt, bildet die Zahl der ausgewählten Au«gangsim-
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220Λ896
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pulse eine Impulsfolge an der Leitung 83« welche, wenn
sie zu irgendeinem Impuls der Leitung I87 hinzugefügt werden, eine zweite Impulsfolge an der Leitung 6 bilden.
Wenn beispielsweise die Stufe 55» eine Zählung 0000
aufweist, erscheint kein Ausgangsimpuls an der Leitung während eines Zyklusses der Zählerstufe 60a. Wenn die Stufe
55a eine Zählung 0101 der Wertigkeit 6 aufweist, dann
werden die NAND-Gatter 138d und 138a beaufschlagt und geben insgesamt fünf Ausgangsimpulse an die Leitung 83 ab,
wie dies durch die X in der Spalte (4) und in (l) der Box B gezeigt ist. Der sechste Impuls wird abgegriffen
von der Leitung 187, so daß während eines Zyklusses des Frequenzzählers 60 an der Leitung 6 sechs Impulse auftreten.
Für eine Zählung im Geschwindigkeitszähler 551
welche größer ist als Otris9 (Wertigkeit O-IO), zählen die
Stufen-55l>
und 55c die Stellen höherer Ordnung. Beispielsweise
wird für eine Zählung 11 (Wertigkeit 12) gezählt im Zähler 55 durch elf an.der Leitung 80 auftretende Fortschaltimpulse.
Nach den ersten neun Impulsen weist die Stufe 55a einen Zählerinhalt von 1001 auf. Der zehnte Impuls
an der Leitung 80 bewirkt, daß die Zählerstufe 55a auf
Null zurückstellt, wodurch weiterhin ein Signal über die Anschlüsse 128a und 126b zur Stufe 55h gelangt. In Stufe
55b bewirkt dieser erste Impuls, daß die erste Stufe, die der Stufe Ikka im Zähler 55a entspricht, auf 1 gestellt
wird. Danach bewirkt tier elfte Impuls an der Leitung 80, daß die Zählerstufe l4%a im Zähler 55a auf 1
stellt. Hierdurch wird im Zähler 55 eine Gesamtzählung
von elf Impulsen erfaßt. Die Arbeitsweise des Frequenzselektors
59 hei einer Zählung von elf Impul@@n 5n Qe-
- 32 -
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schwindigkeitszähler 55 wird verständlich in Bezug
auf einen vollen Zyklus des Frequenzzählers 60.
Wie schon zuvor erwähnt wurde, erhält die Frequenzzählerstufe 6Oc Eingangsimpulse konstanter
Frequenz über die Leitung 22 und zählt bis 9 hoch und stellt beim Auftreten des zehnten Impulses zurück.
Hierbei wird ein Signal zur Stufe 6Ob über die Anschlüsse 122''a und 123b abgegeben. Dies bedeutet also, daß
für jeden durchlaufenen Zyklus der Zählerstufe 6Oc die
Zählerstufe 60b um eine einzelne Zählung weiterschaltet. Für jeden Ausgangsimpuls über die Anschlüsse 122'a
und 123a zur Stufe 6Oa führte die Stufe 60c zehn Zyklen und die Stufe 60b einen Zyklus aus. In entsprechender
Weise führten bei Auftreten eines Impulses an der Leitung 122a der Zähler 6Ob zehn Zyklen und der Zähler 6Oc
hundert Zyklen aus.
Nachfolgend wird zurückgekehrt zu der Arbeitsweise, wo der Zähler 55 eine Zählung von elf (Wertigkeit
12) aufweist. Die Zahl der Ausgangsimpulse der Frequenzselektorstufe
59b am Anschluß l4Ob beträgt zehn Impulse,
d.h. je ein Impuls für zehn Zyklen der Zählerstufe 6Ob. Ein zusätzlicher elfter Impuls an der Leitung 83
wird abgeleitet von der Zählerstufe 12Oa, dem Und-Gatter 130a, dem Oder-Gatter 136a und dem NAND-Gatter 138a als
Ergebnis des Wertes 1 in der Frequenzzähl er stufe 1^a.
Ein zwölfter Impuls von der Leitung 187 bewirkt, daß für jeden Zyklus des Frequenzzählers 60 insgesamt zwölf Impulse
an der Leitung 6 entstehen.
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Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß der Frequenzzähler 6O und der Frequenzselektor
59 zusammen eine Schaltung zur Erzeugung von Ausgangs impuls en darstellen, zur Bildung einer zweiten Impulsfolge
in der Leitung 6, wobei die Zahl der Impulse proportional der Zählung im in beiden Richtungen zählenden
Zähler, der vom Geschwindigkeitszähler 55 gebildet
wird, ist. Da der Frequenzzähler 6o zyklisch mehrBre
Zyklen durchläuft, ist die Frequenz der zweiten Impulsfolge in der*Leitung 6 proportional der Zählung im Geschwindigkeitszähler
55.
In Figur 5b wird der Null-Detektor 88 gebildet durch die NOR-Gatter l46a, l46b und 146c, die mit
den Geschwindigkeitszahlerstufen 55a» 55h und 55c jeweils
korrespondieren. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die NOR-Gattereingänge.: gezeigt in Verbindung mit der
rechten Seite der Geschwindigkeitszählerstufen 55a bis
55c. In Wirklichkeit sind jedoch die Eingänge des NOR-Gatters lA6a verbunden mit den Anschlüssen l45anbis l45<i»
diejenigen des NOR-Gatters l46b mit den Anschlüssen 1.45' a
bis l45'd und diejenigen des NOR-Gatters l46c rait ά&χι
Anschlüssen l45''a bis 145^d. Die Ausgang© der am NOR-Gatter
l46a bis l46c stellen die Eingänge das Und-Gatters
l48a dar. Dieses Und-Gatter 148 ist mit seinem Ausgang
mit der Leitung 89 verbunden, die ihrerseits verbunden
ist mit der Integrationssteuerschaltung (ICM) 53» ®i.®
Aufgabe des Null-Detektors 88 besteht darin, auf üblich© Weise zu erfassen, wenn jede der Stufen 35®>
h±s 55° de»
Wert Null aufweisen. Der Null-Detektor 88 gibt ®ia Aus«
gangssignal an die Leitung 89 ab, wenn alia Btuton des
Geschwindigkeitszahlers 55 in Null-Stellung s£,ia<ä· ßi® Isia*
gänge der NOR-Gatter l46a bis l46c sind deshalb ia
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Zeichnung verbunden mit den Ausgängen der Stufen 55a bis
55c « Bei einer Zählung Null im Geschwindigkeitszähler 55
weisen die Eingänge der NOR-Gatter l46a bis l46c alle den
Wert Null auf, so daß die Ausgänge dieser NOR-Gatter jeweils einen Wert 1 an das Und-Gatter 148 geben, das sodann
einen Wert bzw. einen Impuls 1 an die Leitung 89 abgibt,
was bedeutet, daß der Zähler 55 auf Null steht.
In Figur 5a erhält die Integrationssteuerschaltung
(ICM) 53 eine erste Impulsfolge über die Leitung 84 mit einer Frequenz, die der Amplitude des Beschleunigungs-
2 2 Signals d F (y)/dt entspricht. Diese erste Impulsfolge
wird entweder über die Leitung 8O oder die Leitung 8l dem
Geschwindigkeitszähler 55 zugeführt, der hierdurch aufwärts oder rückwärts zählt. Die Integrationssteuerschaltung 53
bestimmt somit die Richtung der Zählung des Zählers 551
d.h., die Richtung der.Integration, indem die Ausgangsimpulse
entsprechend auf die Leitung 80 oder 8l gegeben werden. Die erste Impulsfolge in der Leitung 84 hat eine
konstante Frequenz von beispielsweise 10 Impulsen pro Sekunde. Diese konstante Frequenz ergibt sich durch eine
10 -Teilung im Frequenzzähler 60 des Zeitsignals in der Leitung 22, das eine Frequenz von 10 Impulsen aufweist.
Jeder Impuls der Leitung 84 wird zusammen mit dem Zeitsignal der Leitung 22 zugeführt dem NAND-Gatter l67· Ear Ausgang
des NAND-Getters I67 ist deshalb ein abgetastetes Beschlsunigungssignalf
welches über den Inverter 168 und die
iitung 170 den NAND-Gattern 163, l64 und i86 zugeführt
wird* Die NAND-GAtter 163 und 164 übermitteln, unter später
noch zu beschreibenden Bedingungen, did Impulse dos abgetasteten Beschlcun-fgungssignals in der Leitung 170 entweder
über d.i.a Leitung 00 oder die Leitung 8l dem Geschwindig-
209834/1087 ' 35 "
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keitszähler 55,
In Figur 5a liefert der Steuersignal-Generator
(CSG) über die Leitungen 77 und 78 Eingangsgrößen zur Integrationssteuerschaltung 53· Die Leitung 78 ist
hierbei verbunden mit dem D-Eingang einer konventionellen D-Flip-Flop-Schaltung I71. Die Flip-Flop-Schaltung
171 dient dazu, das Vorzeichen für die Zählung im Geschwindigkeitszahl
er 55 zu speichern, so daß diese Flip-Flop-Schaltung
als Vorzeichen-Flip-Flop bezeichnet werden kann. Der Flip-Flop 171 wird auf 1 oder Null gestellt
in Abhängigkeit, ob vom Steuersignal-Generator 5I über die
Leitung 78 ein Signal 1 oder Null ankommt zu einem Zeitpunkt, wenn im Zeitsteuereingang des Flip-Flop« 17I «in
positives Ausgangssignal vom NOR-Gatter I69 ankommt. Die
Beaufschlagung des NOR-Gatters 169, die bewirkt, daß der
Flip-rFlop 17I durch ein Signal in der Leitung 78 gesteuert
werden kann, wird später beschrieben.
