DE2204896C3 - Analog-digital-umsetzendes Nachführsystem - Google Patents

Description

(dy/dt - dx/dt) cos (y
|dy/di- dx/dt cos (y

—τγΊ

-M I J

eines Wertes (dyldt— άχ/άί) (Kosinus y—x) und weiterhin Schaltmittel (108) vorgesehen sind, die bewirken, daß dieser differenzierte Ausdruck, der die Schwingungsneigung der Schaltung unterdrückt, addiert wird mit dem Lagenfehlersignal, das gebildet wird durch das Fejilersignal Sinus (y—x), so daß sich ein Analogsignal CSder Form

CS --= sin (y—x) + (dy/dt—dx/dt)cos (y—x)

ergibt

14. Nachführsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellwertdetektor (98) vorgesehen ist, der ein Steuersignal in Form eines Binärwertes 1 oder Null bildet, in Abhängigkeit des Vorzeichens + oder — des Analogsignals CS.

15. Nachführsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (39) weiterhin eine Quadrierungsschaltung (105) zur Bildung des Ausdruckes

aufweist, und eine Additionsschaltung (108) zur Bildung des Gleichung addiert:

Wertes CS nach der nachstehenden

7,

Die Erfindung betrifft ein analog-digital-umsetzendes Nachführsystem zur Messung eines sich mit der Geschwindigkeit dF(x)/dtändernden Analogwertes der Funktion F(x) mittels einer der Funktion F (x) nachgeführten und zur Anzeige der Messung dienenden Meßfunklion F(y), wobei der in einem Digital-Analog-Umsetzer gebildete Analogwert der digitalen Meßfunktion F(y)in einem Komparator verglichen wird mit dem Analogwert der Funktion F(x) zur Bildung eines analogen Fehlersignals F(x,y), welches einer Steuerelektronik zur Erzeugung der digitalen Meßfunktion F(y) zugeführt wird.

Es sind bereits analog-digital-umsetzende Nachführsysteme bekannt, die ein elektrisches Signal F(y) erzeugen, welches im Gleichlauf einer Funktion F(x) nachgeführt wird. Die Funktion F(y) dient beispielsweise zur Anzeige einer gemessenen Funktion F(x) in Form einer Wegfunktion.

Bei diesem Meß- und Anzeigesystem eilt das elektrische Signal F(y) der Wegmessung F(x) nach, außer wenn das Fehlersignal F(x,y)\n einem Komparator gering ist. Der Komparator vergleicht F(y)m\l F(x). 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 Meß- 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)ldt 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 dF(x)/dt. Ändert sich beispielsweise F(x)\n der Größe von 5 χ 10⁵ bits pro Sekunde, dann kann die Meßfunktion F(y) der Funktion F(x) um mehrere Hundert bits nacheilen. Derartige Geschwindigkeiten treten auf, wenn sich beispielsweise die beiden Teile eines Lagenmeßtransformators, der als Komparator dient, relativ zueinander mit einer Geschwindigkeit von 125 cm pro Sek. verschieben.

Derartige Nacheilprobleme treten beispielsweise auf bei Werkzeugprüfmaschinen, wo die Kontur einer Oberfläche abgetastet wird. Hierbei wird eine Meßsonde über die Oberfläche bewegt und ein Nachführsystem gibt den Wert F(y) aus als Messung der Lage der Meßsonde, d. h. in Abhängigkeit von F(x). Die zu messende Stellung und damit die Funktion F(x) weist eine hohe Geschwindigkeit dF(x)ldt 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 Nachführsystem ausgegebene Funktion F(y) nicht identisch mit der Messung der tatsächlichen Stellung F(x).

Es besteht die Aufgabe, das Nachführsystem so auszubilden, daß die Meßfunktion F(y) genau gleichlaufend mitgeführt wird mit der Funktion F(x), gleichgültig, ob F(x)s\ch mit geringer oder großer Geschwindigkeit dFfr)/diverändert.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Damit die Änderungen von F(y) zusammenpassen

mit denjenigen von F(x), kann F(V^ Beschleunigungen d²F(y)ldl² ausführen, die größer sind als eine maximal auftretende Beschleunigung d²F(x)/dt² der Funktion F(x). Die Meßfunktion F(y) wird deshalb abgeleitet von zwei gesteuerten Integrationen eines vorgegebenen Beschleunigungssignals d²F(y)/dt², wobei die erste Integration den Geschwindigkeitswert dF(y)ldi und die zweite Integration die Meßfunklion F(y)zrg\b\..

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 dF(y)ldt von F(y) der Geschwindigkeit dF(x)ldl von F(x).

In einem speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die erste Integration des Beschleunigungssignals d²F(y)ldfi ausgeführt in einer Gleichlauf-Steuerschaltung. Das vorgegebene Beschleunigungssignal weist eine konstante Amplitude auf, die durch Impulse 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-Steuerschallung 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 Beschleunigungssignals 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 Geschwindigkeitssignals ist positiv oder negativ und wird bestimmt durch die algebraische Summe der Beschleunigungsimpulse.

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 messenden Funktion F(x)'m einem Komparator, wie beispielsweise in einem Lagenmeßtransformalor, in welchem ein Fehlersignal F(x,y) erzeugt wird in Abhängigkeit von der Differenz zwischen F(x)\xnd F(y).

Das Fehlersignal wird einem Steuersignalgenerator eingegeben, welcher ein Steuersignal erzeugt, welches die Richtung der Zählung im Geschwindigkeitszähler bestimmt.

Die zweite der beiden Integrationen wird ausgeführt am Geschwindigkeitssignal dF(y)ldu 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 negativer Richtung zählt, entsprechend dem Vorzeichen des Zählerinhaltes des Geschwindigkeitszählers. Die Meßfunktion F(y) wird gespeichert in diesem zweiten Zähler und nach geeigneter Umformung zugeführt dem Komparator (Lagenmeßtransformator). Die Funktion F(y) bestimmt zusammen mit der Funktion F(x) das Fehlersignal F(x,y) des Komparators-

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Nachführsystems, wobei welchem eine Funktion /-jty gemessen wird durch eine Funktion F(y),

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Nachführsyslems gemäß Fig. 1 in Verbindung mit einem digitalen Ausgabesystem zur digitalen Ausgabe der Meßfunktion F(y) ^a'^s Meßwert der zu messenden Funktion F(x), wobei es sich bei der letzteren um die Lagenmessung eines Lagenmeßtransformators handelt,

Fi g. 3 ein Blockschaltbild der Gleichlaufsteuerschaltung in den F i g. 1 und 2,

Fi g. 4 ein Blockschaltbild eines Steuersignal-Generators, wie er bei der Gleichlaufsteuerschaltung nach F i g. 3 verwendet wird,

F i g. 5a und 5b weitere Einzelheiten der Gicichlauf-Steuerschaltung nach F i g. 3,

Fig. 6 Signalformen, wie sie beim Betrieb der Gleichlauf-Steuerschaltung nach F i g. 5 auftreten,

F i g. 7 die Gleichlaufsteuerschaltung nach den F i g. 3. 5a und 5b, in Zusammenhang mit einer Regelschaltung eines Geschwindigkeits-Regelsyslems,

Fig.8a und 8b eine Ausführungsform eines digitalen Sinus-Kosinus-Generators nach F i g. 2.

Der Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden digitalen Nachführsystems zu entnehmen, welches einen Komparator (CM) 2' aufweist, wobei es sich hierbei um einen Lagenmeßtransformator handelt. Der Komparator 2' erzeugt ein Fehlersignal F(x,y) als Funktion zweier Eingangsfunktionen F(x) und F(y). Die Funktion F(x) wird erzeugt von einem Eingang 3', bei welchem es sich um den relativen Abstand χ zweier relativ zueinander beweglichen Teile des Lagenmeßtransformators handelt. Die Funktion F(x) enthält die Geschwindigkeitsveränderung dF(x)/dt und eine Beschleunigungsveränderung d²F(x)ldfl. Der andere Eingang F(y) wird abgeleitet von der doppelten Integration eines Beschleunigungssignals d²F(y)ldfi. Nach zweimaliger Integration dieses Beschleunigungssignals erhält man F(y), wobei es sich bei dieser Funktion um einen elektrischen Winkel y handelt in Form einer digitalen Zählung, die umgewandelt wird in ein analoges elektrisches Signal (beispielsweise sin (y) oder cos (y)), welches als Eingang für den Lagenmeßtransformator geeignet ist

Die erste durchgeführte Integration zur Erzeugung von F(y)w\rd ausgeführt in einer Gleichlaufsteuerschaltung 4'. Die Gleichlaufsteuerschaltung 4' umfaßt einen Generator 38' zur Erzeugung eines Beschleunigungssignals d²F(y)ldfi konstanter Amplitude, einen ersten Integrator 37' zur Integrierung des Beschleunigungssignals und damit zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals dF(y)ldt, und einen Steuersignalgenerator 39' zur Steuerung der Richtung der Integration des ersten Integrators. Die Gleichlaufsteuerschaltung 4' erzeugt ein Geschwindigkeitssignal dF(y)ldt 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 um einen digitalen Sinus-Cosinus-Generator (DSCG) handelt Der Integrator 1' erzeugt die Funktion F(y) durch Integration des Geschwindigkeitssignals dF(y)ldt, wobei dieses Geschwindigkeitssignal von der Gleichlaufsteuerung 4' abgeleitet wird.

Das in F i g. 1 gezeigte System arbeitet so, daß das Fehlersignal F(x,y) auf einem kleinen Wert gehalten wird, so daß sichergestellt ist daß die Meßfunktion F(y) genau gleichläuft und folgt der zu messenden Funktion F(x). Da die Funktion F(x) hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen unterworfen ist muß die

Funktion F(y) in der Lage sein, mil diesen hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen zusammenzupassen, d. h. diese Funktion muß den Geschwindigkeiten und Beschleunigungen folgen können.

Die Messung von F(x) ist die Aufgabe der Erfindung. Da F(^ genau der Funktion F(x)folgen soll, soll ebenso dF(y)/dt der Funktion dF(x)ldi folgen können. Dies bedeutet also, daß nicht nur F(y) gleichlaufend der Funktion F(x) folgen muß, sondern daß auch ein gleichlaufendes Führen von dF(y)/dt zu der Funktion dF(x)ldt vorhanden ist. Mit diesen beiden Gleichlauffolgebedingungen (Weg und Geschwindigkeit) folgt eine zweite Syslembedingung. Ein System dritter Ordnung würde umfassen ein gleichlaufendes Nachführen der Beschleunigungsfunktionen

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d²F(x)ldt² (d²F(y)ldt² folgt d²F(x)ldt²).

Dies bedingt eine dritte Integration analog zur doppelten Integration, wie sie zuvor beschrieben wurde. Die Zeichnungen zeigen diese doppelte Integration, d. h. ein System zweiter Ordnung. In den Zeichnungen ist die dritte Integration, d. h. das System dritter Ordnung, nicht dargestellt.

