DE2255763C3 - Fehlersicheres inkrementales Meßverfahren für Waagen - Google Patents

Description

F i g. 1 eine Ausführungsform mit einem Inkrementalzähler,

F i g. 2 eine Ausführungsform mit zwei Inkrementalzählern und

F i g. 3 die Ausführung einer Einzelheit der Ausführungsform von F i g. 2.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform mit üblicher Ablesung eines Inkrementalgebers. Mittels Fotoelementen Fl und F2 werden helle und dunkle Felder einer z. B. mit äquidistanter Teilung versehenen Codespur abgelesen. In einer nicht näher dargestellten Schaltungseinheit 1 werden daraus geeignete Impulse geformt, eine Richtungsbewertung durchgeführt und eine elektronische Weiche für die Vorwärts- und Rückwärtsimpulse des ersten Zählers 3 gesteuert

Diese soweit aufbereiteten Impulse werden gleichzeitig einer Steuerung 7 zugeführt, die sowohl das Auftreten von Zählimpulsen, herrührend von Schaltungseinheit 1, als auch deren zeitlichen Abstand zueinander bewertet

Mittels eines Festwertgebers 5 werden nun Festwerte vorgegeben. Solche Festwerte können z. B. Tarawerte sein. Die Vorgabe geschieht beispielsweise durch Drücken und Tasten, wobei jedem Stellenwert dieses Festwertes Tasten von 0 bis 9 zugeordnet sind. Beim Drücken des Zahlenwci tes entsprechend dem Festwert steht also am Ausgang des Festwertgebers 5 in entsprechend codierter Form dieser Festwert an. Ein Vergleicher 6 vergleicht nun diesen an dem Festwertgeber 5 anstehenden Zahlenwert mit dem an einem zweiten Zähler 4 anstehenden Wert. Die Steuerung 7 erzeugt nun bei entsprechendem Abstand der von Schaltungseinheit 1 herrührenden Zählimpulse zusätzlich weitere Impulse, die einerseits auf den als Festwertzähler dienenden zweiten Zähler (vorwärts und rückwärts zählend) und andererseits auf eine Logikschaltung 2 und damit in ersten Zähler 3 den Inkrementalzähler eingegeben werden.

Die Steuerung 7 erzeugt dabei diese Impulse auf dem Vor- oder dem Rückzählkanal, abhängig davon, ob der Vergleicher 6, der den Zählerstand vom zweiten Zähler mit der Vorgabe des Festwertgebers 5 vergleicht »größer« oder »kleiner« meldet. Meldet der Vergleicher 6 Identität der von ihm verglichenen Werte, dann wird die Erzeugung der Impulse durch die Steuerung 7 eingestellt. Entsprechend dem vorgegebenen Zahlenwert (Festwert) ist sowohl in den zweiten Zähler als auch automatisch damit in den ah; Inkrementalzähler dienenden ersten Zähler die richtige Anzahl von Impulsen geflossen. Der erste Zähler 3 zeigt also nicht den von den Fotoelementen FI bzw. F2 abgelesenen Zahlenwert an, sondern die Addition (oder Subtraktion) des von Fotoelementen Fl, F2 abgelesenen Wertes mit dem durch den Festwertgeber 5 vorgegebenen Zahlenwert.

Bei Änderung des Zahlenwertes in dem Festwertgeber 5 wird die Steuerung 7 automatisch den zweiten Zähler über den Vergleicher 6 korrigieren. Demit ist im als Inkrcmentalzähler dienenden ersten Zähler 3 immer der Inhalt des zweiten Zählers 4 mit enthalten.

Eine Erweiterung der Steuerung 7 kann dadurch erfolgen, daß, falls der Festwertgeber 5 eine hohe Zahl vorgibt und somit sehr viele Festwertimpulse in den ersten und in den zweiten Zähler einzuzählen sind, beim Auftreten von Zählimpulsen, herrührend von den Fotoelementen Fl, F2 und der Schaltungseinheit 1, für diese Zeit die Erzeugung der Pestwertimpulse eingestellt wird. Die Einschleusung dieser Festwertimpulse unter die Inkrementalzählimpulse geschieht also über einen Zeitraum von mehreren Inkrementalzählirr.pulsen.