Der Ausgang Q des Flip-Flop I7I ist über die Leitung 17I Q verbunden mit dem Eingang eines Oder-Gatters
174· Der weitere Eingang dieses Oder-Gatters ist verbunden
mit der Leitung 77 vom Steuersignalgenerator 5I· Der Ausgang
des Oder-Gatters 174 ist über die Leitung 175 verbunden mit
den Eingängen des NGii*«Gatters !öl und des Inverters 177·
Die Funktion des Oder-Gatters 174 besteht in der
Beaufschlagung des NOR-Gatters 161 oder des NOR-Gattera
und hierbei über den Inverter 177. Das NOR-Gatter I58 erhält
sein eines Eingangssignal vom Inverter 177 wild sein
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59^9/ll/Ch/gn - 36 - 28. Januar 1972
anderes Eingangssignal vom Ausgang Q eines auf eine Null-Stellung
ansprechenden Flip-Flop 157» der als zweiter eine Null-Stellung erfassende Flip-Flop (ZD2) vorgesehen
ist. Der Ausgang des NOR-Gatters I58 ist verbunden mit
dem Eingang des NAND-Gatters 163, dessen weiterer Eingang beaufschlagt wird vom Inverter 168. In bestimmten
Zeitpunkten arbeitet das Gatter I58 in der Weise, daß die Arbeit des NAND-Gatters I63 gesperrt wird, so daß die Übermittlung
von aufwärts zählenden Impulsen über die Leitung 80 zum Zähler 55 gesperrt wird.
Das NOR-Gatter I6I arbeitet ähnlich wie das
NOR-Gatter I58, indem sein Ausgang verbunden ist mit dem
Eingang des NAND-Gatters l6^. Der andere Eingang des NAND-Gatters
l64 ist, wie schon zuvor beschrieben, über die Leitung
170 mit dem Ausgang des Inverters 168 verbunden. Die
Aufgabe des NOR-Gatters I61 besteht darin, die Übertragung der Abtastimpulse in der Leitursr 17O zur Leitung 8l und
damit zum Zähler 55 zu sperren, 30 daß verhindert wird, daß der Zähler 55 rückwärts zählt.
Die Leitung 89 vom Null-Detektor 88 ist verbunden mit den Eingängen C der D-Flip-Flops 155 und 157· Hierbei
handelt es sich um den ersten und um den zweiten NuIl-Detektor--Flip-Flop
(ZDl und ZD2). Der Ausgang Q des Flip-Flop 155 ist verbunden mit dem D-Eingang des Flip-Flop 157.
Bei beiden Flip-Flops 155 und 157 sind die Zeitsteuereingänge C verbunden mit dem Ausgang (l) des Frequenzselektors
59 über die Leitung 82. Der Ausgang Q des Flip-Flop 155
ist verbunden mit dessen D-Eingang. Die Aufgabe des Flip-Flop 155 besteht darin, wenn ein negativer Signalabfall an det
202834/1087
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Leitung (l) erscheint, den eigenen Ausgang Q zu speichern,
wobei das Signal in der Leitung 89 1 ist. Ist das Signal in der Leitung 89 Null, werden, da die Leitung
89 verbunden ist mit den C-Eingängen beider Flip-Flops 155 und 157» beide Flip-Flops zurückgestellt, so
daß an jedem ihrer Ausgänge Q der Wert Null erscheint. Der erste Impuls, der längs der Leitung 83 auftritt,
nachdem an der Leitung 89 das Signal 1 steht, schaltet den Flip-Flop 155 auf 1. Der zweite in der Leitung 83
auftretende Impuls stellt den Flip-Flop 155 zurück und schaltet den Flip-Flop 157 auf 1. Die Wirkungsweise der
Flip-Flops 155 und 157 ist deshalb vergleichbar mit einem
Schieberegister. Der Q-Ausgang des Flip-Flop 155 ist
ein Eingang des NAND-Gatters I85 und dieser Q-Ausgang dient als Steuerimpuls für das NAND-Gatter I85, wenn der
Flip-Flop 155 auf Null zurückgestellt wird. .Jeder Null-Eingang
bei einem NAND-Gatter bedingt einen Ausgang L Ein Ausgang 1 des NAND-Gatters 185 dient als Steuerimpuls
für das NAND-Gatter 186 und ermöglicht daher, daß die Abtastimpulse in der Leitung 17O durch das NAND-Gatter
186 zur Leitung I87 gelangen und damit durch das NAND-Gatter 188 zur Leitung,6. Wenn das Flip-Flop 155 auf Null
geschaltet wird, ist sein Ausgang Q gleich 1. Wenn das Signal
der Leitung I87 vom Inverter 177 ebenfalls 1 ist, dann beträgt der Ausgang des NAND-Gatters I85 Null. Hierdurch
wird die Arbeit des NAND-Gatters I86 gesperrt und.verhindert,
daß irgendwelche Impulse der Leitung I70 über die Leitung 187 und das NAND-Gatter 188 zur Leitung 6 gelangen.
,
Der Ausgang Q des Flip-Flop 157 dient als Steuerimpuls
für das NOR-Gatter 158, trenn dieses sich ±n sei*
209834/1087 " 3Ö "
5949/11/Ch/gn - 38 - 28. Jam
ner NuIl-Stellung befindet und bewirkt einen Null-Ausgang,
wenn es sich in seiner Schaltstellung 1 befindet'» Der Null-Ausgang zum NAND-Gatter 1Ö3 sperrt dessen Betrieb,
so daß wenn das Flip-Flop 155 auf 1 geschaltet wird, alle Impulse in der Leitung 80 unterdrückt werden.
Der Ausgang Q des Flip-Flop 157 dient als Steuerimpuls für das NOR-Gatter I69, wenn es sich in seiner Null-Stellung
befindet, so daß das Flip-Flop 171 getaktet wird durch ein Signal vom NAND-Gatter I67·
Nähere Einzelheiten der Arbeitsweise der Integrationssteuerschaltung (ICM) 53 der Figur la können
der Aufstellung III entnommen werden:
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209834/108? 0RI«nal inspected
| Lei tung 84 |
Steuer signal- Generator |
l+JVorz. Flip-Flop |
C-I | Geschw. Zäh ler Eingänge |
) | X | • | CD | Stufe 55a |
Null- Flip- Detek-rFlop |
155 | Flip- Flop |
Frequenz- Selektor |
RCT Leitungen |
VJi | |
| X | 51 | 171 | Leitung 187 |
CU | - | Lei tung 81 |
0010 | tor | Lei tung 155Q |
157 | 59 | 84 + 187 | ||||
| Gesch-wr. Wertig keit |
X (ti-t3) |
Leitung 77 |
Leitung 171Q |
X | Lei tung 80 |
- | 0001 | Lei tung 89 |
0 | Lei tung 157Q |
Impulse Leitung 83 |
Impulse Leitung 6 |
VO Μ· Hk O sr |
|||
| + 3 | X U4-t6) |
0 | X (t2-t3) |
- | X | 0000 | 0 | 0 | 0 | 2 | + 3 | 0 | ||||
| +2 IO O |
X. (t7-t9) X (10-Ϊ12 |
0 (ti) |
0 | X (t5-t6) |
- | - | X (t5-t6) |
0000 0000 |
0 | 1 | 0 | 1 | +2 (t2-t4) |
|||
| to +ι OO |
0 (t4) |
0 | ■Μ X |
- | - | 0001 | 1 | 0 1 |
0 | 0 | + 1 (t5-t6J |
|||||
| Co «ft O 09 -1 «4 |
x:. | 0 <t7> 0 ) (tio) |
0 1 (11) |
X | _ | 0001 | . 1 1 |
0 | 1 0 |
0 0 |
0 -1 |
1 1 |
||||
| -2 | X | O | 1 | X | X | 0000 | 0 | 0 | 0 | 1 | -2 | |||||
| +2 | X | O | 0 | X | X | 0000 | 0 | 1 | 0 | 1 | +2 | [J co |
||||
| B. +1 | X | O | 0 | - | - | 0000 | 1 | 0 | 0 | 0 | + 1 | C- | ||||
| O | O | 0 | X | - | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 8» | ||||||
| + 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | + 1 £J | s» | |||||||||
| 0 | Hk | |||||||||||||||
| 00 CD CJ? |
■vl IND |
|||||||||||||||
59^9/ll/Ch/gn - 4O - 28. Januar 1972
Die Aufstellung III zeigt in ihrem Teil A die Arbeitszustände, bei welchen der Geschwindigkeitszähler
55 von der Wertigkeit +3 über Null zurückzählt auf die Wertigkeit -2. Teil B zeigt eine Zählung mit einer Umkehrung
bei Null, also einer Zählung von +1 über Null zu +1. Bei diesen Zählungen sind die Stufen höherer Ordnung
55b und 55c des Zählers 55 in Null-Stellung. Wie die
Aufstellung III in Teil A zeigt, zählt die Stufe 55a von
OOIO zurück auf OOOO und von dort aufwärts auf 0001. Damit die Integrationssteuerschaltung 53 veranlaßt wird,
daß der Zähler 55 in. dieser Weise zählt, gibt der Steuersignalgenerator
51 an die Leitung 77 einen Ausgangswert
der Größe Null und an die Leitung 78 einen Ausgangswert
der Größe 1 ab. Diese Ausgänge sind bedingt durch ein negatives Signal in der Leitung 50. Wie schon zuvor erwähnt, weist das Beschleunigungssignal, definiert in der
Amplitude durch die Impulsfrequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84;, eine konstante Frequenz auf. Diese
Frequenz stimmt die Zeitsteuerung der Integrationssteuerschaltung 53· Die Zeit zwischen zwei Impulsen in der
Leitung 84 bestimmt den Zeitzyklus der Integrationssteuerschaltung 53·
Der Zeitzyklus in Aufstellung III wird weiterhin erklärt in Verbindung mit der Figur 6· In Figur 6
stellt die Impulsfolge 22' das Signal in der Leitung 22 in den Figuren 5a und 5h dar, das eine Frequenz von 10
Impulsen pro Sek. aufweist. Die Impulsfolge 84' in Fig.6
stellt das Signal in der Leitung 84 der Figuren 5a und 5b
dar, welches eine Frequenz von 10 Impulsen/Sek. aufweist.