Die Fig.2 zeigt eine Schaltung zur Ausgabe von Digitalwerten bei einem mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Nachführsystem mit einer Lage- und Geschwindigkeitsfolgeabstimmung. Der digitale Ausgang, der F (^darstellt, liegt als Signal am Sammelkabel 33. Das Signal an der Leitung 33 wird einer Anzeigevorrichtung 34 und einem Computer 35 zur Anzeige und zur Speicherung der gemessenen Lage zweier relativ zueinander beweglicher Teile eines Lagenmeßfransformators 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 Ar aufweist.

Bei einem 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 gleichzeitig der bewegliche Teil des Lagenmeßtransformators bewegt und bewirkt, daß die Digitalanzeige in der Anzeigevorrichtung 34 die Lage des Meßkopfes wiedergibt. Im zuvor beschriebenen Beispiel wird der Meßkopf längs einer Achse bewegt Es ist natürlich ohne weiteres möglich, Bewegungsmessungen längs zweier oder mehrerer Achsen durchzuführen. Für jede Bewegungsrichtung, die zu messen ist, wird ein System gernäß F i g. 2 vorgesehen. Bei einem Meßsystem zur Messung in drei Achsen beispielsweise sind drei Lagenmeßtransformatoren und drei Schaltungen gemaß F i g. 2 vorhanden.

Bei dem Gerät nach F i g. 2 wird die Stellung χ mittels eines elektrischen Winkels y gernessen. Die digitale Darstellung dieses Winkels wird im Zähler 32 aufgezeichnet Mit dem LagenmeDtransformator 42 ist eo in üblicher Weise verbunden ein konventioneller Verstärker 44, ein Filter 46 und ein Phasendetektor 93, wobei die Ausgangswerte des Wandlers (Lagenmeßtransformator) über die Leitung 43 zugeführt werden und das erfaßte Fehlersignal über die Leitung 50 weitergeleitet wird. Der Wandler 42, der Verstärker 44, das Filter 46 und der Phasendetektor 93 sind standardisierte Bauteile, welche als Komparator 2 angesehen werden können und äquivalent zu den Komparatoren 2' der Fig. 1 sind. Sinussignale y und Cosinussignale y, die einen elektrischen Winkel y definieren, werden dem Wandler 42 als Meßfunkt.ion F(y) über die Eingangsleitungen 48 und 49 zugeführt. Die Sinus- und Cosinussignale in den Leitungen 48 und 49 werden abgegriffen von einem digitalen Sinus-Cosinus-Generator 1. Dieser Generator 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Integrators Γ nach Fig. 1. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Generators 1 wird später in Verbindung mit den F i g. 8a und 8b erläutert.

Der Generator 1 erhält über die Leitungen 5 und 6 Eingangssignale in Form eines Richtungssignals U/D und eines Amplitudensignals RCT in Form einer Impulsfolge mit einer Impulsfrequenz, welche zusammen das Geschwindigkeitssignal dFfx)/d/definieren.

Die Funktion des Generators 1 besteht in der algebraischen Zählung der Impulse der tfCT-Impulsfolge, d. h. der Addition und Speicherung einer Digitalzählung, welche die elektrische Meßfunktion F(y) darstellt. Der Generator 1 wandelt diese digitale Zählung in Analogsignale um, die geeignet sind als Eingänge zum zuvor beschriebenen Wandler. Der Eingang der analogen Signale zum Wandler zusammen mit der zu messenden Funktion F(x) führt zur Erzeugung des Fehlersignals. Das Fehlersignal wird dann dazu verwendet, um Impulse zu erzeugen, welche den gespeicherten Zählwert im Generator 1 in eine Richtung verändern, um das Fehlersignal auf Null zu vermindern. Die Zahl der so erzeugten Impulse ist ein Maß für die Veränderung der Stellung des Wandlers, d. h. des Lagenmeßtransformators. Diese Arbeitsweise ist grundsätzlich diejenige eines Servosystems. in welchem die elektrische Meßfunktion F(y) der zu messenden Wegfunktion F(x) folgt bzw. nachläuft Die Zahl der impulse, die dazu dient. F(y) zu verändern, wird gezählt, gespeichert und dargestellt bzw. in anderer Weise als Meßwert ausgegeben, wodurch ein Maß für die Lage gegeben wird.

Im Generator 1 werden die Eingangsinformationen in den Leitungen 5 und 6 einer Steuer- und Generatorschaltung 7 zugeführt. Diese Steuer- und Generatorschaltung 7 erhält weiterhin Zählimpulse längs der Leitung 20. Die Generator- und Steuerschaltung 7 bewirkt daß ein erster, in beiden Richtungen zählender Zähler schrittweise weitergeschaltet wird synchron zu den Impulsen in der Leitung 20 des Zeittaktgebers 21 bei Abwesenheit von Geschwindigkeitsimpulssignalen in der Leitung 6. Der Zähler besteht aus einem ersten Zähler 11 und einem zweiten Zähler 12. Gelangen über die Leitung 6 Impulse, dann bewirkt die Steuer- und Generatorschaltung 7, daß zwischen den Zählungen der Zähler ί i und i2 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 dF(y)/dt ist und somit stellt diese Zahl die Funktion F(y) dar. Die Ausgangssignale der Zähler 11 und 12 in den Leitungen 14 und 15 werden zugeführt einer logischen Kombinationsschalfung 17, welche zu den Leitungen 48 und 49 Signale abgibt deren Impulsbreite moduliert ist Die Zähler U und 12 weisen einen Zählbereich /V/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 Φ und Cosi-

nus<Z»,wobei<2> = (y/N)(360)° ist.

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 Rel'erenzzähler 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 Funktion der Steuer- und Generatorschaltung 7 nach F i g. 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. Der äußere Zähler 32 ist ein konventioneller Zähler, der die Impulse der Leitung_25 in einer Richtung zählt, gesteuert durch das L//D„-Signal in der Leitung 24, welches abgeleitet wurde vom £//D-Signal in der Leitung 5. Der äußere Zähler 32 speichert somit eine Zahl, welche die Funktion F(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 F(y) darstellen und vom Generator 1 den Leitungen 48 und 49 zugeführt werden, in ihre Impulsbreite modulierte Signale sind, welche mit einer Grundfrequenz moduliert sind, beispielsweise mit 2 mal 10³Hz, ist das Fehlersignal an der Leitung 43 vom Wandler 42 ein amplitudenmoduliertes Wechselstromsignal, bei welehern die Modulauonsfrequenz die gleiche Grundfrequenz aufweist, wie die Signale in den Leitungen 48 und 49. Zusätzlich zu der Grundfrequenz sind in der Leitung 43 harmonische Frequenzen höherer Ordnung enthalten, welche vom Tiefpaßfilter 46 zurückgehalten werden. Dieser Filter hat die Charakteristik, harmonische Frequenzen zweiler und höherer Ordnung zurückzuhalten. Der Ausgang des Filters 46 weist deshalb prinzipiell die Grundfrequenz auf, dessen Amplitude als eine Funktion der Differenz zwischen den F(y)- und F(x)-Eingängen moduliert ist. Der Phasendetektor 93 arbeitet mit einem Referenzeingang der Leitung 27, der die Grundfrequenz aufweist. Das Ausgangssignal an der Leitung 50 weist deshalb einen Gleichstromwert auf, dessen Größe in Abhängigkeit der Differenz zwischen F(x)\ma F(y)des Wandlers 42 sich verändert.

In Fig. 3 ist ein Blockdiagramm der Gleichlauffolgesteuermittel 4' und 4 der Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Gleichlauffoigesteuermittel 4 in F i g. 3 erhalten ein Fehlereingangssignal über die Leitung 50, ein Zeitimpulssignal über die Leitung 22, sowie ein Eingangssteuersignal CL_n. Das Ausgangssignal an der Leitung 5 ist ein Auf-Abwärts-Signal U/D und das Ausgangssignal an der Leitung 6 ist ein in seiner Amplitude sich mit der Geschwindigkeit veränderndes Signal. Die Bezifferung ist hierbei identisch mit derjenigen der Eingangs- und Ausgangsleitungen in F i g. 2.

In Fig. 3 wird das Fehlereingangssignal F(x,y) der Leitung 50 zugeführt einem Steuersignalgenerator (CSG) 51. Dieser Steuersignalgenerator 51 wird später in Verbindung mit Fig.4 näher beschrieben. Der Generator 51 liefert komplementäre Binärsignale 1 und 0. Diese Signale werden über die Leitungen 77 und 78 einer Integrationssteuerschaltung (ICM) 53 zugeführt. Weiterhin erhält der Generator 51 über die Leitung 84 vom Frequenzselektor 59 ein Zeitsignal. Der Sleuersignalgenerator 51 arbeitet aufgrund des Fehlersignals der Leitung 50_und erzeugt an der Leitung 109 ein Analogsignal CS, das folgender Gleichung folgt:

dF(x,y)/dt +

CS = F{x,y)

Der andere Eingang der Gleichlauffolgesteuerschaltung 4 der F i g. 3 ist ein Zeitsignal der Leitung 22, das einem Frequenzzähler (FC) 60 zugeführt wird und das weiterhin zur Integrationssteuerschaltung (ICM) 53 gelangt. Im speziellen Beispiel weist der Frequenzzähler 60 drei Dekadenstufen 60a, 60ό und 60c auf, welche zusammen dem Frequenzzähler 60 einen Zählbereich von 1000 geben. Der Frequenzzähler 60 weist konventionelle Stufen auf. Die Ausgänge von den verschiedenen Stufen jeder Dekade des Zählers 60 sind über fviehrfacnieiiungeri 6i verbunden iViü einem Frequenzselektor (t-S) 59. Der Frequenzselektor 59 hat Stufen 59a, 596 und 59c die den entsprechenden Zählerstufen 60a, 606 und 60c entsprechen. Der Frequenzselektor 59 weist als Teil der Stufe 59a eine Beschleunigungsschaltung 38 auf, welche einen ersten Impulszug vom Frequenzzähler 60 auswählt, dessen Frequenz die Amplitude des Beschleunigungssignals d²F(y)!dt² definiert. Dieses Beschleunigungssignal an der Leitung 84 wird über die Integrationssteuerschaltung (ICM) 53 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 dF(x,y)/dt \dF(x,y)/di

(Gleichung 1)

das Beschleunigungssignal der Leitung 84 eine Rückwärtszählung im Zähler 55 bewirken soll.

Der Geschwindigkeitszähler 55 der F i g. 3 führt die erste Integration aus, die in Fig. 1 durch den ersten Integrator 37' durchgeführt wird. In Fi g. 3 umfaßt der Geschwindigkeitszähler 55 drei Dekadenstufen 55a, 55έ> und 55c, die konventionell aufgebaut sind. Die Stufen 55a, 55£> und 55c haben Ausgänge, die über Parallelleitungen 56 verbunden sind mit den entsprechenden Stufen 59a, 596 und 59c des Frequenzselektors 59. Da die Arbeitsweise des Geschwindigkeitszählers 55 darin besteht, das Beschleunigungssignal d²F(y)/dfi der Leitung 84 zu integrieren, stellt der Inhalt des Zählers 55 die Amplitude des Geschwindigkeitssignals dF(y)ldt 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

Dies bedeutet daß die Frequenz der Impulse der Impulsfolge an der Leitung 83 die Amplitude des Geschwindigkeitssignals dF(y)ldt darstellt Die Leitung 83 ist über die Integrationssteuerschaltung 53 mit der Leitung 6 verbunden, so daß die Amplitude des

Geschwindigkeilssignals definiert ist durch die Impulsfolgefrequenz der Impulse, die in der Leitung 6 auftreten. Die Impulsfolge in der Leitung 6 wird nachfolgend häufig als zweite Impuslfolge bezeichnet. Die Richtung (Polarität) des Geschwindigkekssignals ist definiert durch die Binärwerte 1 oder 0 des U/D-S\gm\s der Leitung 5.