Bei Nichtauftreten von Inkrementalzählimpulsen wird dip Steuerung 7 automatisch sofort alle Festwertimpulse in den Inkrementalzähler 1 einschleusen.

Die Funktionssicherheit kann bei Inkrementalzählungen bekanntlich durch zweikanalige Ausführungen des Inkrementalzählers und der Impulserzeugung gewährleistet werden. In diesem Fall sind zwei Inkrementalzähler vorhanden, die über einen Vergleicher auf gleichen Zählerstand kontrolliert werden.

F i g. 2 zeigt diesen Fall. Die Fotoelemente F1 und F2 mit ihren Impulsformen und dem Impulserzeuger 8 führen ihre Vor- und Rückzählimpulse über die eine Logikschaltung 9 ihrem als Inkrementalzähler dienenden ersten Zähler 12 zu. Parallel dazu ist ein zweiter Kanal angeordnet, der aus den Fotoelementen F3, F4, deren Impulserzeuger 10 einer Logikschaltung 11 und einem ebenfalls als Inkrementalzähler dienenden zweiten Zähler 13 besteht Ein Vergleicher 18 vergleicht die Zähler 12 und 13 auf gleichen Zählerstand. Eine Steuerung 17 übernimmt sowohl die Überprüfung des Zählkanals mit Impulserzeuger 8 als auch desjenigen mit Impulserzeuger 10 auf Vorhandensein von Zählimpulsen und deren zeitliche Bewertung. Wie oben beschrieben, werden wieder Impulse mittels Festwertgeber 16, Vergleicher 15, einem als Festwertzähler dienenden dritten Zähler 14 und Steuerung 17 erzeugt, die gleichzeitig über die Logikschaltung 9 und 11 in die als Inkrementalzähler dienenden Zähler 12 und 13 eingespeist werden.

Eine weitere Sicherheit ist in dieser Anordnung dadurch gegeben, daß nur Impulse, die in den als Festwertzähler dienenden dritten Zähler 14 eingezählt werden, in den beiden als Inkrementalzählern dienenden Zählern 12 und 13 Berücksichtigung finden. Wird der Zählerstand des dritten Zählers 14 angezeigt (z. B. Tarawert), dann ist dies der Wert, der in den Inkrementalzählern hinzuaddiert oder subtrahiert wurde, und zwar unabhängig davon, ob in der Festwertvorgabe aus Teilen 16, 15, 17 Störimpulse oder sonst eine Störung aufgetreten ist.
Der Vergleicher 18 ist als selbstprüfende digitale Vergleicherschaltung ausgebildet.

Die Logik digitaler Vergleicher ist bekannt. Zwei digitale Eingangsgrößen A und B werden auf gleiche Wertigkeit in jeder Stelle miteinander verglichen und daraus digitale Ausgangssignale A > B, A < B und A — B gebildet. Solche Schaltungen werden auf dem Elektronik-Markt in integrierter Bauweise angeboten. Diese statischen Vergleicherschaltungen haben aber den Nachteil, daß eine Überprüfung ihrer eigenen vergleichenden Schaltkreise kaum möglich ist Der im folgenden beschriebene dynamische Vergleicher beseitigt diesen Nachteil durch seine selbstprüfende Logik.

F i g. 3 zeigt, daß die zu vergleichenden oder auch zu prüfenden Datenkanäle durch Multiplexer 19 und 20 abgefragt werden. Die Fortschaltung der Multiplexer übernimmt ein n-Bit-Zähler 21. Eine Logikschaltung 22 prüft ständig beide Kanäle auf A = B. Nur wenn diese Bedingung erfüllt ist, gelangen weitere Taktimpulse von einem Taktgenerator 23 über die Logikschaltung 22 an den Zähler 21. Das Arbeiten der Kippstufe mit der höchsten Wertigkeit des asynchronen Zählers 21 ist damit das Kriterium für die Aussage der Gleichheit beider Datenkanäle A und B.
Die Auswertung des Ausganges, der bei A = B die im