Weiterhin stellt die Impulsfolge I70' das abgetastete
10^-Signal in Leitung. 170 der Figur 5a dar. Beachtenswerte
Zeitpunkte in Aufstellung III und in Figur 6 sind die
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C'
59^9/ll/Ch/gn - kl - 28. Januar 1972
Zeitpunkte tObist12· Typische Zeitzyklen verlaufen
zwischen to und t3, t3 und t6, t6 und t9» und t9 und
tl2. In Aufstellung III ist der Zeitverlauf horizontal von links nach rechts angegeben. Das erste Ereignis ia
jedem Zyklus ist ein Impuls in der Leitung ®40 Begin=
nend mit der Spalte für die Leitung 77 und sndsnd salt
der Spalte für die Leitung 89» treten die Ereigniss©s
die durch die dazwischenliegenden Spalten dargestellt sind, während jeder Impulszeit jedes Impuls©s in der
Leitung 8k oder sehr kurz danach auf. Die Schaltsustände
der Leitungen 155Q und 157Q treten dagegen ,wesentlich später auf, näherungsweise zwischen zwei Iurapualsera.
in Leitung 8k» Die Schaltzustände in den Leitungen
83 und 6 sind im wesentlichen über einen ganzen Zjlzlus
verteilt, wobei eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung herrscht.
Um zu einer Zählung der Wertigkeit ψ .3 zu ga«
langen, zählt die Zählerstufe 55» entweder rückwärts
von k oder aufwärts von 2. Um rückwärts zu zählen weist
die Leitung 77 vom Steuersignalgenerator 51 dass Wort
Null auf. Um aufwärts zu zählen, liegt an der Leitung
77 der Wert 1 an. Da ein positiver Wert C+3) &®™ Startpunkt
darstellt, ist der Vorzeichen-Flip-Flop l?t auf Null gestellt, wie dies durch den Wart Null in der Spalte
der Leitung 17IQ dargestellt ist. Da die Stef© 55®
einen Wert 0010 aufweist, weist die Null-Dst©ktor-=L©i«·
tung 89 notwendigerweise einen Wert Null mit® Bositzt
die Leitung 89 den Wert Null, werden deshalb Ewisigon·»
derweise die Flip-Flops 155 und 157 zurliclsgeatGlit euif
Null, da die Eingänge entsprechende Potentiala"amfwd£«
«en»
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Bei diesen Schaltzuständen beginnt der Zyklus
+3 mit einem Impuls in der Leitung 84. Dieser Impuls tritt in der Leitung 187 auf und erzeugt einen Impuls
entweder in der Leitung 8O oder 8l, abhängig davon, ob in der Leitung 77 das Potential ί oder Null vorhanden
ist« Hierdurch wird bewirkts daß die Stufe 55a entweder
vorwärts oder rückwärts in die Zählstellung OOiO geschal«*
tet wird. Dieser Zählerinnale äar Stuf a 55& bewirkt, daß
die Leitung 89 an Null liegt» Dia Zahl dar Impulse der
Leitung 83 ist deshalb 2 als -Srgebtiia der 0010-Zählung
in dar Stufe 55» wagen der zuvor beschriebenen Schaltung*
Die Impulse in der Leitung 83 warden vereinigt mit dem
Impuls in der Leitung I87, so daii sich insgesamt drei Impulse
in der Leitung 6 für einen +3"Zyklus ergeben.
Der +2-Zyklus beginnt mit einesa Impuls in der
Leitung 84* Diaser Impuls in der Leitung 84 beginnt zum Zeitpunkt ti und endet bei t-3· Bei Sl wird der Steuersignal-Generator
51 durch die Anstiegsflanka des Impulses
in der Leitung 84 angesteuert, um dio Größe des Fehlersignals in aer Leitung 50 zu erfassen und um in der Leitung
77 einen Ausgangswert Null zu erzeugen, da vorausgesetzt
ist, daß 3ine Bückwärtssr.ählung e ".folgt» Da das
NOR-Gatter* l69 nicht ai regt ,ist, kam*, der ¥ert Jfull la
dar Leitung i71Q sich nicht ändern« 3<*j? Iiapuls in eier Leitung
84 wird erfaßt vor, NAND-Gatfcsr ^Sf \in.d wandert durch
·..i*;->
Inverter 168 aur Leitung 170« ^on dort wandert der Isnt'.i:
^ durch das geschaltete NAND-Gatter ί3δ nur Leitung 187,
vi::i wo er durch das NAND-Gatter l8l durchg^iiit tind einen Ausgangsimpuls
in der Laittmg 6 bildet* Dieser Impuls erscheint
weiterhin, an der Leitmig 170 und gshi durch das NAND-Gatter
?.64 zur Leitung Bl hindurch und zwar svieciien d®n ZeitpunJx»
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ten t2 und t3, so daß die Stufe 55a zurückzählt auf
den Zählerwert 0001. Bei dieser Zählerstellung bleibt
die Leitung 89 auf dem Wert Null, so daß der erste und
zweite Flip-Flop 155 und I57 auf Null bleiben. Die 0001-Zählung
in der Stufe 55a erzeugt einen Ausgangsimpuls in
der Leitung 83« der zusammen mit einem Impuls in der Leitung
187 in der Leitung 6 zwei Impulse während eines +2-Zyklusses ergibt. Da vorausgesetzt ist, daß sich der
Schaltzustand in der Leitung 77 nicht ändert, wird die Rückwärtezählung, die durch den Null-Wert in der Leitung
77 bestimmt ist, weitergeführt. Der +1-Zyklus beginnt mit einem Impuls in der Leitung 84 zwischen den Zeitpunkten t4
und t6. Zum Zeitpunkt t4 wird die Leitung 50 abermals abgetastet
von dem Steuersignal-Generator 51t der die Leitung
77 weiterhin auf dem Wert Null hält. Die Leitung 17IQ
kann ihren Zustand nicht ändern, da der zweite Flip-Flop 171 sich noch in einer Null-Stellung befindet und somit
verhindert, daß das NOR-Gatter 169 von einem Steuerimpuls beaufschlagt wird. Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6
wird der abgetastete Impuls, der an der Leitung I70 erscheint und von der Leitung 84 abgeleitet ist, angelegt an
das NAND-Gatter I86 und geht somit zur Leitung 6 hindurch. In gleicher Weise wandert der Impuls in der Leitung I70
durch das NAND-Gatter 164 zur Leitung 8l hindurch und bewirkt
eine Rückwärtszählung des Zählers 55a auf einen Zahlwert
0000. Diese Zählerstellung der Zählerstufe 55a bewirkt, daß an der Leitung 89 der Schaltwert 1 auftritt. Dieser .
Wert 1 in der Leitung 89 wird eingegeben in den ersten Flip-Flop 155 zu einem Zeitpunkt in der Hälfte zwischen
den Zeitpunkten t6 und t7> Die Null-Stellung der Stufe 55a stellt sicher, daß während eines +1-Zyklusses keine Impulse
in der Leitung 83 auftreten, so daß die Ausgangsleitung 6 lediglich einen Impuls während eines +1-Zyklusses von der
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Leitung 187 erhält,
Ist das Fehlersignal in der Leitung 50 noch negativ, folgt dem +1-Zyklus ein Null-Zyklus, der beginnt
mit einem Impuls in der Leitung 84 zwischen den Zeitpunkten t7 und t9· Zum Zeitpunkt t7 wird die Leitung
50 abermals bezüglich ihres Schaltzustandes Null
abgetastet. Während des Null-Zyklusses wird die Leitung
17IQ ihren Schaltzustand nicht ändern, da der
zweite Flip-Flop 157 noch auf Null gestellt ist. Da während dieses Teils des Null-Zyklusses der erste Flip-Flop
155 noch in der Stellung 1 steht, wird kein Impuls
an die Leitung I87 gelangen, da die Leitung 155Q noch
den Wert Null aufweist, der als Eingangewert Null am
NAND-Gatter I85 liegt, so daß der Ausgang des NAND-Gatters 185 den Wert 1 aufweist. Der Eingangswert 1 beim
NAND-Gatter I86 verhindert, daß aber dieses Gatter ein
Impuls zur Leitung I87 gelangt.
Mit den Werten Null in den Leitungen 77 und 17IQ wird bewirkt, daß infolge des Oder-Gatters 174
die Leitung 175 den Wert Null aufweist. Dieser Wert Null
in der Leitung 175 dient als Steuerimpuls für das NOR-Gatter 161, erzeugt jedoch über den Inverter 177 ein
Eingangspotential der Größe 1 am NOR-Gatter I58, so daß der Ausgang dieses Gatters den Wert Null aufweist, der
als Eingang für das NAND-Gatter 163 dient, womit die Über· mittlung irgendwelcher Impulse von der Leitung 17O zur
Vorwärtszählleitung 80 unterbrochen ist. Obwohl das NOR-Gatter
161 angesteuert wird durch einen Wert Null in der Leitung 175t bedingt der Wert 1 in der Leitung 89, daß
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5949/H/Ch/gn - 45 - 28. Januar 1972
der Ausgang des NOR-Gatters l6l den Wert KuIl aufweist,
womit die Arbeit des NAND-Gatters 164 unterbrochen ist,
so daß kein Rückzählimpuls zur Leitung 8l gelangt. Da
weder ein Vorwärts- noch ein Rückwärtszählimpul3 auftritt,
bleibt die Stufe 55a bei der Zählerstellung OOOO,
so daß die Leitung 89 weiterhin den Wert 1 aufweist. In der Mitte des Zyklusses werden die Zeitsteuereingänge
der Flip-Flops 155 und 157 beaufschlagt, so daß der Flip-Flop
155 d.en Schaltzustand Null und der Flip-Flop I57 den
Schaltzustand 1 einnimmt. Während eines Null—Zyklusses
tritt also weder ein Impuls in der Leitung 83 noch in der Leitung 6 auf.
Da das Fehlersignal in der Leitung 50 weiterhin
negativ ist, folgt dem Null-Zyklus ein -1-Zyklus.
der -1-Zyklus beginnt mit einem Impuls in der Leitung 84 zwischen den Zeitpunkten tlO und tl2. Zum Zeitpunkt
tlO wird die Leitung 10 abermals abgetastet und ihr negatives Potential bedingt den Wert Null in der Leitung
77. Da der zweite Flip-Flop 157 die Schaltstellung 1 aufweist, kann die Leitung 17IQ bezüglich ihres Wertes sich
ändern, da der Vorzeichen-Flip-Flop I7I über das NOR-Gatter
169 beaufschlagt wird. Das NOR-Gatter· 169 und damit auch der Flip-Flop I7I werden beaufschlagt sau einem Zeitpunkt tll, wobei der Wert 1 der Leituns ?S elngegehen wird
in den Flip-Flop I71, der sodann an der Leitung 17IQ auftritt.
Während der Zeitpunkte tll und tl2 wird der Impuls
in der Leitung 84 abgetastet und zur Leitmag ίΒψ übertragen*
Die Werte Null und 1 der Leitungen 77 und. 1?7Q fo®&u£schlagen
das Oder-Gatter 174, wodurch über das ISOR-Qafcior l6i
das NAND-Gatter l64 gesperrt wird. Hiardureh wiifd die Übertragung
von Rückzählimpulsen zur Leitung <§£
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Die Stellung 1 des zweiten Flip-Flops 157 bedingt einen Ausgang des NOR-Gatters 158 des Wertes Null,
wodurch das NAND-Gatter I63 gesperrt wird, so daß keine
Vorwärtszählimpulse zur Leitung 80 gelangen können. Die
Stufe 55a bleibt deshalb bei der Zählerstellung OOOO,
so daß die Leitung 89 den Vert I aufweist. Etwa einen
halben Zyklus später gelangt ein Zeitsteuersignal von der Leitung (l) zu den beiden Flip-Flops 155 und 157 und bewirkt,
daß die Null-Stellung des Flip-Flops 155 eingegeben wird in den Flip-Flop 157 und der Flip-Flop 155 in den
Schaltzustand 1 gebracht wird, während die Leitung 89 noch weiterhin den Wert 1 beibehält. Bei einer Null-Stellung
in der Stufe 55a erhält die Leitung 83 während eines -1-Zyklusses keinen Impuls, dagegen erhält die Leitung 6
einen Impuls, der von der Leitung l8? kommt. Der Impuls
der Leitung 6 stellt einen negativen Zählimpuls dar, weil der Vorzeichen-Flip-Flop 171 sich in der Schaltstellung
befindet, wie dies angezeigt ist durch die Leitung 17IQ
zum Zeitpunkt tll und dargestellt ist durch die 17IQ-Umkehrung
im Inverter 179» der einen Wert 1 in die Leitung 5 abgibt, Der Wert 1 in der Leitung 5 stellt einen negativen
Zählwert in der Leitung 6 und der Wert Null in der Leitung 5 stellt einen negativen Zählwert dar.
Ist das Fehlersignal - in der Leitung 50 weiterhin
^egativ, folgt dess -t-Zyklus ein -2-Syklus. Der -2-Zyklus
beginnt mit einem Impuls in der Leitung 84, dem öin Abtasten des Fehlersignals in der Leitung 50 durch
den Steuersignal-Generator 5*· folgt, daß nach wie vor
der Wert Null an der Leitung 77 anliegt« Der Wert in der
L-3i*-;mg I71Q «sann sich sa diacesj Zeitpunkt nicht ändern,
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so daß der Wert bei 1 bleibt· Der Impuls In der Leitung
187 erscheint als Vorwärtszählimpuls in der Leitung
80, da die Leitung 77 und I7IQ den Wert 1 und Null
aufweisen. Dieser Vorwärtszählimpuls in der Leitung 80
bewirkt, daß die Stufe 55a die Zählstellung 0001 einnimmt, so daß an der Leitung 89 der Wert Null auftritt. Der Wert
Null in der Leitung 89, bedingt Null-Werte in den Leitungen I55Q und 157Q» wie schon zuvor beschrieben wurde. Die
Zählerstellung 0001 in der Stufe 55a bedingt einen Impuls
in der Leitung 83t der zusammen mit dem Impuls in der Leitung
187 insgesamt zwei Impulse in der Leitung 6 ergibt. Das Vorzeichen dieser Impulse in der Leitung 6 ist negativ,
da der Wert der Leitung 17IQ 1 ist.
Der Teil B in der Aufstellung III zeigt die Veränderung der Zählung, wenn die Integrationssteuerschaltung
53 den Zähler 55a veranlaßt, zuerst von +2 rückwärts
zu zählen auf Null, wo dann das Vorzeichen verändert wird, so daß nachfolgend auf +1 gezählt wird.
Der Generator 1 in Fig. 2 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Figuren 8a und 8b gezeigt.
Sowohl der Figur 2 als auch den Figuren 5a und 5b
ist zu entnehmen, daß der Generator nach den Figuren 8a und 8b über die Leitung 6 Impulse von der Gleichlaufsteuerschaltung
k erhält und eine Integration ausführt, deren Zählrichtung bestimmt wird durch das U/D-Signal in der
Leitung 5. Die Schaltung nach den Figuren 8a und 8b weist in Figur 8a die Steuer- und Generatorschaltung 7 auf, während
in der Figur 8b der erste Zähler 11, der zweite Zähler 12, die logische Kombinationsschaltung 17 und der Ref«renzzähler
26 dargestellt sind· Entsprechende Bewagssi-f ■■
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59^9/ll/Ch/gn - k8 - 28. Januar 1972
fern weisen die Schaltungen in Fig. 2 auf,
In Figur 8 erhält die Steuer- und Generatorschaltung ' 7 Impulse von der Leitung 6, die eine Frequenz
aufweisen, die der Geschwindigkeit dF (y)/dt entspricht, die zur Bildung des Wertes F (y) zu integrieren
ist. Die Richtung der Integration wird bestimmt durch das Signal in der Leitung 5» wobei die Leitungen 5 und 6 mit
der Integrationssteuerschaltung 53 in Fig. 5a verbunden
sind. Die Impulsfolge in der Leitung 6 gelangt an den Zeitsteuereingang eines JK-Flip-Flop 2031 wobei die Eingänge
J und K den Schaltzuständen 1 und Null zugeordnet sind. Die Ausgänge Q und Q des Flip-Flop 203 sind direkt
verbunden mit, den J- und K-Eingängen eines zweiten Flip-Flop 205. Der Zeitsteuereingang des Flip-Flop 205 wird
in Durchschaltrichtung beaufschlagt durch einen negativen Impuls in der Leitung 2271 der abgeleitet wird von
einer Rückwärtszählung des Zeitsteuersignals in der Leitung 20 über eine Teilung in der Schaltung 226, die eine
Teilung um den Faktor 2 bewirkt. Die Flip-Flop 203 und dienen als Schieberegister zur zeitlichen Sjmchronisierung
jedes Eingangsimpulses in der Leitung 6 mit einem Zeitimpuls in der Leitung 206. Die Leitung 206 wird beaufschlagt
von dem Ausgang Q des Flip-Flop 205# 204ist verbunden mit
dem Zeitsteuereingang eines Flip-Flop 207» wobei jeweils wenn
beide Eingänge J und K auf den Wert 1 gehalten sind, die Arbeitsweise derart ist, daß die Zahl der Impulse in
Leitung 2θ6 um den Faktor 2 dividiert wird. Jeder Impuls in der Leitung 206 der Größe 1 dient als Steuerimpuls für
das Und-Gatter 234 und die JK-Flip-Flops 210 und 211, wöbe;^
die Leitung 2θ6 bei den Flip-Flops 210 und 211 mit den Rückstelleingängen C verbunden ist. Bei allen dargestell-
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ten Flip-Flops, sowohl der Fig. 5a, 5b, als auch der
Figur 8a und 8b sind die Rückstellanschlüsse mit C bezeichnet. Bei den Flip-Flops 210 und 211 sind jeweils
die K-Eingänge an dem Wert 1 anliegend, währen die J-Eingänge verbunden sind mit den Q- und Q-Eingängen des Flip-Flops
207· Die Flip-Flops 210 und 211 werden für jeden Eingangsimpuls in der Leitung 6 entgegengesetzt beaufschlagt
in Abhängigkeit vom Schaltzustand des Flip-Flop 207· Da der Flip-Flop 207 bei jedem Impuls in der Leitung
6 seinen Schaltzustand ändert, wechseln die Flip-Flops 210 und 211 ebenfalls für jeden Eingangsimpuls in der Leitung
6 ihren Schaltzustand.
Die Q-Ausgänge der Flip-Flops 210 und 211 sind verbunden mit den J- und K-Eingängen der Flip-Flops 220
und 221. Die Zeitsteuereingänge der Flip-Flops 220 und 221 sind jeweils verbunden mit der Leitung 20 zur Eingabe
des Zeitsteuersignals. Die Flip-Flops 220 und 221 haben die Wirkung, das Zeitsteuersignal der Leitung 20 um den
Faktor 2 zu dividieren, so daß an den entsprechenden Ausgängen Q eine Impulsfolge mit der halben Frequenz erscheint.
Die Ausgänge Q der Flip-Flops 220 und 221 sind verbunden mit den Eingängen der Oder-Gatter 242 und 243· Die Ausgänge
der Oder-Gatter 242 und 243 sind verbunden mit den Leitungen
8 und 9, die ihrerseits verbunden sind mit den Eingängen des ersten'Zählers H und des zweiten Zählers 12. Bei
einer normalen Arbeitsweise und in Abwesenheit irgendeines Impulses in Leitung 6 bewirken die Flip-Flops 220 und
221 eine Teilung um den Faktor 2 der Frequenz der Impulse V in der Leitung 20. Demgemäß tritt in den Leitungen 8 und
eine gleiche Anzahl von Auβgangsimpulsen auf« so daß der
erste Zähler 11 und der zweite Zähler 12 «synchron amoinan-
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der mit der gleichen Anzahl von Eingangeimpulsen weitergeschaltet
werden* Sobald ein Impuls in der Leitung 6 auftritt, wird entweder der Flip-Flop,220 oder der
Flip-Flop 221 gesperrt, so daß verhindert wird, daß Impulse in der Leitung 8 oder in der Leitung 9 auftreten·
Für die Sperrung der Leitung 8 oder der Leitung 9 ist
bestimmend der Flip-Flop 207.
Bine weitere Steuerung der den Leitungen 8 und 9 zugeführten Impulse für den ersten und zweiten
Zähler wird durch das Auf/Abwärtssignal in der Leitung
5 bewirkt. Die Leitung 5, die den Wert 1 oder Null aufweist, ist mit dem Eingang K eines JK-Flip-Flop 214 verbunden.
Die Leitung 5 ist weiterhin über einen Inverter 229 mit dem Eingang J eines Flip-Flop 2lA verbunden, wobei
durch den Inverter 229 ein Wertwechsel bewirkt wird·
Der Wert 1 oder Null der Leitung 5 wird gespeichert im Flip-Flop 2ΐΛ, wenn ein negativer Impuls am Zeiteteuereingang
dieses Flip-Flops anliegt, der abgeleitet wird vom Ausgang Q des Flip-Flop 203. Der Flip-Flop 212I ist
mit seinen Q-und Q-Ausgangen verbunden direkt mit dem
J-und K-Eingangen eines JK-Flip-Flops 215. Die Flip-Flops
214 und 215 dienen als Schieberegister zur Speicherung
des Wertes des Signals in der Leitung 5* Der Zeitateuereingang
des Flip-Flops 215 ist gleich dem Zeitsteuereingeng dos Flip-Flops IViA, d.h., die beiden Zeitsteuereingänge
sind verbunden mit dem Ausgang Q des Flip-Flops 203>
Die Atisgänge Q und Q des Flip-Flops 214 sind verbunden
a*xt den Und-Gattern 23? und 238. Der jeweils andere Eingang
d^r Gatter 237 «sid 238 ist verbunden mit dew Ausgang
Q des Flip-P^Lopa 210 bat*. ' S1Ii * Der jeweils dritte
der Und-Gatier 23? up dl 23& «i&d verbunden mit
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dem Und-Gatter 234. Die Ausgänge der Und-Gatter 237
und 238 liegen als Eingänge an den Oder-Gattern 242
und 243 an. Die Und-Gatter 237 und 238 haben die Wirkung
einer überbrückung der Flip-Flops 220 : und 221, so daß die Ausgangsimpulse über die Oder-Gatter 242
und 243 zu den Leitungen 8 und 9 gelangen können. Da
die Teilerwirkung der Flip-Flops 220 und 221 überbrückt werden kann, wenn die Und-Gatter 237 und 238 Öffnen,
wird die Wertigkeit der Impulse in den Leitungen 8 und 9 verdoppelt, im Vergleich zu denjenigen Impulsen, die
über die Flip-Flops 220 und 221 zugeführt werden. Das Und-Gatter 237 wird nur beaufschlagt, wenn der Flip-Flop
220 gesperrt ist. In gleicher Waise wird das Und-Gatter 238 nur geöffnet, wenn der Flip-Flop 221 gesperrt
ist« Di« Art und Weise der Sperrung und Öffnung
der verschiedenen Schaltungsteile der Steuer- und Generatorschaltung 7 ist Gegenstand eimer anderen Anmeldung.
Die genaue Arbeitsweise der Schaltung nach Figur 1 in Verbindung mit einer Anzeige·= und Ausgabevorrichtung
nach Figur 2 wird nachfolgend anhand von zwei Bei«
spielen erläutert. Im ersten Beispiel wird unter Bezugnahme
auf Fig. 2 vorausgesetzt, daß der Eingang F (x) des Eingangsteiles 3 dieForm von 9 1/2 bits der Relativverschiebung
der beiden Teile 4o und 4l des Wandlers ist. Im Beispiel entspricht jeder bit einer Strecke von
0,0025 mm, so daß die 9 1/2 bits einer Wegstrecke von
9 1/2 χ 0,0025 mm entsprechen. Es ist Aufgabe der Anlage nach Figur 2, diese 9 1/2 bits zu messen, sie im äußeren
Speicher 32 zu speichern und. in der Anzeigevorrichtung
34 anzuzeigen. Ein positives oder negatives Vorzei-
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Chen wird dazu verwendet, dl« Bewegung«richtung asu definieren.
Die Einzelheiten einer derartigen Arbeitsweise zur Verarbeitung
eines -9 1/2 bit-Einganges wird nachfolgend anhand der Aufstellung IV beschrieben.
Aufstellung IV
| -9 | ff (γί | Ext.Zäh- ler 32 |
Geschw. Zähler 55 |
F(y) | 1/2 | Lei tung 109 |
Lei tung 77 |
Lei tung 1710. |
|
| Ij y Jv XU S | -9 | Γ ^X) Pos. |
0 | 0 | Lei tung 50 |
1/2 | + 9 1/2 | 1 | 0 |
| 1 | -9 | 1/2 bits | -1 | -1 | + 9 | 1/2 | + 9 1/2 | 1 | 0 |
| 2 | -9 | 1/2 | -3 | -2 | +9 | 1/2 | +7 1/2 | 1 | 0 |
| 3 | -9 | 1/2 | -6 | -3 | +8 | 1/2 | +3 1/2 | 1 | 0 |
| k | -9 | 1/2 | -8 | -2 | +6 | 1/2 | -2yl/2 | 0 | 0 |
| 5 | -9 | 1/2 | -9 | -1 | +3 | 1/2 | -1 %/2 | 0 | 0 |
| 6 | -9 | 1/2 | -9 | 0 | + 1 | 1/2 | - 1/2 | 0 | 0 |
| 7 | -9 | 1/2 | -10. | -1 | + | 1/2 | -' 1/2 | 1 | 0 |
| 8 | -9 | 1/2 | -10 | 0 | + | 1/2 | -1 1/2 | 0 | 0 |
| 9 | -9 | 1/2 | -9 | + 1 | - | 1/2 | - 1/2 | 0 | 1 |
| 10 | -9 | ■1/2 | -9 | 0 | - | 1/2 | + 1 1/2 | 1 | 1 |
| 11 | -9 | 1/2 | -10 | -1 | + | 1/2 | + 1 1/2 | 1 | 0 |
| 12 | -9 | 1/2 | -10 | 0 | + | 1/2 | -1 1/2 | 0 | 0 |
| 13 | 1/2 | -9 | + 1 | - | - 1/2 | 0 | 1 | ||
| 1/2 | - | ||||||||
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Der vom Lageneingang 3 gegebene Wert von konstant -9 1/2 bits ist in der linken Spalte der Aufstellung
IV in der Spalte F (x) angegeben. Die rechten Spalten stellen die verschiedenen Werte in Bezug auf
F (y) dar. Die Spalten zeigen im einzelnen den Speicher· inhalt des äußeren Zählers 32, des Geschwindigkeits-Zählers
55· der analogen Amplitude der Signale in den Leitungen 50 und 109 der Figur 4 und die Digitalwerte
oder Null der Signale in den Leitungen 77 und 17IQ an·
Wie die erste horzontale Zeile in der Aufstellung IV zeigt, sind der äußere Zähler 32 und der Geschwindigkeitszähler
55 beide auf Null gestellt* Mit einem konstanten Eingang von -9 1/2 bits beträgt das
Fehlersignal in der Leitung 50 +9 l/2. Der Analogwert
des Signals in der Leitung 109 wird in jedem Zyklus bestimmt durch Ausführung der Rechenoperation gemäß Gleichung
2* Während des ersten"Zyklusses ist der Wert in
der Leitung 109 +9 1/2, da irgendwelche vorherigen Geschwindigkeitswerte nicht vorhanden sind. Da die Leitung
109 positiv ist, wird die Leitung 77 an einen Wert 1 gelegt. Hierbei ist vorausgesetzt, daß di© Leitung
171Q den Wert Null aufweist. Jede Zeile in dar Aufstellung
IV stellt einen. Zeitzyklus dar, wie er gemessen wird durch einen Zyklus des Frequenzzählerβ 6θ. Liegt
an der Leitung 50 ein Fehlersignal von +9 1/2 an, wird der Geschwindigkeitszähler 55 auf -1 geschaltet, wodurch
ein Impuls für die Leitung 6 erzeugt wird, so daß weiter· hin ein Impuls zum äußeren Zähler 32 gelangt, dessen
Zählstellung somit -1 aufweist. Zu Beginn des nächsten Zyklussee ist das Signal der Leitung 109 weiterhin positiv,
was bewirkt, daß der Geschwindigkeitszahler 55 auf
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-2 geschaltet wird. Dies bewirkt ein Anwachsen des Zählerinhalts des äußeren Zählers 32 auf -3. Während
des vierten Zyklussee wird der Geschwindigkeitszähler 55 auf -3 geschaltet, und gleichzeitig die Zählung des
äußeren Zählers 32 auf -6 erhöht. Während des fünften
Zyklusses ändert sich das Signal in der Leitung 109 von positiv nach negativ, wodurch brwirkt wird, daß die Leitung
77 auf den Wert Null schaltet. In Verbindung mit dem Wert Null in der Leitung 17IQ wird bewirkt, daß der
Geschwindigkeitszähler 55 a^f die Zählstellung -2 vermindert
wird und gleichzeitig der äußere Zähler 32 die Zählstellung -8 einnimmt. Während des sechsten Zyklusses
wird die Leitung 109 nach wie vor negativ, wodurch bewirkt wird, daß der Zähler 55 sich auf -1 vermindert,
während der äußere Zähler 32 auf -9 anwächst· Xm siebten
Zyklus wird dar Geschwindigkeitszähler 55 auf Null geschaltet,
während der äußere Zähler 32 nunmehr die Zählstellung -9 einnimmt« Während des achten Zyklusses wird
der Geschwindigkeitszähler 55 abermals auf -1 gestellt« da das Signal in der Leitung 109 zu einem positiven Wert
wechselt. Während des 9· Zyklusses kehrt der Geschwindigkeit szähler. 55 auf Nul>l zurück und im zehnten Zyklus nimmt
er die Zählerstellung +1 ein« Danach pendeln der Geschwindigkeitszähler.
55 und die inneren Zähler 11 und 12, wobei die inneren Zähler mit einer Zähldifferenz zwischen -10
und -9 und der Geschwindigkeitszähler 55 zwischen +1,0 und -1 pendeln. Das Pendeln zwischen -10 und -9 der inneren
Zähler, bewirkt ein Auflösen des -9 1/2 bit-Wertes
von P (x). In der Aufstellung IV ist gezeigt,, daß der äußere
Zähler nunmehr eine -10/-9-Schwingung aufweist. Jm
bevorzugten AusführungsbeispieX nach dta Figuren 8a und
8b wird das Pendeln um einen bit das Muü«i*en Zählers 32
verhindert· unter Zugrundelegung dies ei" &cä<ung würden
nach'dem siebten Zyklus der äaäer** Zähler JS nurrysehr aar
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noch die Stellung -9 aufweisen·
Beim zweiten Beispiel ist vorausgesetzt, daß F (χ) mit einer Geschwindigkeit Null in einer Null-Stellung
beginnt und eine Beschleunigung von beispielsweise IO -bit/Sek. aufweist. Weiterhin ist vorausgesetzt, daß
nach Erreichen einer Geschwindigkeit von 2 χ 10 /Sek. die Beschleunigung Null wird. Nach Erreichen der Beschleunigung
Null pendelt die Geschwindigkeit der Messfunktion P (y) um die Geschwindigkeit der Funktion F (x)„ Das zweite
Beispiel stellt daher eine dynamische Null-Arbeitsweise dar.
Das zweite Beispiel wird nachfolgend anhand
der Aufstellung V näher beschrieben» U
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| Beschl. | Aufstellung V | P (χ) | Pos. (bits) |
Ext. | F | (v) | Lei | Lei | |
| ι | (Bits/ sec.2) |
Geschw. | O | Zähler 32 (Bits) |
Geschw. | Leis | tung 77 |
tung 17IGL |
|
| Zyklus | -105 | (lO^bits/ sec . ) |
- .05 | O | Zähler 55 (lOJBits pro Sek. |
tung 109 ) |
1 | O | |
| 5 | O | - .2 | O | O | O | 1 | O | ||
| 1 | -ΙΟ5 | - .1 | - .45 | - 1 | O | O | 1 | O | |
| 2 | 5 | - .2 | - .8 | - 1 | -1 | + 1.05 | O | O | |
| 3 | 5 | - .3 | -1.25 | O | O | -1.6 | O | O | |
| 4 | -ΙΟ5 | - .4 | -1.8 | O | + 1 | - ,15 | 1 | O | |
| 5 | 5 | - .5 | -2.4 | - 1 | O | +2.2 | O | O | |
| 6 | 5 | - .6 | -3.2 | - 3 | -1 | 1 | O | ||
| 7 | 5 | - .7 | -4.05 | - 4 | -2 | + .4 | O | O | |
| 8 | 5 | .- .8 | - 4 | -1 | -1.9 | O | O | ||
| 9 | - ·9 | O | -1 | ||||||
| 10 | |||||||||
| 20 | -ΙΟ5 | -1.9 | -18 | .05 -19 | -2 | -1.9 | O | O |
| 21 | -105 | -2.0 | -20 | -20 | -1 | -1.02 | O | O |
| 22 | O | — 2 | -22 | -22 | -2 | + 1 | 1 | O |
| 23 | O | -2 | -24 | -25 | -3 | +0 | 1 | O |
| 24 | O | -2 | -26 | -27 | -2 | -2 | O | O |
| 25 | O | -2 | -28 | -28 | -1 | -1 | O | O |
| 26 | O, | -2 | -30 | -30 | -2 | + 1 | 1 | O |
| 27 | O | -2 | -32 | -33 | -3 | +0 | 1 | O |
| 28 | O | -2 | -34 | -35 | -2 | -2 | O | O |
| 29 | O | -2 | -36 | -36 | -1 | -1 | O | O |
Im Ausführungsbeispiel nach Aufstellung V s.ind der äußere Zähler 32 und der Geschwindigkeitszähler 55 auf Null
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gestellt. Die Größe des Analogwertes in der Leitung IO9
beträgt zu Beginn Null. Dies bedeutet, daß der Wert der Leitung 77 die Größe 1 aufweist, und daß weiterhin der
Wert in der Leitung I7IQ den Wert Null hat. Nachdem die
Beschleunigung von -IO zu einem Impuls im ersten Zyklus
führt, wird F (y) innerhalb eines bits der Funktion F (x) im Gleichlauf nachgeführt, wie sich durch Vergleich der
Spalten "Externer Zähler 32" und "Position" ergibt. Όθτ
externe Zähler 32 bleibt innerhalb eines bits im Gleichlauf
mit der Funktion F (x), bis die Geschwindigkeit von -2 χ 103 bit/Sek. erreicht ist, was im 21. Zyklus erfolgt.
Nach dem sechsten Zyklus weist der externe Zähler 32 eine Zählung auf, die mit einem bit um die Funktion F (x)
pendelt. Die ersten sechs Zyklen sind ÜbergangsZyklen,
deren Arbeitsweise durch die Beochleunigungaimpulae der
5 2
Beschleunigung -10 . bits/Sek. bestimmt wird» Es sei vermerkt, daß die Zählerstellung des Geschwindigkeitszählers
55 zwischen -3, -2 und -1 pendelt, so daß hierbei die Geschwindigkeit -2 der F (x)-rFunktion in diesen Grenzen
umfaßt ist.
Bei der vorigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die Gleichlauf-Steuerschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung einer maximalen Beschleunigung von 10 bits/Sek. folgen kann, jedoch ist es ohne weiteres
möglich, verschiedene Maximalwerte der Beschleunigung su haben. Im speziellen ist der Wert 10 der Beschleunigung
bestimmt durch ein Zeitsteuersignal von 10 bits/Sek. Dieses Zeitsteuersignal liegt an der Leitung 22 für einen
Zählwert 1000 des Frequenzzählers 60 an. Jede Änderung um eine Einheit der im Zähler 60 gespeicherten Zählung
stellt eine Änderung von 10^ bits/Sek. dar« Sie Q® se luv Ia=-
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digkeit, mit welcher der Zähler 55 arbeiten kann, um die
verschiedenen Zählungen des Zählers 6O zu erfassen, beträgt
10JSchritte/Sek. Die Änderungsgeschwindigkeit von
1OJ des Zählers 55 multipliziert mit den lO^Schritten,
did durch jede Zähleränderung um 1 des Zählers 6O bedingt 3ind, ergibt ein Produkt von IO , welches die Beschleunigung
in bit/Sek. definiert.
Eine Beschleunigung von 10 bit/Sek. in einem
System, in welchem jeder bit eine Strecke von 0,0025 darstellt, ergibt somit eine Beschleunigung von 250 cm/Sek. ,
Dieser Beschleunigungswert entspricht nahezu einem Viertel der Erdbeschleunigung.
Für ein System, welches höhere Beschleunigungen verarbeiten kann, ist beispielsweise der Zähler 60 so ausgebildet,
daß seine maximale Zählung nicht 1000 sondern nur 200 beträgt. Durch eine derartige Verminderung wird
erreicht, daß eine Änderung im Zähler 60 um eine Einheit
3
gleichbedeutend ist mit 5 x 10 und die Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 5 χ 10 J Hz beträgt. Mit dieser Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 wird
gleichbedeutend ist mit 5 x 10 und die Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 5 χ 10 J Hz beträgt. Mit dieser Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 wird
der Zähler 55 fortgeschaltet mit einer Geschwindigkeit
voB 5 x 10 . Demgemäß, beträgt das 3Γrodukt der Schrittgeschwindigkeit
des Zählers 55 pro Schritt dos Zählers 60 2 λ. \0 , was die Beschleunigung in bit/Sek. bedeutet·
Diese Beschleunigung ist um den Faktor 25 hoher als die
6 ζ xuv<·r erwähnte Beschleunigung von ~ 0 bit/Sek» « Dia Be-
Mir -Ί exmigung von 25 x 10 bit/.--~jk.** etrtspx'xcht näh er «ng s-·
w<32.se dem 6 l/4-faehen der Era'- -*- s~hle\m±gw:g*
59
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Zusätzlich zu der Grenze der Beschleunigung ist die maximale Geschwindigkeitsgrenze von Interesse. Im zuvor beschriebenen Beispiel ist die Schaltung so ausgelegt,
daß der Geschwindigkeitszähler 55 eine Maximalkapazität von 1000 Zählungen aufweist, wobei jeder Zählwert eine Geschwindigkeit
von 1 χ 10 bit/Sek. darstellt, was zu einer Maximalgeschwindigkeit von 10 bit/Sek. führt» In einem
System, bei welchem jeder bit eine Strecke von 0,0025 mm darstellt, ergibt sich eine maximale Geschwindigkeit von
250 cm pro Sekunde. Falls eine größere Geschwindigkeit erforderlich ist, kann man dem Zähler 55 eine größere Kapazität
geben. Weiterhin ist es möglich, daß nach Erreichen der Maximalkapazität des Zählers 55 ein Überlauf angezeigt wird,
wodurch eine wesentlich höhere Geschwindigkeit wählbar ist. Durch Verwendung eines Überlaufs beim Zähler 55 kann die
Geschwindigkeit gesteigert werden von 10 bit/Sek. auf eine Geschwindigkeit von 10 χ 10 pro Sekunde. Hierbei werden
dann zusätzliche Schaltmittel vorgesehen, über welche eine Impulsfolge- auf die Leitung 83 mit einer Frequenz von
IQ bit/Sek. gegeben wirdj/Zusätzlich zu diesen Beschleunigungs-
und Geschwindigkeitsbetrachtungen kann außerdem die Zahl der Teilungen für jeden Lageiizyklus veränderbar
sein. Bei einem Lagenmeßtransformator mit einem Zyklus von
5 mm ist dieser Zyklus eingeteilt in 2000 Teile, so daß jedes bit einer Strecke von 0,0025 mm entspricht. Hierbei
können Systeme erforderlich sein, wo die Zahl der Teilungen paro Zyklus größer ist. Beispielsweise kann ein System vor-
4 gesehen sein, das eine Teilung von 10 aufweist, so daß jedes bit einer Wegstrecke von 2 χ 0,0025 nun entspricht..
Die Anzahl der Teilungen, die bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden kann, wird bestimmt
durch den Zählbereich des ersten und zweiten Zählers 11 und 12 in Figur 2 und 8.
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Ein Begrenzungsfaktor für die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und die Zahl der Teilungen ist die
Maximalfrequenz, die bei der elektronischen Schaltung vorliegt. In einem typischen Beispiel nach Figur 2 weist
der Takt- oder Zeitgeber 21 eine Frequenz von 10 auf, was bedeutet, daß die dort verwendeten elektronischen Komponenten
Schaltfunktionen in dieser Frequenz ausführen müssen. Die Generator-Schaltung 7 und der erste und zweite
Zähler Il und 12 teilen die Frequenz von 10 durch einen
3 4
Faktor von 5 χ 10 , so daß sich eine Teilung von 10 in
einem Zyklus des Wandlers (Lagenmeßtransformator) ergibt.
Bei dieser Teilung von 5 x 10 beträgt die Grundfrequenz
der Signale in den Leitungen 28 und 29 ,2 χ 10 Hz. Dieser
Wert der Grundfrequenz ist eine Begrenzung der Bandbreite des Systems, wodurch andererseits die Ansprechzeit
begrenzt wird, mit welcher die Meßfunktion sich ändert und der zu messenden Funktion F (x) folgt.
Wie den Figuren 4· und 5 zu entnehmen ist, wird
das Fehlersignal in der Leitung 50, nach der Addition der Gleichungsteile in der Addierschaltung 1θ8 abgetastet
durch den Zeitsteuersignaleingang des Schwellwert-Detektors 98, an welchem die Leitung 84 angeschlossen ist. Es
ist hierbei selbstverständlich, daß sich keine vernünftige Information ergibt, wenn das Fehlersignal eine Frequenz
aufweist, die größer ist als die Grundfrequenz, die bestimmt ist durch die Frequenzen der Signale in den Leitungen
48 und 49 der Figur 2. Das System nach Figur 2 ist also
bezüglich der Abtastgeschwindigkeit begrenzt, so daß für eine höhere Abtastfrequenz die Grundfrequenz erhöht werden
muß. Um die Grundfrequenz zu erhöhen, muß entweder die
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59^9/1l/Ch/gn - 6l - 28. Januar 1972
Frequenz der zeitimpulserzeugenden Schaltung 21 erhöht werden oder die Zahl der Teilungen im ersten und zweiten Zähler
muß vermindert werden. Eine Erhöhung der Frequenz in der Schaltung 21 erfordert elektronische Bauteile, die in der Lage
sind, mit einer höheren Geschwindigkeit zu arbeiten. Eine Verminderung der Zählung im ersten und zweiten Zähler vermindert
die Zahl der Teilungen, mit welcher ein Wandler-Zyklus aufgeteilt wird. Die heutzutage praktisch erreichte Grenze
7 7
der Schaltgeschwindigkeit liegt zwischen 10 und 2 χ 10 · Bei
7 Verwendung eines Systems mit Zeitimpulsen der Frequenz 10 Hz
und bei einer Teilung des Wandlerzyklusses in 10 Teile, wird
eine Abtastgeschwindigkeit von 2 χ 10 Hz erreicht. Bei einem
System mit einer Zeitimpulsfrequenz von 10 und einer Tei-
3 lung des Wandlerzyklusses in 2 χ 10^ Teile, ergibt sich eine
Bei der Schaltung nach Figur 7 wird die Gleichlaufsteuerschaltung
k' nach Figur 1 in einem Regelkreis verwendet.
In Fig. 7 ist ein Steuereingang 304 gezeigt, bei welchem
es sich um einen Digitalzähler handelt, der einen Geschwindigkeitsbefehl
über die Leitung 306 der Gleichlaufsteuerschaltung
4 zuführt. Weiterhin wird über die Leitung 305 ein Lagenbefehl
an die Steuerschaltung 308 gegeben. Der Geschwindigkeitsbefehl
in der Leitung 306 wird dem Geschwindigkeitszähler
55 der Fig. 3 zugeführt. Der Geschwindigkeitszähler 55
ist so ausgelegt, daß sich seine Zähleranzeige nicht ändern kann. Bei diesem feststehenden Zählwert, der somit im Geschwindigkeit
szähler 55 gespeichert ist, ergibt sich eine feste Frequenz
von RCT-Impulsen in der Ausgangsleitung 6', die einem
Generator 301 zugeführt werden. Weiterhin ergibt sich aus dem
Geschwindigkeitsbefehl in Leitung 306 ein U/D-Signal in der Leitung 5' mit einem geeigneten Wert 1 oder Null» Der
209834/1087
59^9/1l/Ch/gn - 62 - 28. Januar 1972
rafcor 301 liefert elektronische Signale über die Leitungen
312 zu dem Wandler 3l4, der in üblicher Weise
ein Fehlersignal an die Leitung 315 abgibt. Das Fehlersignal
der Leitung 315 wird einer Lagensteuerung 316
beaufschlagt, bei der es sieh beispielsweise um einen Motor handelt· Dieser Motor bewegt die relativ zueinander
beweglichen Teile des Wandlers in der Richtung, daß das Fehlersignal in der Leitung 315 sich in Richtung auf
den Wert Null vermindert. Das Fehlersignal in der Leitung 315 bleibt solange bestehen, so lang RCT-Impulse
in der Leitung 206 auftraten. Die Zahl der RCT-Impulse wird gesteuert durch die Kontrollschaltung 3O8* Bei der
Kontrollschaltung 30Ö handelt es sich um einen Zähler bekannter
Art, beispielsweise um einen Delta-Zähler 36, wie
er in einer anderen Anmeldung der gleichen Anmelderin beschrieben ist·
Da der Steuersignal-Generator vorzugsweise in Übereinstimmung mit der Gleichung 2 arbeitet, ist es natürlich
nötig, daß viele Signale vom Zählersignal zur
Steuerung des Schwellwertdetektors 98 der Figur k abgeleitet
werden. Hierbei können irgendwelche geeignete Ableitungen, Integrationen, Filtern ©der sonstige Änderung
des Fehlersignals vorgenommen werden. Zusätzlich können andere Eingänge vorhanden sein, als jerso, die direkt vom
Fehlersignal abgeleitet werden, beispielsweise solche Signale,
die abgeleitet sind von einem Tachometer, wobei dt-nr. dieser Signale auf den Schwellwertdetektor 98
ben werden·
- 63 Ansprüche
Claims (1)
- ANSPRUCHE1/ Rechenverstärker, bei welchem einer zu messenden Funktion F (x), die suit dF (x)/dt veränderbar ist, eine Messfunktion F (y) nachgeführt wird, und bei welchem ein. Vergleich zwischen F1 (x) und F (y) zur Bildung eines Fehlersignals F (x, y) vorgenommen wird, dadurch g e k e η η zeichnet, daß eine Gleichlaufsteuerschaltung vorgesehen ist, die vom Fehlersignal beaufschlagt wird und die ein Geschwindigkeitssignal dF (y)/dt erzeugt, das der Änderung dF (x)/dt im Gleichlauf folgt und daß eine Genera tor schaltung vorgesehen ist, die vom Geschwindigkeit ssignal dF (y)/dt beaufschlagt wird zur Bildung der Funktion F (y)t die der Funktion F (x) im Gleichlauf folgt und ein Maß dieser Funktion darstellt.2· Rechenverstärker nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Gleichlaufsteuerschaltung einen ersten Integrator aufweist, der unter der Steuerung eines Steuersignals eine Integration des Besehleunigungssignals2 2d F (y)/dt vornimmt zur Bildung des Geschwindigkeit ssignals dF (y)/dt und daß weiterhin ein Steuersignalgenerator vorgesehen ist, der dieses Steuersignal in Abhängigkeit vom Fehlersignal F (x, y) erzeugt, wobei dieses Steuersignal die Richtung der Integration des ersten Integrators bestimmt·209834/1087- 64 -59^9/ll/Ch/gn - 64 - 28. Januarnuar I972Rechenverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals aufweist, die den elektrischen Analogwert zum Steuersignal (iff bildet, welches durch die GleichungCS = F(x,y) + dF(x,y)/dtbestimmt ist*Rechenver stärket· nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals aufweist, die den elektrischen Analogwert zum Steuersignal CS bildet, welches durcii die GleichungCS = F(x,y) + (1/2) j (dF(x,y)/dt + τίπΓπΗττ^ίι (&(**υΥ<*& bestimmt ist·5· Rechenverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Integrator einen digitalen Geschwindigkeitszähler zur Zählung und Speicherung eines Geschwindigkeitswertes aufweist und daß der Rechenverstärker weiterhin Aufwärtsimpulse erzeugt,deren Frequenz die Größe des Geschwindigkeitswertes darstellt, wobei hierbei das Geschwindigkeitssignal dF (y)/dt gebildet wird.- 65 -209834/1087594t9/l1/Ch/gn - 65 - 28. Januar I972Rechenverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Frequenzzähler vorgesehen ist, der mehrere Stufen aufweist und zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen unterschiedlicher Frequenzen dient, -wobei ein Frequenzselektor vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Inhalt des digitalen Zählers eine der Stufen auswählt und Ausgangsimpulse erzeugt mit einer Frequenz, die der Größe des Geschwindigkeitswertes entspricht·7· Rechenverstärker nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichlaufsteuerschaltung weiterhin aufweist einen Schaltungsteil zur Erzeugung eines Beschleunigungs-2 2signals d F (y)/dt in Form einer ersten Impulsfolge konstanter- Frequenz, einem ersten Integrator zur Integration des BeschleunigungssignalsQ Οd F (y)/dt zur Erzeugung des Geschwindigkeitssignäls dF (y)/dt, wobei dieser erste Integrator aufweist einen in beiden Richtungen zählenden ersten Zähler, der die Impulse der ersten Impulsfolge vorwärts oder rückwärts zählt und einen Zählwert speichert, der dF (y)/dt entspricht, einen Steuersignalgenerator zur Erzeugung eines Steuersignals der FormCS » F(x,y) + (1/2) /~(dF(x,y)/dt)AdF(x.y)/dt) 7 L IdFixJyWdtl Jeinen Null-Detektor, der ein Signal erseugt, wama der erste, in beiden Richtungen zählende Zähler r Zählwert Null aufweists eine Integrati@ns-* 209834/1087- 66 - 2ο". Januar 1972steuerschaltung, die die Zählrichtung des in beide Richtungen zählenden Zählers bestimmt in Abhängigkeit von diesem Steuersignal, wobei diese Integrationssteuerschaltung ein Vorzeichensignal erzeugt, das die positive oder negative Richtung der Zählung des ersten Zählers« bestimmt, eine Schaltung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen in Form einer zweiten Impulsfolge, deren Frequenz proportional ist dem Zählerinhalt des ersten in beiden Richtungen zählenden Zählers, und daß weiterhin der Generator aus einem zweiten Integrator besteht, der einen aweiten in beiden Richtungen zählenden Zähler aufweist, der einen Zählwert sammelt und speichert, welcher proportional F (y) ist, indem die Impulse der zweiten Impulsfolge vorwärts odar rückwärts gezählt werden, entsprechend dem Vorzöichensignal.8. Rechenverstärker nach Anspruch 7, dadurch g ekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Erzeugung von Zeitsteuerinipuls en der Frequenz (N/2)F vorgesehen igt, und dor erste in beid« Richtungen zählende Zähler einen Zählfrereich Rl aufweist und von diesen Zeitimpulsen mit einer Frequenz (N/2)(F)/iö schrittweise weitergeschaltet wird und eine erste Impulsfolge der Frequenz (N/2)(F)/(10)(Rl) erzeugt, und wobei der zweite Zähler einen Zählbereich R2 aufweist zur Speicherung eines Digital wertes n, asr die Funktion F (y) darstelltj und dieser zweite Zähler in einzelnen Fr β «jti« aase si zur Veränderung dee Wertes η zwischen Nw 12 -^v'l (Ü/2}(F)/iO im t*nj.sahlig Mehrfachen von ίίί/£) CD/Cio) (Ri)209834/1087- 67 -5949/ll/Ch/gn - 6? - 28. Januar 1972schrittweise weitergeschaltet trird.9. Rechenverstärker nach Anspruch 8, dadurch g ekennzeichnet; daß die Generatorschal« tung weiterhin Schaltungsteila zur Erzeugung eines impulsbreiten*<Tnodulierteii Signais aufweist mit einer Grundfrequenz von (N/2)(F)/R2f wobei die Impulsbreite proportional 11/N ist, wobei N gleich 2 χ (R2) ist und el im Bereich zwischen Null und 2 χ (R2 ) .liegt.10. Rechenverstärker nach Anspruch 9» dadurch g ©- kennzeichnet, daß die Frequenz (N/2)(F) gleich 1(T bit/Sek. ist, der Zählbsreicli3
Ri 10 beträgt und die erste Impulsfolge ein© Frequenz von 10 bit/Sek· aufweist, wobei sich Einzelfrequenzen vom ganzzalilig vielfachen 10 bit/Sek. ergeben,und die Grenzboschleunigung d2F(y)/dt2 10 bit/Sek,2 und die Grenzgeechwiiidigkeit dF Cy)/dt 10 bit/Sek. beträgt.11. Rechenverstärker nach Anspruch 10, dadurch g e -kennzeichne t, daß der Zählbereich3 4R2 10 ist und eine Grundfrequenz von 10 Hz er-3 zeugt wird, wobei N gleich 2 χ 10 ist.4 -Rechenverstärker nach Anspruch 2, dadurch g e kennz e ic hne t, daß der Vergleich zwischen F (x) und F (y) in einem Lagenmeßtransfor mator bewirkt wird, wobei F (x) die räumliche Stellung freier relativ zueinander beweglicher/108759^9/1l/Ch/gn - 68 - 28. Januar 1972Teile des Transformators darstellt, und wobei F (y) ein elektrischer Winkel (y) ist« der dem Transformator in Form eines elektrischen Sinus (y)- und Kosinus (y)-Signals zugeführt wird und das Fehlersignal die Form von Sinus (y - x) aufweist·13· Rechenverstärker nach Anspruch 12, dadurch g e · kennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator eine Differenzierschaltung zum Differenzieren des Fehlersignals Sinus (y - x) aufweist zur Bildung eines Wertes (dy/dt - dx/dt) (Kosinus y - x) und weiterhin Schaltmittel vorgesehen sind, die bewirken, daß dieser differenzierte Ausdruck, der die Schwingungsneigung der Schaltung unterdrückt, addiert wird mit dem Lagenfehlersignal, das gebildet wird durch das Fehlersignal Sinus (y «■ x), so daß sich ein Analogsignal CS der Form CS = sin(y-x) + (dy/dt dx/dt) cos (y-x) ergibt.l4· Rechenverstärker nach Anspruch 13, dadurch g e ■ kennzeichnet, daß ein Schwellwertdetektor vorgesehen ist, der ein Steuersignal in Form eines Binärwertes 1 oder Null bildet, in Abhängigkeit des Vorzeichens + oder - des Analogsignals CS.15» Rechenverstärker nach Anspruch 13, dadurch g e kennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator weiterhin eine Quadrierungs-Schaltung209834/10875949/ll/Ch/gn-69 -28. Januar 1972zur Bildung des Ausdruckes(dy/dt - dx/dt)cοs(y-x) /dy/dt - dx/dt cos (y-x)/(dy/dt - dx/dt)cos(y-x)aufweist, und die Additionsschaltung zur Bildung des Verts CS nach der nachstehenden Gleichung addiert:"ÖS" « sin (y-x) + 1/2 dy/dt - dx/dt cos (y-x)- dx/dtdy/dt - dx/dt cos Ky-Xl6· Rechenverstärker nach Anspruch 11, dadurch g ekennzeichnet, daß ein Schwellwertdetektor vorgesehen ist zur Bildung eines Steuersignals in Form des Binärwertes 1 oder Null in Abhängigkeit vom Vorzeichen + oder - des Analogsignals CS .17· Gleichlauffolgesteuerschaltung mit einer Lagenmeßvorrichtung mit einem feststehenden und einem beweglichen Teil, die induktiv miteinander verbunden sind, die ein Fehlersignal in Abhängigkeit der Relatiwerschiebung der beiden induktiv gekuppelten Teile erzeugt und deren Eingang mit trigonometrischen Signalen beaufschlagt wird, und die trigonometrischen Signale in Abhängigkeit vom Fehlersignal erzeugenden Schaltmittel vorgesehen sind, wobei das Fehlersignal eine Anzahl von Impulsesi bewirkt, die die Werte der trigonometrischem Signale verändern um einen Betrag, der d®r VorschiG209834/1087- 70 -59^9/ll/Ch/gn - 70 - .28. Januar I972des beweglichen Teils entspricht und diese Veränderung in eine Richtung bewirkt wird, bei der sich das Fehlersignal vermindert, wobei die Impulszahl gezählt, gespeichert und sodann in digitaler Form ausgegeben wird, gekennzeichnet durch Schaltmittel zur Modifizierung der Erzeugung der trigonometrischen Signale in Abhängigkeit eines Steuersignals, das aus der Summe des Fehlersignals, der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit des Fehlersignals und einer Funktion der Anderungsgeschwin— digkeit des Fehlersignals besteht und hierdurch die Nacheilung der digitalen Ausgabewerte in Bezug auf die augenblickliche Position des beweglichen Teils vermindert wird, wenn dieses sich in Bewegung befindet.l8. Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Anspruch 17» gekennzeichnet durch Schaltmittel, die vom Fehlersignal und von der ersten zeitlichen Ableitung des Fehlersignals beaufschlagt werden und welche mit unterschiedlicher Geschwindigkeit die Eingangsworte der Lagenmeßvorrichtung so vermindern, daß das Fehlersignal gegen Null geht.15« Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Anspruch l8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel einen ersten Zähler zur digitalen Gleichlauffolge ci-^r ersten zeitlichen Ablei-- 71 -209834/108759*9/11/Ch/gn - 71 - 28. Januar 1972tung der räumlichen Position und einen zweiten Zähler zur Zählung mit einer Geschwindigkeit aufweisen, die durch den ersten Zähler bestimmt ist, so daß die Eingangsworte ein Maß für die räumliche Position darstellen.20· Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zähler jeden Zyklus der Lagenmeßvorrichtung in N-Teile einteilt, wobei die Schaltmittel zur Erzeugung der Steuersignale in Abhängigkeit von der räumlichen Position einen Digitalwert η als Maß der räumlichen Lage speichern und diese räumliche Lage genau innerhalb eines Teils der N-Teile sich befindet.21. Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Anspruch 20,dadurch gekennzeichnet, daß die ' Schaltmittel zur Erzeugung der Steuersignale den zweiten Zähler veranlassen, in seinem Zählerinhalt um ein bit zu pendeln, wobei der Wert η die statische Null-Messung der räumlichen Lage darstellt, wenn sich die räumliche Lage nicht ändert.22* Gleichlauffolgesteuerschaltung nach Anspruch 21, dadurch .gekennzeichnet, daß die Schaltmittel zur Erzeugung der Steuersignale die Änderungegeschwindigkeit des Digitalwertes η so- 72 -209834/108759^9/11/Ch/gn - 72 - 28. Januar 1972beeinflussen, daß er mit der Änderungsgeschwindigkeit der räumlichen Lage pendelt, wobei η die dynamische Null-Messung der räumlichen Lage darstellt.209834/1087
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