Die Inlegrationssteuerschaltung 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 »8. Der Nuildetektor 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 4 nach F i g. 3 wird nachfolgend anhand der F i g. 4 und 5 beschrieben.

Der Steuersignalgenerator (CSG) 51 noch F i g. 4 ist eine Ausführungsform des gleich bezifferten Generators der F i g. 3. Er entspricht weiterhin dem Signalgenerator 39' der Fig. 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

CS =

- „

V₂ [(dy/dt -

- x)

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'/2 multipliziert.

Die Gleichung 2 besteht aus drei Teilen. Der erste Teil sin (y— x) dient als Funktion zur Anzeige des Positionsfehlers von F(y) in bezug auf F(x). Ist y gleich Ar, dann

elektrische Winkel und χ der durch den Wandler 42 definierte Raumwinkel ist. Das Signal sm(y-x) wird differenziert in Differentiator 103, so daß ein differenziertes Fehlersignal der Form

{dy/d t - άχ/ά t) cos (y- x)

an der Leitung 104 entsteht. Der Differentiator 103 ist konventionell aufgebaut. Vorzugsweise besteht der Differentiator 103 aus einem Operationsverstärker mit ίο Kondensatoren und Widerständen. Das differenzierte Signal an der Leitung 104 wird zugeführt einer Quadrierungsschaltung 105, die ein quadriertes, differenziertes Signal

[(dy/d t - dx/d t) cos (y- xj\²

erzeugt. Die Quadrierungsschaltung 105 ist konventioneil aufgebaut. Die Qüadrierungsscha'iturig 105 karm beispielsweise zwei gegeneinandergeschaltele parallele Dioden aufweisen, deren Übergangscharakteristik nach einem quadratischen Gesetz verläuft. Das Fehlersignal der Leitung 50, das differenzierte Fehlersignal der Leitung 104 und das quadrierte differenzierte Fehlersignal der Leitung 106 werden einer Addierschaltung 108 zugeführt, die an der Leitung 109 ein Analogsignal CS bildet, der Form, wie sie in Zusammenhang mit der Gleichung 1 beschrieben wurde. Das Analogsignal CS wird erhalten durch Einsetzen von sin (y— x) für das Fehlersignal F(x, y)in Gleichung 1 wie folgt:

(Gleichung 2)

wird der erste Teil der Gleichung Null. 1st y nicht gleich *, dann trägt dieser erste Teil der Gleichung zur Amplitude des Signals CS bei. Der zweite Teil der Gleichung

'/2 [(dy/dt-dx/dt)cos (y- xj\

hat die Aufgabe, zur Stabilität des Signals CS beizutragen, und stellt sicher, daß die Servowirkung stabil ist und nicht oszilliert. Der dritte Teil der Gleichung

.—--;—π -τ Γ7 [(dy/dr-dx/di)cos(y-x]²

LI(dy/df-dx/dr)cos(j'-x)jJ ^J

dient dazu, die Ansprechgeschwindigkeit des Systems zu erhöhen, insbesondere für Beschleunigungen, die in Form von Impulsen dargestellt werden. Der dritte Teil

UVl vJlVIVIllUlg IdI HlVIfL U11L/VUlI Ig L Vl 1 Vl U νΠΐνΐ 1 IΙΙΓ ClTlC

stabile Arbeitsweise und kann bei der praktischen Ausführungsform auch entfallen. Ohne den dritten Teil der Gleichung vermindert sich der '/2-Faktor auf den zweiten Teil der Gleichung.

Bei der Gleichung 2 kann im allgmeinen der Wert von Kosinus (y— χ) betrachtet werden als 1, da das vorliegende System so ausgelegt ist, daßy 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 F(y). In 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 0 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 Fig.4 um eine Flip-Flop-Schaltung handelt. Das Zeitsteuersignal gelangt zum Detektor 98 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 Eins und der Ausgang Q an der Leitung 78 NuIL 1st die Signalspannung an der Leitung 109 unter Null Volt und liegt ein Zeitimpuls an der Leitung 84 an. dann wird der Q- Ausgang an _ der Leitung 77 umgeschaltet auf Null und der Q-Ausgang an der

Leitung 78 umgeschaltet auf 1. Die Zeitimpulse der Leitung 84 werden abgeleitet vom Frequenzselektor 59 der F i g. 3, wie nachfolgend noch anhand der F i g. 5a und 5b beschrieben wird.

Die Fig. 5a und 5b zeigen weitere Einzelheiten der Gleichlauf-Steuerschaltung für nach Fig.3 und insbesondere den Aufbau und die Wirkungsweise des Zählers und Frequenzselektors (FS). Der Steuersignal-Generator 51 in F i g. 5a ist der gleiche, der in Verbindung mit Fig.4 beschrieben wurde. Ebenso ist in Fig.5b der Frequenzzähler 60 der gleiche der F i g. 3 und weist drei Dekadenstufen 60a, 606 und 60c auf. Die Stufe 60a besteht in Fig.5 aus einem konventionellen BCD-De kadenzähler bekannter Art Die Stufe 60a weist Einzelstufen 120a, 1206, 120c und 120c/ auf, deren Ausgänge 1 und/oder 0 mit den Anschlüssen 122a, 1226, 122c und 122c/ verbunden sind. Die Zählerstufe 60a erhält und zählt Eingangsimpulse der Leitung 121 über den Anschluß 123a. Die Zählerstufen 60Zj 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 606. Der Ausgang 122'a der Stufe 606 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 1236 der Stufe 60ώ. Das Zeitsignal an der Leitung 22 dient als Eingang für den Anschluß 123c der Stufe 60c, so daß die Zählerstufen 60c, 60ό und 60a die Impulse zählen, die über die Leitung 22 empfangen werden. Da der Dekadenzähler 60a Dekadenstufen 120a, 120c/, 120cund 1200 aufweist, müssen auch die Stufen 6OZ? und 60c derartige Dekadenstufen aufweisen, wie sie der Dekadenzähler 60a besitzt. Die Dekadenzählerstufe 60a hat ihre Ausgänge an den Anschlüssen 122a, 1226, 122c und 122c/. Die Dekadenzählerstufe 606 und die Dekadenzählerstufe 60c liegen mit ihren Ausgängen an den Anschlüssen 122'a bis 122'c/und 122"a bis 122" d.

Die Ausgangsanschlüsse 122a bis 122c/der Zählerstufe 60a sind gleichzeitig Eingangsanschlüsse zu den Und-Gattern 130a bis 130c/. Das Und-Gatter 130c/ist mit seinem einen Eingang verbunden mit dem Anschluß 133a und sein Ausgang dient als Eingang für das Und-Gatter 130c. Der Ausgang ist weiterhin verbunden mit dem Eingang des Oder-Gatters 136c/ und mit dem Eingang des Oder-Gatters 136c. Der Ausgang des Und-Gatters 130c ist verbunden mit dem anderen Eingang des Oder-Gatters 136c Zusätzlich zu dem Eingang vom Anschluß 1226 ist der weitere Eingang des Und-Gatters 1306 mit dem Anschluß 133a verbunden. Sein Ausgang ist verbunden mit dem Und-Gatter 130a und mit den Eingängen der Oder-Gatter 136a und 1366. 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. 1366, 136c und 136c/sind verbunden mit den Eingängen der NAND-Gatter 138a, 1386,138cund t38d Weiterhin ist das Oder-Gatter 1366 mit seinem Ausgang verbunden mit dem Eingang des Oder-Gatters 136c/.

Der jeweils zweite Eingang der NAND-Gatter 138a. 1386. 138c und 138c/ sind verbunden mit den Anschlüssen 145a, 1456, 145c und 145d Diese letztgenannten Anschlüsse sind verbunden mit den Ausgängen 144a, 1446, 144c und 144c/ der entsprechenden Stufen der Geschwindigkeitszählstufe 55a. Die Ausgänge der NAND-Gatter 138a bis 138c/sind angeschlossen an eine gemeinsame Leitung 83, die einen Ausgangsanschluß 140a und einen Eingangsanschluß 141a aufweist

Die Frequenzselektorstufe 59a, uie in Fig.5b im einzelnen gezeigt ist, ist nochmals identisch vorhanden in den Stufen 596 und 59c Dies bedeutet also, daß die Eingangsanschlüsse 133a und 141a und die Ausgangsan-Schlüsse 134a und 140a schaltungsmäßig identisch sind mit den Eingangsanschlüssen 1336 und 1416 und den Ausgangsanschlüssen 1346 und 1406 der Stufe 596 und den Eingangsanschlüssen 133c und 141c und den Ausgangsanschlüssen 134c und 140c der Stufe 59c. In

ίο entsprechender Weise ist der Aufbau des Geschwindigkeitszählers 55a nochmals vorhanden in identischer Weise in den Stufen 556 und 55c Schaltungsmäßig entsprechen die Eingangsanschlüsse 127a und 126a und die Ausgangsanschlüsse 129a und 128a der Stufe 55a den Eingangsanschlüssen 1276 und 1266 und den Ausgangsanschlüssen 1296 und 1286 der Stufe 556 und den Eingangsanschlüssen 127c und 126c und den Ausgangsanschiüssen 129cund 128cder Stufe 55c

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Frequenzselektors 59 in Zusammenarbeit mit dem Geschwindigkeitszähler 55 und dem Frequenzzähler 60 dient είπε Beschreibung des Zusammenwirkens der Stufen 55a, 59a und 60a. Die Erklärung der Wirkungsweise erfolgt anhand der Aufstellung I.

	Aufstellung	A	ι	60 a	C	B
	Box		D	(2)	(1)
	Frequenzzähler	(4)
30	stufe		0	0
	A	0	0	1
	(5)	0	1	0
35		0	1	1
	0	0	0	0
	0	1	0	0
	0	0	0	1
	0	0	1	0
40	0	0	1	1
	1	ΰ	0	0
	1	1
	1
	1
45	1

	B	136 d	(2)	(1)	V- S
Box		(4)			I
					i
Oder-Gatter 136 a				S Si (f
bis 1		0	0	I
(8)	1	1	0
	0	0	0	Sl
	1	0	0	S
	0	0	1	I
1	0	0	0	f
1	1	1	0
1	0	0	0	h
1	1	0	0
0	0	0	0
1	0
1			<;
1
1
0

In Box A ist die Zählfolge der Stufe 60a gezeigt Wird die Stufe 60a mittels eines konventionellen Rückstellmittels auf Null zurückgestellt, weisen die Stufen A, D, C und B an den Anschlüssen 122« bis 122c/ jeweils den Wert Null auf. Für jeden über die Leitung 121 über den Anschluß 123a empfangenen Impuls von der Stufe 606 höherer Ordnung, zählt die Stufe 60a 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 Ausgangswert 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 60a werden die Und-Gatter 130a bis 130c/ und die Oder-Gatter 136a bis 1366 beaufschlagt zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen. Die Oder-Gatter 136a, 1366, 136c und 136c/ sind bezüglich des Wertes ihrer Ausgänge mit (1), (8), (2), (4) bezeichnet. Für eine übliche Betriebsweise, bei welcher die Stufe 60a von der Null-Zählung 0000 zur Neuner-Zählung 1100 geschallet

wird, und bei einem Eingangswert 1 am Anschluß 133a, ■gibt das Oder-Gatter 136a einen Ausgangsimpuls an den Ausgang (1). Während dieses Zyklusses gibt das Oder-Gatter 1366 an den Ausgang (8) acht Ausgangsimpulse ab. Das Oder-Gatter 136c gibt hierbei zwei Ausgangsimpulse an den Ausgang (2) und das Oder-Gatter 136c/ vier Ausgangsimpulse an den Ausgang (4) ab.

Die Funktion des Eingangssignals an der Leitung 133a besteht darin, zu erfassen, wenn die Zählerstufen 606 und 60c des Frequenzzählers jede in ihrer neunten Zählstellung (1100) sind. In ähnlicher Weise zeigt ein Signalwert 1 in der Leitung 84 am Anschluß 134a an, daß alle Stufen 60a, 606 und 60c des Zählers in ihrer neunten Zählstellung sind. Da der Zähler 60c und die Frequenzselektorstufe 59c die ersten Stufen sind, wird der Eingang an der Leitung 133c auf dem Wert 1 gehalten. Da in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jede der Stufen 60a, 606 und 60c ein Dekadenzähler ist, ist die von diesen Stufen erfaßte Gesamtzählung 1000 (0-999).

Die Funktion der NAND-Gatter 138a bis 138c/ besteht darin, die Ausgangsimpulse von den Ausgängen (1), (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 556 und 55c einen Zählerinhalt auf, der die Erzeugung von Ausgangsimpulsen von den Frequenzseleklorstufen 596 und 59c steuert. Hierdurch werden zusätzliche Ausgangsimpulse an die Leitung 83 abgegeben.

Weitere Einzelheilen der Wirkungsweise der Ausgangsimpulsselektion werden nachfolgend anhand der Aufstellung II gegeben:

Aufstellung II
Box A

Geschwindigkeitszählerstufe 50 a

DCBA Wertigkeit

0	0	0	0	II (Fortsetzung)
0	0	0	0
0	0	0	1
0	0	1	0
0	0	1	1
0	1	0	0
0	1	0	1
0	1	1	0
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	0	1
Aufstellung
Box I
B

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Nr. der Ausgangsimpulse der Leitung 83

Nr. der Impulse der
Leitung 187

Nr. der Ausgangsimpulse der Leitung 83

Nr. der Impulse der
Leitung 187

ίο

	X	X	X
	X
	X		X
	X	X
		X	X
X
X		X

X X X

X X X X X X X

Die Aufstellung II zeigt in Box A die Zählfolge der Gesehwindigkeitszählerstufe 55a und die jeder Zählerstellung zugeordnete Impulszahl. Wie gezeigt, zählt die Stufe 55a in normaler binärer Weise zwischen der Null-Zählung 0000 und der Neuner-Zählung 1001 (Wertigkeit 10). Wie der Box B zu entnehmen ist, bildet die Zahl der ausgewählten Ausgangsimpulse eine Impulsfolge an der Leitung 83, welche, wenn sie zu irgendeinem Impuls der Leitung 187 hinzugefügt werden, eine zweite Impulsfolge an der Leitung 6 bilden. Wenn beispielsweise die Stufe 55a eine Zählung 0000 aufweist, erscheint kein Ausgangsimpuls an der Leitung 83 während eines Zyklusses der Zählerstufe 60a. Wenn die Stufe 55a eine Zählung 0101 der Wertigkeit 6 aufweist, dann werden die NAND-Gatter 138c/und 138a beaufschlagt und geben insgesamt fünf Ausgangsimpulse an die Leitung 83 ab, wie dies durch die χ in der Spalte (4) und in (1) 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 irr. Geschwindigkeits/äliler 55. welche größer ist als 0 bis 9 (Wertigkeit 0—10). zählen die Stufen 556 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 Foruchaltimpulse. Nach den ersten neun Impulsen weist die Stufe 55a einen Zahlennhalt 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 1266 zur Stufe 556 gelangt. In Stufe 556 bewirk! dieser erste Impuls, daß die erste Stufe, die der Stufe 144a im Zähler 55a entspricht, auf 1 gestellt wird. Danach bewirkt der elfte Impuls an der Leitung 80. daß die Zählerstufe 144a im Zähler 55a auf 1 stellt. Hierdurch wird im Zähler 55 eine Gesamtzählung von elf Impulsen erfaßt. Die Arbeitsweise des Frequen/selektors 59 bei einer Zählung von elf Impulsen im Geschwindigkeitszähler 55 wird verständlich in bezug auf einen vollen Zyklus des Frequenzzählers 60.

Wie schon zuvor ermähnt wurde, erhält die Frequenzzählerstufe 60c 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 606 über die Anschlüsse 122"a und 1236 abgegeben. Dies bedeutet also, daß fur jeden durchlaufenen Zyklus der Zählerstufe 60c die Zählerstufe 606 um eine einzelne Zählung weiterschaltet. Für jeden Ausgangsimpuls über die Anschlüsse 122'a und 123a zur Stufe 60a führte die Stufe 60c zehn Zyklen und die Stufe 606 einen Zyklus aus. In entsDrechender Weise führten bei Auftreten eines

10

25

Impulses an der Leitung 122a der Zähler 60ώ zehn Zykleu und der Zähler 60chundert 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 59£> am Anschluß 140£> beträgt zehn Impulse, d. h. je ein Impuls für zehn Zyklen der Zählerstufe 60£>. Ein zusätzlicher elfter Impuls an der Leitung 83 wird abgeleitet von der Zählerstufe 120a, dem Und-Gatter 130a, dem Oder-Gatter 136a und dem NAND-Gatter 138a als Ergebnis des Wertes 1 in der Frequenzzählerstufe 144a. Ein zwölfter Impuls von der Leitung 187 bewirkt, daß für jeden Zyklus des Frequenzzählers 60 insgesamt zwölf Impulse an der Leitung 6 entstehen.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß der Frequenzzähler 60 und der Frequenzselektor59 zusammen eine Schaltung zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen 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 60 zyklisch mehrere Zyklen durchläuft, ist die Frequenz der zweiten Impulsfolge in der Leitung 6 proportional der Zählung im Geschwindigkeitszähler 55.

In Fig. 5b wird der Null-Detektor 88 gebildet durch die NOR-Gatter 146a, 1460 und 146c, die mit den Geschwindigkeitszählerstufen 55a, 556 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 146a verbunden mit den Anschlüssen 145a bis U5d, diejenigen des NOR-Gatters 1466 mit den Anschlüssen 145'a bis 145'c/ und diejenigen des NOR-Gatters 146c mit den Anschlüssen 145"a bis 145"d Die Ausgänge der am NOR-Gatter 146a bis 146c stellen die Eingänge des Und-Gatters 148a dar. Dieses Und-Gatter 148 ist mit seinem Ausgang mit der Leitung 89 verbunden, die ihrerseits verbunden ist mit der Integrationssteuerschaltung (ICM) 53. Die Aufgabe des Null-Detektors 88 besteht darin, auf übliche Weise zu erfassen, wenn jede der Stufen 55a bis 55c den Wert Null aufweisen. Der Null-Detektor 88 gibt ein Ausgangssignal an die Leitung 89 ab, wenn alle Stufen des Geschwindigkeitszählers 55 in Null-Stellung sind. Die Eingänge der NOR-Gatter 146a bis 146c sind deshalb in der Zeichnung verbunden mit den Ausgängen der Stufen 55a bis 55c. Bei einer Zählung Null im Geschwindigkeitszähler 55 weisen die Eingänge der NOR-Gatter 146a bis 146calle den Wert Null auf, so daß die Ausgänge dieser NOR-Gatter jeweils einen Wert 1 an das Und-Galter 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 Fig. 5a erhält die Integrationssleuerschallung (ICM) 53 eine erste Impulsfolge über die Leitung 84 mit einer Frequenz, die der Amplitude des Beschleunigungssignals d'l'(y)/dt² entspricht. Diese erste Impulsfolge wird entweder über die Leitung 80 oder die Leitung 81 dem Geschwindigkeilszähler 55 zugeführt, der hierdurch aufwärts oder rückwärts zählt. Die Integrationssteuerschallung 53 bestimmt somit die Richtung der Zählung des Zählers 55, d. h., die Richtung der Integration, indem die Ausgangsimpulse entsprechend auf die Leitung 80 oder 81 gegeben werden. Die erste Impulsfolge in der Leitung 84 hat eine konstante

35

60

er> Frequenz von beispielsweise 10³ Impulsen pro Sekunde. Diese konstante Frequenz ergibt sich durch eine 10³-Teilung im Frequenzzähler 60 des Zeitsignals in der Leitung 22, das eine Frequenz von 10⁶ Impulsen aufweist. Jeder Impuls der Leitung 84 wird zusammen mii dem Zeitsignal der Leitung 22 zugeführt dem NAND-Gatter 167. Der Ausgang des NAND-Gatters 167 ist deshalb ein abgetastetes Beschleunigungssignal, welches über den Inverter 168 und die Leitung 170 den NAND-Gattern 163, 164 und 186 zugeführt wird. Die NAND-Gatter 163 und 164 übermitteln, unter später noch zu beschreibenden Bedingungen, die Impulse des abgetasteten Beschleunigungssignals in der Leitung 170 entweder über die Leitung 80 oder die Leitung 81 dem Geschwindigkeitszähler 55.

In Fig.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 171. Die Flip-Flop-Schaltung 171 dient dazu, das Vorzeichen für die Zählung im Geschwindigkeitszähler 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 51 über die Leitung 78 ein Signal 1 oder Null ankommt zu einem Zeitpunkt, wenn im Zeitsteuereingang des Flip-Flops 171 ein positives Ausgangssignal vom NOR-Gatter 169 ankommt. Die Beaufschlagung des NOR-Gatters 169, die bewirkt, daß der Flip-Flop 171 durch ein Signal in der Leitung 78 gesteuert werden kann, wird später beschrieben.

Der Ausgang Q des Flip-Flop 171 ist über die Leitung 171 Q verbunden mit dem Eingang eines Oder-Gatters 174. Der weitere Eingang dieses Oder-Gatters ist verbunden mit der Leitung 77 vom Steuersignalgenerator 51. Der Ausgang des Oder-Gatters 174 ist über die Leitung 175 verbunden mit den Eingängen des NOR-Gatters 161 und des Inverters 177.

Die Funktion des Oder-Gatters 174 besteht in der Beaufschlagung des NOR-Gatters 161 oder des NOR-Gatters 158 und hierbei über den Inverter 177. Das NOR-Gatter 158 erhält sein eines Eingangssignal vom Inverter 177 und sein anderes Eingangssignal vom Ausgang ζ) eines auf eine Null-Stellung ansprechenden Flip-Flop 157, der als zweiler eine Null-Stellung erfassende Flip-Flop (ZDT) vorgesehen ist. Der Ausgang des NOR-Galters 158 ist verbunden mit dem Eingang des NAND-Gatters 163, dessen weiterer Eingang beaufschlagt wird vom Inverter 168. In bestimmten Zeitpunkten arbeitet das Gatter 158 in der Weise, daß die Arbeit des NAND-Gatters 163 gesperrt wird, so daß die Übermittlung von aufwärts zählenden Impulsen über die Leitung 80 zum Zähler 55 gesperrt wird.

Das NOR-Gatter 161 arbeitet ähnlich wie das NOR-Gatter 158, indem sein Ausgang verbunden ist mit dem Eingang des NAND-Gatters 164. Der andere Eingang des NAND-Gatters 164 ist, wie schon zuvor beschrieben, über die Leitung 170 mi' cK .11 Ausgang des Inverters 168 verbunden. Die Aufgabe des NOR-Gatters 161 besteht darin, die Übertragung der Abtastimpulse in der Leitung 170 zur Leitung 81 und damit zum Zähler 55 zu sperren, so 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 Null-Detektor-Flip-Flop (ZD 1 und ZD 2). 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 (1) des Frequenzselelctcrs 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 der Leitung (1) erscheint, den eigenen Ausgang Q zu speichern, wobei das Signal in der Leitung f»9 1 ist 1st 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 !57 ist deshalb vergleichbar mit einem Schieberegister. Der (^-Ausgang des Flip-Flop 155 ist ein Eingang des NAND-Gatters 185 und dieser Q-Ausgang dient als Steuerimpuls für das NAND-Gatter 185, wenn der Flip-Flop 155 auf Null zurückgestellt wird. Jeder Null-Eingang bei einem NAND-Gatter bedingt einen Ausgang 1. Ein Ausgang 1 des NAND-Gatters 185 dient als Steuerimpuls fur das NAND-Gatter 186 und ermöglicht daher, daß die Abtastimpulse in der Leitung 170 durch das NAND-Gatter 186 zur Leitung 187 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 187 vom Inverter 177 ebenfalls 1 ist, dann beträgt der Ausgang des NAND-Gatters 185 Null. Hierdurch wird die Arbeit des NAND-Gatters 186 gesperrt und verhindert, daß irgendwelche Impulse der Leitung 170 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, wenn dieses sich in seiner Null-Stellung befindet und bewirkt einen Null-Ausgang, wenn es sich in seiner Schaltstellung 1 befindet. Der Null-Ausgang zum NAND-Gatter 163 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 169, wenn es sich in seiner Null-Stellung befindet, so daß das Flip-Flop 171 getaktet wird durch ein Signal vom NAND-Gatter 167.

Nähere Einzelheiten der Arbeitsweise der Integrationssteuerschaltung (ICM) 53 der Fig. la können der Aufstellung III entnommen werden:

	Geschw.-	Geschw.-	Leitung 84	Steuersignal- (±) Vorz.	Flip-Flop 171	C-/	Geschw.-Zähler	CD
	Wertigkeit	Wertigkeit	X	Generator 51			Eingänge	Leitung 81
			X		Leitung 171	Q Leitung 187	CU
			(/1-/3)	Leitung 77	0	X	Leitung 80
A.	+ 3		X		0	X		X
	+ 2	+ 3	(/4 - /6)	0		(ti - /3)		X
		+ 2	X	CD	0	X	-	(/5 - /6)
	+ 1		(/7 - /9)	0		(/5-/6)	_	—
		+ 1	X	(14)	0	—
	0		(/10 - /12)	0			_	-
		0 L	X	(/7)	1	X
	-1		X	0	UU)	(/11 - /12)	—	-
			X	(/10)	1	X		X
	-2		X	0	0	X	X	X
B.	+ 2	X	0	0	X	—	-
	+ 1		0	0	-	-	-
	0	Stufe 55σ	0	0	X	-
	+ 1		1			-	R Cr-
(Fortsetzung)			Flip-Flop 155	Flip-Flop 157		Leitungen
		Null-Detek			Frequenz-	84 + 187
		tor			Selektor 59	Impulse
	OOlO		Leitung 155 Q	Leitung 157 Q		Leitung 6
	0001	Leitung 89			Impulse	+ 3
			0	0	Leitung 83	+ 2
A.	0000	0	0	0	2	(ti - /4)
		0			1	+ 1
	0000		1	0		(/5 - /6)
	1			0	0
		0	1
	1		0

Fortsetzung

Geschw.- Stufe 55a Null-Dctck- Flip-Flop 155 Flip-Flop 157 Frequenz- RCT-

Werligkeit tor Selektor 59 Leitungen

84 + 187

Leitung 89 Leitung 155 Q Leitung 157 Q Impulse Impulse

Leitung 83 Leitung 6

0001	0
0000	I
0000	I
0000	1

A. -I 0000 1 1

-2 0001 0 0

B. +2 0001 0 0

+ 1 0 + 1

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 mil einer Umkehrung bei Null, also einer Zählung von +1 über Null zu +1. Bei diesen Zählungen sind die Stufen höherer Ordnung 556 und 55c des Zählers 55 in Null-Stellung. Wie die Aufstellung III in Teil A zeigt, zählt die Stufe 55a von 0010 zurück auf 0000 und von dort aufwärts auf 00O¹. Damit die Integrationssteuerschaltung 53 veranlaßt wird, daß der Zähler 55 in dieser Weise zählt, gibt der Steuersignalgenerator 51 an die Leitung 77 einen Ausgangsweri 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 F i g. 6. In F i g. 6 stellt die Impulsfolge 22' das Signal in der Leitung 22 in den F i g. 5a und 5b dar, das eine Frequenz von 10⁶ Impulsen pro Sek. aufweist. Die Impulsfolge 84' in F i g. 6 stellt das Signal in der Leitung 84 der F i g. 5a und 5b dar, welches eine Frequenz von 10* Impulsen/Sek. aufweist Weiterhin stellt die Impulsfolge 170' das abgetastete 10³-Signal in Leitung 170 der Fig. 5a dar. Beachtenswerte Zeitpunkte in Aufstellung III und in Fig. 6 sind die Zeitpunkte /0 bis rl2. Typische Zeitzyklen verlaufen zwischen r0 und r3, r3 und to, ro und 19, und /S und f 12. In Aufstellung III ist der Zeitverlauf horizontal von links nach rechts angegeben. Das erste Ereignis in jedem Zyklus ist ein Impuls in der Leitung 84. Beginnend mit der Spalte für die Leitung 77 und endend mit der Spalte für die Leitung 89, treten die Ereignisse, die durch die dazwischenliegenden Spalten dargestellt sind, während jeder Impulszeit jedes Impulses in der Leitung 84 oder sehr kurz danach auf. Die Schaltzustände der Leitungen 155 Q und 157 Q treten dagegen wesentlich später auf, näherungsweise zwischen zwei Impulsen in Leitung 84. Die Schaltzustände in den Leitungen 83 und 6 sind im wesentlichen über einen ganzen Zyklus verteilt wobei eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung herrscht.

Um zu einer Zählung der Wertigkeit + 3 zu gelangen.

-I

(/11 - /12)

-2

zählt die Zählerstufe 55a entweder rückwärts von 4 oder aufwärts von 2. Um rückwärts zu zählen weist die Leitung 77 vom Steuersignalgenerator 51 den Wert Null auf. Um aufwärts zu zählen, liegt an der Leitung 77 der Wert 1 an. Da ein positiver Wert ( + 3) den Slartpunkl darstellt, ist der Vorzeichen-Flip-Flop 171 auf Null gestellt, wie dies durch den Wert Null in der Spalte der Leitung 171 Q dargestellt ist. Da die Stufe 55a einen Wert 0010 aufweist, weist die Null-Detektor-Leitung 89 notwendigerweise einen Wert Null auf. Besitzt die Leitung 89 den Wert Null, werden deshalb zwingenderweise die Flip-Flops 155 und 157 zurückgestellt auf Null, da die Eingänge entsprechende Potentiale aufweisen.

Bei diesen Schaltzuständen beginnt der Zyklus +3 mit einem Impuls in der Leitung84. Dieser Impuls tritt in der Leitung 187 auf und erzeugt einen Impuls entweder in der Leitung SO oder 81, abhängig davon, ob in der Leitung 77 das Potential 1 oder Null vorhanden ist. Hierdurch wird bewirkt, daß die Stufe 55a entweder vorwärts oder rückwärts in die Zählsteüung 0010 geschaltet wird. Dieser Zählerinhalt der Stufe 55a bewirkt, daß die Leitung 89 an Null liegL Die Zahl der Impulse der Leitung 83 ist deshalb 2 als Ergebnis der 0010-Zählung in der Stufe 55, wegen der zuvor beschriebenen Schaltung. Die Impulse in der Leitung 83 werden vereinigt mit dem Impuls in der Leitung 187, so daß sich insgesamt drei Impulse in der Leitung 6 für einen + 3-Zyklus ergeben.

Der +2-Zyklus beginnt mit einem Impuls in der Leitung 84. Dieser Impuls in der Leitung 84 beginnt zum Zeitpunkt t\ und endet bei /3. Bei /1 wird der Steuersignal-Generator 51 durch die Anstiegsflanke des Impulses in der Leitung 84 angesteuert, um die Größe des Fehlersignals in der Leitung 50 zu erfassen und um in der Leitung 77 einen Ausgangsweri Na" zu erzeugen, da vorausgesetzt ist, daß eine Rückwärtszählung erfolgt Da das NOR-Gatter 169 nicht erregt ist, kann der Wert Null in der Leitung 171 Q sich nicht ändern. Der Impuls in der Leitung 84 wird erfaßt vom NAND-Gatter 167 und wandert durch den Inverter 168 zur Leitung 170. Von dort wandert der Impuls durch das geschaltete NAND-Gatter 186 zur Leitung 187, von wo er durch das NAND-Gatter 181 durchgeht und einen Ausgangsimpuls in der Leitung 6 bildet Dieser Impuls erscheint weiterhin an der Leitung 170 und geht durch das NAND-Gatter 164 zur Leitung 81 hindurch, und zwar zwischen den Zeitpunkten ti und f3, so daß die Stufe 55a zurückzahlt 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 157 auf

Null bleiben. Die 0001-Zählung in der Stufe 55;/ ei /eugl einen Ausgangsimpuls in der Leitung 83. der zusammen mit einem Impuls in der Leitung 187 in der Leitung 6 zwei Impulse während eines +2-Zyklusscs ergibt. Da vorausgesetzt ist, daß sich der Schaltzustand in der ^r, Leitung 77 nicht ändert, wird die Rückwärlszählung. 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 /4 und /6. Zum Zeitpunkt /4 wird die Leitung 50 abermals κι abgetastet von dem Stcursignal-Generalor 51, der die Leitung 77 weiterhin auf dem Wert Null hält. Die Leitung 171 (P 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 π von einem Steuerimpuls beaufschlag! wird. Zwischen den Zeitpunkten ί 5 und ι 6 wird der abgetastete Impuls, der an der Leitung 170 erscheint und von der Leitung 84 abgeleitet ist. angelegt an das NAND-Gatter 186 und geht somit zur Leitung 6 hindurch. In gleicher Weise 2» wandert der Impuls in der Leitung 170 durch das NAND-Gatter 164 zur Leitung 81 hindurch und bewirkt eine Rückwärlszählung des Zählers 55a auf einen Zählwert 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 /6 und /7. 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 Leitung 187 erhält.

Ist das Fehlrrsignal 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 /7 und (9. Zum Zeitpunkt /7 wird die Leitung 50 abermals bezüglich ihres Schaltzustandes Null abgetastet. Wärend des Null-Zyklusses wird die Leitung 171 ζ) ihren Schaltzusland 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 187 gelangen, da die Leitung 155 Q noch den Wert Null aufweist, der als Eingangswert Null am NAND-Gatter 185 liegt, so daß der Ausgang des NAND-Gatters 185 den Wert 1 aufweist. Der Eingangswert 1 beim NAND-Gatter 186 verhindert, daß über dieses Gatter ein Impuls zur Leitung 187 gelangt.

Mit den Werten Null in den Leitungen 77 und 171 Q wird bewirkt, daß infolge des Oder-Gatters 174 die Leitung 175 den Weri Nuii aufweist. Dieser Wert Nun 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 158, so daß der Ausgang dieses Gatters den Wert Null aufweist, der als Eingang für das NAND-Gatter 163 dient womit die Übermittlung irgendwelcher Impulse von der Leitung 170 zur Vorwärtszähl leitung 80 unterbrochen ist Obwohl das NOR-Gatter 161 angesteuert wird durch einen Wert Null in der Leitung 175, bedingt der Wert 1 in der Leitung 89, daß der Ausgang des NOR-Gatters 161 den Wert Null aufweist womit die Arbeit des NAND-Gatters 164 unterbrochen ist so daß kein Rückzählimpuls zur Leitung 81 gelangt Da weder ein Vorwärts- noch ein Rückwärtszählimpuls auftritt bleibt die Stufe 55a bei der Zählerstellung 0000. so daß

50

bO die Leitung 89 weiterhin den Wert I aufweist. In der Mitte des Zyklusses werden die Zeitsteuereingänge der Flip-Flops 155 und 157 beaufschlagt, so daß der Flip-Flop 155 den Schaltzustand Null und der Flip-Flop 157 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 Fchlcrsignal 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 ί 10 und / 12. Zum Zeitpunkt /10 wird die Leitung 10 abermals abgetastet und ihr negatives Potential bedingt den Wert Null in der Leiiung 77. Da der zweite Flip-Flop 157 die Schaltstellung 1 aufweist, kann die Leitung 171 ζ? bezüglich ihres Wertes sich ändern, da der Vorzeichen-Flip-Flop 171 über das NOR-Gatter 169 beaufschlagt wird. Das NOR-Gatter 169 und damit auch der Flip-Flop 171 werden beaufschlagt zu einem Zeilpunkt 111. wobei der Wen 1 der Leitung 78 eingegeben wird in den Flip-Flop 171. der sodann an der Leitung 171 Q auftritt Während der Zeitpunkte Ml und /12 wird der Impuls in der Leiiung 84 abgetastet und zur Leiiung 187 übertragen. Die Werte Null und 1 der Leitungen 77 und 177 Q beaufschlagen das Oder-Gatter 174. wodurch über das NOR-Gatter 161 das NAND-Gatter 164 gesperrt wird. Hierdurch wird die Übertragung von Rückzählimpulsen zur Leitung 81 unterbunden.

Die Stellung 1 des zweiten Flip-Flops 157 bedingt einen Ausgang des NOR-Gatters 158 des Wertes Null, wodurch das NAND-Gatter 163 gesperrt wird, so daß keine Vorwärtszählimpulse zur Leiiung 80 gelangen können. Die Stufe 55a bleibt deshalb bei der Zählerstellung 0000. so daß die Leitung 89 den Wert 1 aulweist. Ftwa einen halben Zyklus später gelangt ein Zeitsteuersignal von der Leitung (1) 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 55,7 erhält die Leitung 83 während eines -1-Zyklusses keinen Impuls, dagegen erhält die Leiiung 6 einen Impuls, der von der Leitung 187 kommt. Der Impuls der Leitung 6 stellt einen negativen Zählimpuls dar, weil der Vorzeichen-Flip-Flop 171 sich in der Schaltstellung 1 befindet wie dies angezeigt isi durch die Leitung 171 Q zum Zeitpunkt /11 und dargestellt ist durch die 171 (^-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 Zähiwert dar.

Ist das Fehlersignal in der Leitung 50 weiterhin negativ, folgt dem —1-Zyklus ein — 2-Zyklus. Der

— 2-Zyklus beginnt mit einem Impuls in der Leitung 84. dem ein Abtasten des Fehlersignals in der Leitung 50 durch den Steuersignal-Generator 51 folgt daß nach wie vor der Wert Null an der Leitung 77 anliegt. Der Wert in der Leitung \7\ Q kann sich zu diesem Zeitpunkt nicht ändern, 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 171 Q 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 155 Qxma 157 Q.

wie schon zuvor beschrieben wurde. Die Zählcrstellung 0001 in der Stufe 55.7 bedingt einen Impuls in der Leitung 83, 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 Wender Leitung 171 Q 1 ist.

Der Teil B in der Aufstellung III zeigt die Veränderung der Zählung, wenn die Integrationssteuerschaltung 53 den Zähler 55;) veranlaßt, zuerst von +2 rückwärts zu zählen auf Null, wo dann das Vorzeichen verändert wird, so daß nachfolgend auf + 1 gezählt wird.

Der Generator I in Fig. 2 ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Fig.8a und 8b gezeigt. Sowohl der F i g. 2 als auch den F i g. 5a und 5b ist zu entnehmen, daß der Generator nach den F i g. 8a und 8b über die Leitung 6 Impulse von der Gleichlaufsteuerichahung 4 erhält und eine Integration ausführt, deren Zählrichtung bestimmt wird durch das {//D-Signal in der Leitung 5. Die Schaltung nach den Fig. 8a und 8b weist in F i g. 8a die Steuer- und Generatorschaltung 7 auf, während in der Fig.8b der erste Zähler 11, der zweite Zähler 12, die logische Kombinationsschaltung 17 und der Referenzzähler 26 dargestellt sind. Entsprechende Bezugsziffern weisen die Schaltungen in F i g. 2 auf.

In F i g. 8 erhält die Steuer- und Gencratorschaltung 7 Impulse von der Leitung 6, die eine Frequenz aufweisen, die der Geschwindigkeit dF(y)/dt entspricht, die /ur Bildung des Wertes F(y)z\i 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 F i g. 5a verbunden sind. Die Impulsfolge in der Leitung 6 gelangt an den Zeitsteuereingang eines //(-Flip-Flop 203, wobei die Eingänge / und K den Schaltzustand^ 1 und Null zugeordnet sind. Die Ausgänge ζ) und ζ) des Flip-Flop 203 sind direkt verbunden mit den /- und /(-Eingängen eines zweiten Flip-Flop 205. Der Zeitsteuereingang des Flip-Flop 205 wird in Durehschaltrichlung beaufschlagt durch einen negativen Impuls in der Leitung 227, 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 205 dienen als Schieberegister /ur zeillichen Synchronisierung jedes Eingangsimpuises in der Leitung 6 mit einem Zeitimpuls in der Leitung 206. Die Leitung 206 wird beaufschlagt von dem Ausgang Q des Flip-Flop 205, 204 ist verbunden mit dem Zeitsteuereingang eines Flip-Flop 207, wobei jeweils wenn beide Eingänge / und K auf den Wert I gehalten sind, die Arbeitsweise derart ist, daß die Zahl der Impulse in Leitung 206 um den Faktor 2 dividiert --vird. Jeder Impuls in der Leitung 206 der Größe 1 dient als Steuerimpuls für das Und-Gatter 234 und die /AMTip-Flops 210 und 211, wobei die Leitung 206 bei den Flip-Flops 210 und 211 mit den Rückstelleingängen C verbunden ist Bei allen dargestellten Flip-Flops, sowohl der Fig.5a, 5b, als auch der Fig. 8a und 8b sind die Rückstellanschlüsse mit C bezeichnet Bei den Flip-Flops 210 i'nd 211 sind jeweils die /(-Eingänge an dem Wert 1 anliegend, während die J-Eingänge verbunden sind mit den Q- und (?-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 (3-Ausgä'nge der Flip-Flops 210 und 211 sind verbunden mit den /- und /(-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 Zeitsleuersignals. Die Fiip-Flops 220 und

221 haben die Wirkung, das Zeitsteuersignal der Leitung 20 um den Faktor 2 zu dividieren, so daß an den entsprechenden Ausgängen ζ) 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 11 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 in der Leitung

20. Demgemäß tritt in den Leitungen 8 und 9 eine gleiche Anzahl von Ausgangsimpulsen auf, so daß der erste Zähler (1 und der zweite Zähler 12 synchron zueinander mit der gleichen Anzahl von Eingangsimpulsen weilergeschaltet 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.

J₀ Eine 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 //(-Flip-Flop 214 verbunden. Die Leitung 5 ist weiterhin über einen Inverter 229 mit dem Eingang / eines Flip-Flop 214 verbunden, wobei durch den Inverter 229 ein Wertwechsel bewirkt wird. Der Wert 1 oder Null der Leitung 5 wird gespeichert im Flip-Flop 214, wenn ein negativer Impuls am Zeilsteuereingang dieses Flip-Flops anliegt, der abgeleitet wird vom Ausgang Q des Flip-Flop 203. Der Flip-Flop 214 ist mit seinen Q- und (^-Ausgängen verbunden direkt mit den /- und K-Eingängen eines //(-Flip-Flops 215. Die Flip-Flops 214 und 215 dienen als Schieberegister zur Speicherung des Wertes des Signals in der Leitung 5. Der Zeitsteuereingang des Flip-Flops 215 ist gleich dem Zeitsteuereingang des Flip-Flops 214, d. h., die beiden Zeitsteuereingänge sind verbunden mit dem Ausgang Q des F'lip-Flops 203. Die Ausgänge Q

5n und Q des Flip-Flops 214 sind verbunden mit den Und-Gattern 237 und 238. Der jeweils andere Eingang der Gatter 237 und 238 ist verbunden mit dem Ausgang Q des Flip Flops 2!0 bzw. 2!1. Der jeweils dritte Eingang der Und-Gatter 237 und 238 sind verbunden mit dem Und-Gatter 234. Die Ausgänge der Und-Gatter

237 und 238 liegen als Eingänge an den Oder-Galtern 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

_bn 242 und 243 zu den Leitungen 8 und 9 gelangen können. Da die Teüerwirkung 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-Galter 237 wird nur beaufschlagt wenn der Flip-Flop 220 gesperrt ist In gleicher Weise wird das Und-Gatter 238 nur geöffnet

wenn der Flip-Flop 221 gesperrt ist. Die ArI und Weise der Sperrung und Öffnung der verschiedenen Schaltungsteile der Steuer- und Generatorschallung 7 ist Gegenstand einer anderen Anmeldung.

Die genaue Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. I in -, Verbindung mit einer Anzeige- und Ausgabevorrichtung nach Fig. 2 wird nachfolgend anhand von zwei Beispielen erläutert. Im ersten Beispiel wird unter Bezugnahme auf Fi g. 2 vorausgesetzt, daß der Eingang F(x) des Eingangsteiles 3 die Form von 9¹/: bits der ι ο Relativverschiebung der beiden Teile 40 und 41 des Wandlers 42 ist. Im Beispiel entspricht jeder bit einer Strecke von 0,0025 mm, so daß die 9'/.? bits einer Wegstrecke von 972x0,0025 mm entsprechen. Es ist Aufgabe der Anlage nach Fig. 2, diese 9¹/? bits zu messen, sie im äußeren Speicher 32 zu speichern und in der Anzeigevorrichtung 34 anzuzeigen. Ein positives oder negatives Vorzeichen wird dazu verwendet, die Bewegungsrichtung zu definieren.

Die Einzelheiten einer derartigen Arbeitsweise zur Verarbeitung eines -9Vs bit-Einganges wird nachfolgend anhand der Aufstellung IV beschrieben.

Aufstellung IV	; F(x)	F[y)	Geschw.-	Leitung 50	Leitung 109	Leitung 77	Leitung 171 Q
Zyklus	Pos.	Ex t.-	Zähler 55
		Zähler32	0	+ 91A	+ 91A	1	0
	- 9'/2 bits	0	-1	+ 91A	+ 91A	1	0
1	-91A	-1	-2	+ 81A	+ 71A	1	0
2	-91A	-3	— 3	+ 61A	+ 31A	1	0
3	-91A	-6	-2	+ 31A	-21A	0	0
4	-91A	-8	-1	+ 11A	-I1A	0	0
5	-91A	-9	0	+ 1A	- 1A	0	0
6	-91A	-9	-1	+ 1A	- 1A	1	0
7	-91A	-10	0	- 1A	-I1A	0	0
8	-91A	-10	+ 1	- 1A	- 1A	0	1
9	-91A	-9	0	+ 1A	+ 11A	1	1
10	-91A	-9	-1	+ 1A	+ 11A	1	0
11	-91A	-10	0	- 1A	-I1A	0	0
12	-91A	-10	+ 1	- aA	- 1A	0	1
13	-91A	-9
14

Der vom Lageneingang 3 gegebene Wert von konstant —9'/a 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 Speicherinhalt des äußeren Zählers 32, des Geschwindigkeits-Zählers 55, der analogen Amplitude der Signale in den Leitungen 50 und 109 der Fig.4 und die Digitalwerte 1 oder Null der Signale in den Leitungen 77 und 171 (pan.

Wie die erste horizontale 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>/2 bits beträgt das ■ Cincrsignüi in vjcr u-Citüng ^m -Tzj'ti. i^er /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 -t-9'/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 _bo die Leitung 171 ζ) den Wert Null aufweist. Jede Zeile in der Aufstellung IV stellt einen Zeitzyklus dar, wie er gemessen wird durch einen Zyklus des Frequenzzählers 60. Liegt an der Leitung 50 ein Fehlersignal von +9'/2 an, wird der Geschwindigkeitszähler 55 auf — 1 geschaltet, wodurch ein Impuls für die Leitung 6 erzeugt wird, so daß weiterhin ein Impuls zum äußeren Zähler 32 gelangt, dessen Zählstellung somit - 1 aufweist. Zu Beginn des nächsten Zyklusses ist das Signal der Leitung 109 weiterhin positiv, was bewirkt, daß der Geschwindigkeitszähler 55 auf —2 geschaltet wird. Dies bewirkt ein Anwachsen des Zählerinhalts des äußeren Zählers 32 auf —3. Während des vierten Zyklusses 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 bewirkt wird, daß die Leitung 77 auf den Wert Null schaltet. In Verbindung mit dem Wert Null in der Leitung 171 Q wird bewirkt, daß der Geschwindigkeitszähler 55 auf die Zählstellung —2 vermindert wird und gleichzeitig der äußere Zähler 32 die Zählstellung -8 είπΠϊτπΓπί. 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. Im siebten Zyklus wird der 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 Geschwindigkeitszähler 55 auf Null zurück und im zehnten Zyklus nimmt er die Zählersiellung + 1 ein. Danach pendeln der Geschwindigkeitszähler 55 und die inneren Zähler 11 und 12, wohei 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 — 9¹A? bit-Wertes von F(x). In der Aulstellung IV ist gezeigt, daß der äußere Zähler nunmehr eine — 10/ — 9-Schwingung aufweist. Im bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel nach den F i g. 8a und 8b wird das Pendeln um einen bit des äußeren Zählers 32 verhindert. Unter Zugrundelegung dieser Schaltung wurden nach dem siebten Zyklus der äußere Zähler 32 nunmehr nur noch die Stellung —9 aufweisen.

Beim zweiten Beispiel ist vorausgesetzt, daß F(x}m\\

einer Geschwindigkeit Null in einer Null-Stellung beginnt und eine Beschleunigung von beispielsweise 10⁵-bil/Sek.² aufweist. Weiterhin ist vorausgesetzt, daß nach Erreichen einer Geschwindigkeit von 2 χ lOVSek. die Beschleunigung Null wird. Mach Erreichen der Beschleunigung Null pendelt die Geschwindigkeit der Meßf-unktion F(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:

Aufstellung V

Zyklus

Beschl.

(Bits/
see.²)

Geschw.

00' bits/
sec.)

Pos. (bits)

Ext.- Zähler 32	Gescnw.- Zähler 55	Leitung 109	Li
(Bits)	(103 Bits/ Sek.)
0	0	0	1
0	0	0	1
- 1	-1	+ 1.05	1
- 1	0	-1.6	0
0	+ 1	- .15	0
0	0	+ 2.2	1
- 1	-1	-1	0
- 3	-2	+ .4	1
- 4	-1	-1.9	0
- 4	0	-1	0

Leitung
171 Q

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

-10⁵
-10⁵
-10⁵
- 10⁵
-10⁵
-10⁵
-10^s
-10⁵
-10⁵
-10⁵

.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9

- .05

- .2

- .45

- .8 -1.25 -1.8 -2.4 -3.2 -4.05

20	-ΙΟ5
21	-ΙΟ5
22	0
23	0
24	0
25	0
26	0
27	0
28	0
29	0

-1.9

-2.0

-2

-2

-2

-2
-2
-2
-2

-18.05

-20

-22

-24

-26

■28

-30

■32

-34

-36

-19
-20
-22
-25
-27
-28
-30
-33
-35
-36

Im Ausführungsbeispiel nach Aufstellung V sind der äußere Zähler 32 und der Geschwindigkeitszähler 55 auf Null gestellt. Die Größe des Analogwertes in der Leitung 109 beträgt zu Beginn Null. Diös bedeutet, daß der Wert der Leitung 77 die Größe 1 aufweist, und daß weiterhin der Wert in der Leitung 171 Q den Wert Null hat. Nachdem die Beschleunigung von —10⁵ 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. Der 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 -2
-1
-2
-3
-2
-1
-2
-3

_ 1

-1.9	0
-1.02	0
+ 1	1
+ 0	1
— 2	0
-1	0
+ 1	1
+ 0	1
-2	0
1	0

einem bit um die Funktion F(x) pendelt. Die ersten sechs Zyklen sind Übergangszyklen, deren Arbeitsweise durch die Beschleunigungsimpulse der Beschleunigung - 10⁵ bits/Sek.² bestimmt wird. Es sei vermerkt, daß die Zählerstellung des Geschwmdigkeitszählers 55 zwischen — 3, —2 und —1 pendelt, so daß hierbei die Geschwindigkeit —2 der FfAr/Funktion in diesen Grenzen umfaßt ist.

Bei der vorigen Beschreibung wurde vorausgesetzt, daß die Gleichlauf-Steuerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung einer maximalen Beschleunigung von 10⁶ bits/Sek.² folgen kann, jedoch ist es ohne weiteres möglich, verschiedene Maximalwerte der Beschleunigung zu haben. Im speziellen ist der Wert 10⁶ der Beschleunigung bestimmt durch ein Zeitsteuersignal

von 10^b 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 10³ bits/Sek. dar. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Zähler 55 arbeiten kar.a, um die verschiedenen Zählungen des Zählers 60 zu erfassen, beträgt 10³ Schritte/Sek. Die Änderungsgeschwindigkeit von 10³ des Zählers 55 multipliziert mit den 10³ Schritten, die durch jede Zähleränderung um 1 des Zählers 60 bedingt sind, ergibt ein Produkt von 10⁶, welches die Beschleunigung in bit/Sek.² definiert.

Eine Beschleunigung von 10⁶ bit/Sek.² in einem System, in welchem jeder bit eine Strecke von 0,0025 mm darstellt, ergibt somit eine Beschleunigung von 250cm/SekA 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 gleichbedeutend ist mit 5 χ 10³ und die Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 5 χ 10³ Hz beträgt. Mit dieser Frequenz der ersten Impulsfolge in der Leitung 84 wird der Zähler 55 fortgeschaltet mit einer Geschwindigkeit von 5xlO³. Demgemäß beträgt das Produkt der Schrittgeschwindigkeit des Zählers 55 pro Schritt des Zählers 60 25 χ 10^b. was die Beschleunigung in bit/Sek.² bedeutet. Diese Beschleunigung ist um den Faktor 25 höher als die zuvor erwähnte Beschleunigung von 10⁶ bit/Sek.². Die Beschleunigung von 25 χ 10⁶ bit/Sek.² entspricht näherungsweise dem ö'/i-fachen der Erdbeschleunigung.

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 Maximalkapaziläl von 1000 Zählungen aufweist, wobei jeder Zählwert eine Geschwindigkeit von 1 χ iO³ bit/ Sek. darstellt, was zu einer Maximaigeschwindigkeit von 10^b 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 Oberlauf angezeigt wird, wodurch eine wesentlich höhere Geschwindigkeu wählbar ist. Durch Verwendung eines Überlaufs beim Zähler 55 kann die Geschwindigkeit gesteigert werden von 10^b bit/Sek. auf eine Geschwindigkeit von 1Ox 10^b pro Sekunde. Hierbei werden dann zusätzliche Schaltmittel vorgesehen, über welche eine Impulsfolge auf die Leitung 83 mit einer Frequenz von 10⁷ bit/Sek. gegeben wird.

Zusätzlich zu diesen Beschleurwgungs- und Geschwindigkeitsbetrachtungen kann außerdem die Zahl der Teilungen für jeden Lagenzyklus veränderbar sein. Bei einem Lagenmeßtransformator mit einem Zyklus von ^o 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 pro Zyklus größer ist. Beispielsweise kann ein System vorgesehen sein, daß eine Teilung von 10⁴ aufweist, so daß jedes bit einer Wegstrecke von 2 χ 0,0025 mm 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 Ln F ig. 2 und 8.

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 Fig.2 weist der Takt- oder Zeitgeber 21 eine Frequenz von 10⁷ 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 11 und 12 teilen die Frequenz von 10⁷ durch einen Faktor von 5 χ 10³, so daß sich eine Teilung von 1O⁴ in einem Zyklus des Wandlers (Lagenmeßtransformator) ergibt. Bei dieser Teilung von 5xlO³ beträgt die Grundfrequenz der Signale in den Leitungen 28 und 29 2 χ 10³Hz. 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 Fig.4 und 5 zu entnehmen ist, wird das Fehlersignal in der Leitung 50 nach der Addition der Gleichungsteile in der Addierschaltung 108 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 F i g. 2. Das System nach F i g. 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 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 der Schaltgeschwindigkeit liegt zwischen 10⁷ und 2 χ 10⁷. Bei Verwendung eines Systems mit Zeitimpulsen der Frequenz 10⁷ Hz und bei einer Teilung des Wandlerzyklusses in 10⁴ Teile, wird eine Abtastgeschwindigkeit von 2 χ 10³Hz erreicht. Bei einem System mit einer Zeitimpulsfrequenz von 10⁷ und einer Teilung des Wandlerzyklusses in 2x10³ Teile, ergibt sich eine Abtastgeschwindigkeit von 10⁴.

Bei der Schaltung nach Fig. 7 wird die Gleichlaufsteuerschaltung 4' nach Fig. 1 in einem Regelkreis verwendet In F i g. 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 Γ i g. 3 zugeführt. Der Geschwindigkeitszähler 55 ist so ausgelegt, daß sich seine Zähleranzeige nicht ändern kann. Bei diesem feststehenden Zählwert, der somit im Geschwindigkeitszähler 55 gespeichert ist, ergibt sich eine feste Frequenz von ÄCr-ImpuIsen in der Ausgangsleitung 6', die einem Generator 301 zugeführt werden. Weiterhin ergibt sich aus dem

Geschwindigkeitsbefehl in Leitung 306 ein U/D-S]gna\ in der Leitung 5' mit einem geeigneten Wert 1 oder Null. Der Generator 301 liefert elektronische Signale über die Leitungen 312 zu dem Wandler 314, der in üblicher Weise ein Fehlersignal an die Leitung 315 abgibt. Das Fehlersignal der Leitung 315 wird einer Lagensteuerung 316 beaufschlagt, bei der es sich 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 so lange bestehen, so lang /?CT-Impulse in der Leitung 206 auftreten. Die Zahl der ßCT-Impulse wird gesteuert durch die Kontrollschaltung 308. Bei der Kontrollschaltung 308 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 Obereinstimmung mit der Gleichung 2 arbeitet, ist es natürlich nötig, daß viele Signale vom Zählersignal zur Steuerung des Schwellwertdetektors 98 der Fig.4 abgeleitet werden. Hierbei können irgendwelche geeignete Ableitungen, Integrationen, Filtern oder sonstige Änderung des Fehlersignals vorgenommen werden. Zusätzlich können andere Eingänge vorhanden sein, als jene, die direkt vom Fehlersignal abgeleitet werden, beispielsweise solche Signale, die abgeleitet sind von einem Tachometer, wobei dann dieser Signale auf den Schwellwertdetektor 98 gegeben werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Analog-digital-umsetzendes Nachführsystem zur Messung eines sich mit der Geschwindigkeit äF(x)/dt ändernden Analogwertes der Funktion F(x) mittels einer der Funktion F(x) nachgeführten und der Anzeige der Messung dienenden Meßfunktion F(y), wobei der in einem Digital-Analogumset-2er gebildete Analogwert der digitalen Meßfunktion F(y)m einem Komparator verglichen wird mit dem Analogwert der Funktion F(x) zur Bildung eines analogen Fehlersignals F(x, y), welches einer Steuerelektronik zur Erzeugung der digitalen Meßfunktion F(y) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal F(x,y) einer Gleichlaufsteuerschaltung (4) zugeführt wird, in welcher ein vorgegebenes Beschleunigi/ngssignal ii²F(y)/dt² zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals dF(y)/dt integriert wird, wobei die Integra- tion durch das Fehlersigna] F(x,y) gesteuert wird, und dieses Geschwindigkeitssignal in einem Generator (1) integriert wird zur Erzeugung der Meßfunktion F(y).

   CS = F{x,y) + (¹Z₂) f(dF(x,y)/dt +

   bestimmt ist.

   5. Nachführsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Integrator (37) einen digitalen Geschwindigkeitszähler (55) zur Zählung und Speicherung eines Geschwindigkeitswertes aufweist und die Gleichlaufsteuerschaltung (4) weiterhin Ausgangsimpulss erzeugt, deren Frequenz die Größe des Geschwindigkeitswertes darstellt, wobei hierbei das Geschwindigkeitssignal dF(y)/dt gebildet wird.

   6. Nachführsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein digitaler Frequenzzähler (60) vorgesehen ist, der mehrere Stufen (60a—c) aufweist und zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen unterschiedlicher Frequenzen dient, wobei ein Frequenzselektor (59) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Inhalt des digitalen Zählers (60) eine der Stufen auswählt und Ausgangsimpulse erzeugt mit einer Frequenz, die der Größe des Geschwindigkeitswertes entspricht.

   7. Nachführsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das im Generator (39) erzeugte Beschleunigungssignal d²F(y)ldt² die Form einer ersten Impulsfolge konstanter Frequenz aufweist, der Geschwindigkeitszähler (55) des ersten Integrators die Impulse der ersten Impulsfolge vorwärts oder rückwärts zu zählen vermag, die Gleichlaufsteuerschaltung (4) weiterhin einen Null-Detektor (88) umfaßt, der ein Signal erzeugt, wenn der in beiden Richtungen zählende Zähler (55) den Zählwert Null aufweist, eine Integrationssteuerschaltung (53) vorhanden ist, die die Zählrichtung ω des in beide Richtungen zählenden Zählers (55) bestimmt in Abhängigkeit vom im Steuersignalgenerator (51) erzeugten Steuersignal, wobei diese Integrationssteuerschaltung (53) ein Vorzeichensignal U/D erzeugt, das von der positiven oder bs negativen Richtung der Zählung des Zählers (55) bestimmt ist, die Integrationssteuerschaltung (53) Ausgangsimpulse in Form einer zweiten Impulsfolge

   2. Nachfuhrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichlaufsteuerschaltung (4) einen ersten Integrator (37) aufweist, der unter der Steuerung eines Steuersignalgenerators (39) eine Integration des in einem Generator (38) erzeugten Beschleunigungssignals d²F(y)/dt² vornimmt, wobei das Steuersignal des Steuersignalgenerators (39) in Abhängigkeit vom Fehlersignal F(x,y) erzeugt wird und dieses Steuersignal die Richtung der Integration des ersten Integrators (37) bestimmt.

   3. Nachfuhrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (39) eine Schaltung (108) zur Erzeugung des Steuersignals aufweis^die den elektrischen Analogwert zum Steuersignal CSbildet, welches durch die Gleichung

   CS = F(x,y) + dF(x,y)ldt

   bestimmt ist.

   4. Nachführsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (39) eine Schaltung zur Erzeugung des Steuersignals aufweist, die_den elektrischen Analogwert zum Steuersignal CSbildet, welches durch die Gleichung

   (dF(x,y)Zdt)

   \dF(x,y)/dt\

   RCl erzeugt, deren Frequenz proportional ist dem Zählerinhalt des ersten in beiden Richtungen zählenden Zählers (55), und daß weiterhin der Generator (1) aus einem zweiten Integrator besteht, der einen zweiten in beiden Richtungen zählenden Zähler (11,12) aufweist, der einen Zählwert sammelt und speichert, welcher proportional F(y) ist, indem die Impulse der zweiten Impulsfolge RCTvorwärts oder rückwärts gezählt werden entsprechend dem Vorzeichensignal U/D.

   8. Nachführsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung zur Erzeugung von Zeitsteuerimpulsen der Frequenz (N/2)Fvorgesehen ist, und der erste in beide Richtungen zählende Zähler (55) einen Zählbereich R 1 aufweist und von diesen Zeitimpulsen mit einer Frequenz (N/2) (F)IXO schrittweise weitergeschaltet wird und eine erste Impulsfolge der Frequenz (N/2)(F)/{\0)(R 1) erzeugt, und wobei der zweite Zähler (11, 12) einen Zählbereich R 2 aufweist zur Speicherung eines Digitalwertes n, der die Funktion F(y) darstellt, und dieser zweite Zähler (U, 12) in einzelnen Frequenzen zur Veränderung des Wertes η zwischen Null und (NI2)(F)I\Q im ganzzahlig Mehrfachen von (N/2)(F)/{\Q){Ri) schrittweise weitergeschaltet wird.

   9. Nachführsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Generatorschaltung (1) weiterhin Schaltungsteile (17) zur Erzeugung eines impulsbreitenmodulierten Signals aufweist mit einer Grundfrequenz von (N/2)(F)R2, wobei die Impulsbreite proportional n/N ist, wobei N gleich 2 χ (R 2) ist und η im Bereich zwischen Null und 2 χ (R2) liegt.

   10. Nachführsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (NI2)(F) gleich 10⁷ bitZSek. ist, der Zählbereich R 1 10³ beträgt und die erste Impulsfolge eine Frequenz von IO³ bit/Sek. aufweist, wobei sich Einzelfrequenzen vom ganzzahlig Vielfachen 10³ bit/Sek. ergeben, und die

   Grenzbeschleunigungd²/fy)/di² ΙΟ⁶ bit/Sek.²und die Grenzgeschwindigkeit dF(y)/d 110⁶ bit/Sek. beträgt.

   11. Nachführsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählbereich R 2 10³ ist und eine Grundfrequenz von 1O⁴ Hz erzeugt wird, wobei Ngleich 2 χ 10³ist.

   12. Nachführsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich zwischen F(x) und F(y) in einem Lagenmeßtransformator (42) bewirkt wird, wobei F(x) die räumliche Stellung zweier relativ zueinander beweglicher Teile \40, 41) des Transformators darstellt, und wobei F(y) ein elektrischer Winkel (y) ist, der dem Transformator (42) in Form eines elektrischen Sinus (y)- und Kosinus fj'/Signals zugeführt wird und das Fehlersignal die Form von Sinus (y—*,) aufweist.

   13. Nachführsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuersignalgenerator (39) eine Differenzierschaltung (103) zum Differenzieren des Fehlersignals Sinus (y—x) aufweist zur Bildung