Taktgenerator 23 erzeugte und um die Zählerstufen 21 untersetzte Taktfrequenz liefert, kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Eine Möglichkeit wird in F i g. 3 angedeutet. Das digitale Ausgangssignal wird auf zwei retriggerbare Monoflops 24 und 35 gegeben, deren ausgangsseitige Verknüpfung über ein mit externen Bauelementen aufgebautes UND-Gatter 26 erfolgt. Damit ist ein eigensicheres statisches Ausgangssignal erreichbar.

Das anhand der F i g. 1 und 2 beschriebene Verfahren geht davon aus, daß zwischen die auftretenden Inkrementalzählimpulse Festwertimpulse in die Inkrementalzähler eingezählt werden (vorwärtszählend = Addition, rückwärtszählemd = Subtraktion).

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß z. B. während des normalen Wiegevorganges die Tarawerte geändert werden können. Wenn diese Forderung nicht besteht, dann ist es in einfacher Weise möglich, den Inkrementalzähler im Bezugspunkt (d. h. jenem Punkt, von dem aus die Zählung beginnt) nicht wie normal auf Null, sondern auf einen negativen oder positiven Festwert voreinzustellen.

Das Verfahren besteht darin, daß am Festwertgeber

ίο 5, 16 ein Festwert vorgegeben wird, der statisch bei Auftreten des Bezugssignals ..en ersten Zähler 3 (Fig. 1) oder bei zweikanaliger Ausführung die Zähler 12 und 13 (Fig.2) auf diesen Wert oder einen davon abgewandelten negativen Ergänzungswert voreinstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Fehlersicheres inkrementales Meßverfahren für Waagen, bei denen an dem unter Wirkung des aufgelegten Gewichtes aus der lastfreien Null-Lage ausgelenkten Teil der Waage ein Merkmalsträger angebracht ist, der mindestens eine Inkrementspur aufweist, die rückwirkungsfrei abgelesen wird, wobei ein sowohl zur Zählrichtungsbestimmung als auch zur Zählung in einem bidirektionalen Zähler dienendes Signalpaar gebildet wird, weiter von den Ablesungen der Inkrementspuren mindestens ein weiteres gleichartiges, jedoch unabhängiges Signalpaar abgeleitet wird, weiter die mindestens zwei unabhängigen Signalpaare über eine Logik mindestens zwei bidirektionalen Zählern eingegeben werden und schließlich ein Vergleicher die Zählerstände de- bidirektionalen Zähler zur Fehlerkennung auf Gleichheit überprüft, nach Patent 22 26 583, dadurch gekennzeichnet, daß in den bidirektionalen Zähler eine Festwerteingabe zusätzlich dadurch erfolgt, daß zwischen die von den Signalpaaren der Inkrementalspurablesung herrührenden Zählimpulse eine dem Festwert oder der Festwertänderung entsprechende Anzahl von Zählimpulsen vor- oder rückwärts zählend eingeschleust werden bzw. der bidirektionale Zähler bei Zählerstellung »0« auf den dem Festwert entsprechenden Zahlenwert durch das Bezugssignal positiv oder negativ voreingestellt wird.

2. Meßverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Prüfung der Festwerteinlesung eine zweikanalige Ausführung der Inkrementalabnahme und ein Vergleich beider Kanäle vorgesehen ist.

3. Meßverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählkanal auf Vorliegen und zeitlichen Abstand der inkrementalen Zählimpulse überprüft wird.

4. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleicher (V) den Festwertspeicher mit einer Festwerteingabe vergleicht.

5. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß synchron zur Einzahlung in den Inkrementalkanal ein Festwertspeicher mitgezählt wird.

6. Meßverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalt einer selbstprüfenden digitalen Vergleicherschaltung Datenleitungen synchron über Multiplexer abgefragt werden, anschließend dann weitergeschaltet werden, wenn Gleichheit der verglichenen Stelle vorliegt.

7. Meßverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fortschaltung der Multiplexer dienenden Zähler zu dessen Überprüfung der Ausgang der Kippstufe mit höchster Wertigkeit dieses Zählers als Kriterium für die Aussage/! = Bverwendet wird.

8. Meßverfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mittels retriggerbarer Monoflops aus dem dynamischen Ausgangssignal ein statisches gewonnen wird.

65 Die Erfindung betrifft ein fehlersicheres inkrementales Meßverfahren für Waagen, bei denen an dem unter Wirkung des aufgelegten Gewichtes aus der laptfreien Null-Lage ausgelenkten Teil der Waage ein Merkmalsträger angebracht ist, der mindestens eine Inkrementspur aufweist, die rückwirkungsfrei abgelesen wird, wobei ein sowohl zur Zählrichtungsbestimmung als auch zur Zählung in einem bidirektionalen Zähler dienendes Signalpaar gebildet wird, weiter von den Ablesungen der Inkrementspuren mindestens ein weiteres gleichartiges, jedoch unabhängiges Signalpaar abgeleitet wird, weiter die mindestens zwei unabhängigen Signalpaare über eine Logik mindestens zwei bidirektionalen Zählern eingegeben werden und schließlich ein Vergleicher die Zählerstände der bidirektionalen Zähler zur Fehlerkennung auf Gleichheit überprüft

Ein derartiges Verfahren ist im Hauptpatent (Dt-PS 22 26 583) vorgeschlagen worden. Auch ist es schon bekannt (»Internationale Elektronische Rundschau« 1965, 381 bis 389), bei einem analogen Tariervorgang der analogen Meßspannung, die von einer Druckdose herrührt, eine in einer Tariereinheit erzeugte analoge Tarierspannuiig entgegenwirken zu lassen. Die verbleibende Restspannung wird in einem Wiegekompensator weiterverarbeitet, nämlich analog angezeigt und über ein Inkrementalverfahren digitalisiert. Die Festwerteingabe erfolgt somit im Analogteil und damit vor dem Inkrementalverfahren.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist es aber von Vorteil, die inkremental Zähleinrichtung selbst durch Festwerte zu verstellen. Bezogen auf den ursprünglichen Zählwert kann das sowohl in positiver als auch in negativer Richtung erfolgen.

Aufgabe der Erfindung ist es, in die Fehlersicherung und Fehlererkennung des eingangs angegebenen inkrementalen Meßverfahrens eine derartige Festwerteingabe mit einzubeziehen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in den bidirektionalen Zähler eine Festwerteingabe zusätzlich dadurch erfolgt, daß zwischen die von den Signalpaaren der Inkrementalspurablesung herrührenden Zählimpulse eine dem Festwert oder der Festwertveränderung entsprechende Anzahl von Zählirnpulsen vor- oder rückwärts zählend eingeschleust werden bzw. der bidirektionale Zähler bei Zählerstellung »0« auf den dem Festwert entsprechenden Zahlenwert durch das Bezugssignal positiv oder negativ voreingestellt wird.

Man erkennt, daß hier in das inkrementale Meßverfahren zusätzlich zu den Zählimpulsen eine dem Festwert (Tarawert) entsprechende Anzahl von Impulsen eingeschleust bzw. eine entsprechende Voreinstellung vorgenommen wird. Durch dieses Einzählen von Zählimpulsen in die inkrementale Zähleinrichtung bzw. die Voreinstellung dieser Zähleinrichtung kann diese auch auf einen von 0 verschiedenen, beliebigen Festwert gesetzt werden (voreinstellbare Tarierung). Bei ein- und mehrkanaligem Arbeiten bleiben auf diese Weise alle Vorteile der Fehlersicherung und Fehlererkennung des inkrementalen Meßverfahrens aufrecht, wobei zusätzlich durch die Möglichkeit der Eingabe von Festwerten eine höhere Vielwertigkeit im praktischen Einsatz erzielt wird. Der hierfür erforderliche Aufwand ist gering.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt