DE2256629A1

DE2256629A1 - Anzeigegeraet fuer das ueberschreiten eines grenzwertes fuer den mittelwert

Info

Publication number: DE2256629A1
Application number: DE2256629A
Authority: DE
Inventors: Reginald Charles Bolt
Original assignee: Molins Ltd
Current assignee: Mpac Group PLC
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1972-11-17
Publication date: 1973-06-07
Also published as: JPS4863766A; GB1406219A; US3862408A; DE2256629C3; FR2160574A1; FR2160574B1; DE2256629B2; CH578736A5

Description

Dr. lrg. H. Nsqendank

Dipl. Ing. H. Houck - Di-I Pftys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs - Dipl. Ing. W. Wehnelt

S Miinchau 2, ft^zsrüc-iraSe 23

Telefon 5380586

Molins Limited

2, Evelyn Street " ¹⁶* November 1972

Deptford,London, S. E. 8,England Anwaltsakte Μ-2422

Anzeigegerät für das Überschreiten eines Grenzwertes für

den Mittelwert

Die Erfindung betrifft Geräte zur Anzeige für das Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes des in einer bestimmten Zeitspanne gemessenen Mittelwertes eines sich kontinuierlich verändernden elektrischen Signals. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Gerät zur Prüfung des Wertes einiger Eigenschaften von Waren, die als stetig laufendes Produkt gefertigt werden, von welchem dann . die Einzelerzeugnisse durch Teilung gewonnen werden.

Ein Beispiel für diese Anwendung ist die Prüfung von Tabakmengen ;

in einzelnen Zigaretten, die auf einer Maschine als kontinuier- ! licher Strang hergestellt werden. Im allgemeinen ist es wünschens-j wert, daß die Tabakmenge in jeder Zigarette innerhalb sehr enger j Grenzen gehalten wird, da es infolge der hohen Tabakkosten unwirtschaftlich ist, Zigaretten zu verkaufen, die erheblich mehr Tabak enthalten als der genau vorgeschriebene Betrag, während

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andererseits die Zigarette nicht von einwandfreier Qualität ist, wenn ihr tatsächlicher Tabakgehalt erheblich geringer ist als die vorgeschriebene Menge.

Es ist daher allgemein üblich, die Maschinen zur Herstellung von Strangzigaretten mit komplizierten Einrichtungen zur Steuerung der Tabakmenge pro Längeneinheit eines erzeugten Zigarettenstrangs auszustatten, damit die Masse der Zigaretten beim Zerschneiden des Strangs in Einzelzigaretten so gleichmäßig wie möglich ist. Ein normalerweise an solchen Maschinen angebrachter Strangabtaster richtet einen Strahl (gewöhnlich Beta-Strahlung) quer zur Bahn des Zigarettenstrangs auf einen Detektor, der ein elektrisches Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Intensität des empfangenen Strahls abgibt. Beim Durchlaufen des Strangs wird dieser Strahl gedämpft, wobei sich die Dämpfung in Abhängigkeit von der Tabakmenge pro Längeneinheit in dem Teil des Strangs ändert, der vom Strahl durchlaufen wird, so daß das Ausgangssignal des Detektors eine kontinuierliche Anzeige für diese Masse pro Längeneinheit darstellt. Zweckmäßigerweise sind der Detektor und die zugeordneten elektrischen Schaltungen so ausgelegt, daß das Ausgangssignal eine Spannung ist, die direkt proportional zur Masse pro Längeneinheit ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gerät zum Empfang einer kontinuierlich sich verändernden elektrischen Spannung (wie des Ausgangssignals des vorstehend erwähnten Strangabtasters) zu schaffen und eine Anzeige zu erzeugen, wenn der : Mittelwert dieser Spannung in einem bestimmten Zeitraum den gewählten Grenzwert überschreitet. -3-

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Diese Anzeige kann auf verschiedenste Weise ausgenützt werden. Sie kann lediglich zur Information des Bedienungsmannes der Maschine aufscheinen, sie kann auch für nützliche statistische Daten eilige-+ setzt werden, indem die Anzahl dieser Anzeigen gezählt werden und schließlich kann sie auch als Unterdrückungssignäl bei der Steuerung des Ausstoßes bzw. der Verteilung von Artikeln verwendet werden, die durch eine zugeordnete Maschine erzeugt werden. ·

Erfindungsgemäß wird ein Anzeigegerät für das Überschreiten eines. Grenzwertes für den Mittelwert in einem bestimmten Zeitabschnitt, einer sich kontinuierlich verändernden Spannung geschaffen, das eine Integrationsschaltung enthält, einen Eingangskreis für die Integrationsschaltung, an dem einerseits die sich kontinuierlich verändernde Spannung und andererseits eine Bezugsspannung anliegt, die den gewählten Grenzwert darstellt, und der eine Spannung an die Integrationsschaltung abgibt, die zu jeder Zeit, proportional ist der algebraischen Summe der beiden anliegenden Spannungen; außerdem umfaßt das Gerät einen an den Ausgang der Integrationsschaltung angeschlossenen Pegeldiskriminator, ein an den Ausgang des Diskriminators angeschlossenes Schalttor im Ruhezustand sowie Einrichtungen zur kurzzeitigen Ansteuerung des Tors am Ende des bestimmten Zeitraums, die auch zur Rückstellung der Integrationsschaltung auf Null unmittelbar am Ende der kurzen Ansteuerungszeit des Tores dienen.

Die Einrichtungen zur Ansteuerung des Tores umfassen zweckmäßiger¹-

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weise eine Quelle für elektrische Impulse, und damit ist das. Tor · ein UND-Tor mit zwei Eingängen,. von denen einer an d,en Ausgang

des Diskriminators und der andere an die Impulsquelle angeschlossen ist. Wenn ein erfindungsgemäßes Gerät in Verbindung mit einer Maschine für die Strangfertigung von Zigaretten verwendet wird, die mit dem vorstehend erwähnten Beta-Strahlen-Abtaster ausgerüstet ist, dann kann die Impulsquelle ein Taktsteuerabgriff sein, die während des Betriebes an der Maschine angebracht ist und so ausgelegt ist, daß sie Impulse synchron zur Betätigung der Schneideinrichtung abgibt, welche den kontinuierlichen Zigarettenstrang in Stücke gleichmäßiger Länge unterteilt, die einzelne Zigaretten darstellen. Dieser Taktsteuerabgriff ist gegenüber der Schneideinrichtung zeitlich so gesteuert, daß er einen Impuls abgibt, wenn ein Teil des Strangs, der anschließend durch die Schneideinrichtung zerschnitten wird, sich im Strahl des Beta-Strahlen-Abtasters befindet.

Wenn das erfindungsgemäße Gerät für einen oder mehrere der vorstehend erwähnten Zwecke eingesetzt wird, dann ist der gewählte Grenzwert des Mittelwertes für die sich kontinuierlich verändernde Spannung normalerweise eine Konstante, und daher besitzt auch die Beζugsspannung einen festen Wert. Das Gerät kann jedoch auch für andere Zwecke verwendet werden und dann kann die Bezugsspannung während des Betriebs verändert werden. Beispiele für diese Anwendungen finden sich in unserer zweiten Anmeldung des gleichen Datums mit dem Titel "Verbesserungen von Rechengeräten".

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können erfindungswesentlicher Bedeutung sein. In den Zeichnungen ist:

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Fig. 1 der Stromlaufplan einer bevorzugten Ausführ'ungsform des erfindungsgemäßen Gerätes; '

Fig. 2 das Kurvenbild der Spannungen an verschiedenen Punkten der Schaltung der Fig. 1 während des Betriebes.

Die beiden Eingangsklemmen 1 und 2 des in Fig. 1 gezeigten Gerätes sind über die entsprechenden Widerstände 3, 4 an den ge- ; meinsamen Anschlußpunkt 5. geführt. Weiterhin sind mit diesem Punkt 5 verbunden: Der Eingang des mit einem sehr hohen Verstärkungsfaktor ausgestatteten Inversionsverstärkers 6, eine Seite des Kondensators 7 sowie eine Seite des sich in Arbeitsstellung befindlichen Löschschalters 8. Der Ausgang des Verstärkers 6, die andere Seite des Kondensators 7 sowie die andere Seite des Löschschalters sind an den zweiten gemeinsamen Anschlußpunkt 9 geführt, an welchen auch der Eingang 10 des Pegeldiskriminators 11 angeschlossen ist, dessen zweiter Eingang 12 am Punkt 13 an Masse geführt ist. Der Ausgang des Diskriminators 11 ist mit dem Eingang 14 des UND-Tores 15 verbunden, dessen anderer Eingang 16 an die Eingangsklemme 17 des Gerätes geführt ist; der Ausgang des Tores . 15 ist an die Ausgangsklemme 18 des Gerätes angeschlossen.

: Der Löschschalter ist schaltungsmäßig als elektromechanisches Re-_;

! lais dargestellt und besitzt die Wicklung 19, deren Klemme 20 an Masse geführt ist, während ihre Klemme 21 über die Verzögerungs- \ schaltung 22 an die Eingangsklemme 17 angeschlossen ist. In der ,

' Praxis ist wahrscheinlich ein schnelleres Ansprechen erforderlich als es durch das Relais gewährt werden kann, und daher wird eine

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elektronische Vorrichtung wie ein Feldeffekttransistor als Löschschalter verwendet.

Wenn das in Fig. 1 gezeigte Gerät in Verbindung mit einer Strangzigarettenmaschine verwendet wird, die mit einem Beta-Strahlen-Abtaster zur Messung der Tabakmenge pro Längeneinheit des Zigarettenstrangs vor dem Zerschneiden in einzelne Zigaretten ausgestattet ist, dann ist die Klemme 1 so geschaltet, daß an ihr das Ausgangssignal des Beta-Strahlen-Abtasters anliegt. Somit liegt an der Klemme 1 eine sich kontinuierlich ändernde Spannung an, deren Wert jederzeit direkt auf die Tabakmenge pro Längeneinheit des Teiles des Strangs bezogen ist, der zu dieser Zeit im Strahl des Beta-Strahlen-Abtasters liegt. Bei einem normalen Beta-Strahlen-Gerät ist die an der Klemme 1 anliegende Spannung positiv, wenn die iMenge pro Längeneinheit geringer ist als der gewünschte Mittelwert, und die Größe dieser Spannung erhöht sich, wenn die Tabakmenge pro Längeneinheit kleiner wird. An der Klemme 17 liegen einzelne Impulse an, wobei ein solcher Impuls jedesmal dann auftritt, wenn der Strahl einen Teil des Zigarettenstrangs durchläuft, der anschließend als einzelne Zigarette pro nachfolgenden Teil des Strangs abgeschnitten wird. Diese Impulse werden als "Zigarettenendimpulse" bezeichnet, und verglichen mit dem Intervall zwischen zwei Impulsen sind sie sehr kurz. Die an den Klemmen 1 und 17 anliegenden Spannungen sind in Fig.2 auf den mit "KLEMME 17" gekennzeichneten Linien dargestellt.

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An der Klemme 2 liegt eine Bezugsgleichspannung von entgegengesetzter Polarität wie das an der Klemme 1 anliegende Signal an. Die Größe dieser Bezugsspannung ist gleich dem Wert der an der _: Klemme 1 anliegenden Spannung, die einen bestimmten Pegel der T ab alemenge pro Längeneinheit-darstellt (entsprechend einer vorgewählten Menge für eine Einzelzigarette, da die Zigarettenlänge gleichmäßig ist)- Die gestrichelte Linie R in Fig. 2 zeigt den Spannungspegel an der Klemme 1 an, der dem definierten Pegel der j Tabakmenge pro Längeneinheit entspricht. Somit stellt die Linie j

R eine Spannung von gleicher Größe, aber entgegengesetzter Polarität wie die an der Klemme 2 anliegende Bezugsspannung dar.

Die Widerstände 3 und 4 besitzen jeweils die gleichen Werte und somit ist der gesamte Eingangsstrom am Punkt 5 jederzeit proportional der algebraischen Summe der Spannungen an den Klemmen 1 und 2. Der Verstärker 6 und der Kondensator 7 integrieren zusammen den (von den Klemmen 1 und 2 her anliegenden) kombinierten Eingang am Punkt 5, wobei der Verstärker wegen seines hohen Verstärkungsgrades einen vernachlässigbar kleinen Eingangsstrom, aufnimmt, so daß der Kondensator 7 praktisch den gesamten kombinierten Eingangsstrom über die Widerstände 3 und 4 erhält. Wenn die Spannung am Punkt S bestrebt ist, sich zu ändern, dann löst der : hochverstärkende Verstärker 6 eine große SpannungSänderung am Punkt 9 aus, so daß der Ladestrom des Kondensators 7 im Gleich- : gewicht mit den kombinierten Strömen der Widerstände 3 und 4 gehalten wird. Somit stellt die Ladung des Kondensators 7 zu jeder Zeit das Integral der algebraischen Summe der Spannungen an den Klemmen 1 und 2 für die Zeitspanne dar, seit welcher der Lösch-

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schalter 8 zuletzt unterbrochen hat. Sobald der Schalter 8 schließt, wird der Kondensator 7 entladen, so daß die Integration von Null an neu beginnt, wenn der Schalter 8 wieder öffnet. Der Schalter schließt, wenn ein Impuls an der Klemme 21 anliegt, und ein Impuls erscheint an der Klemme 21 unmittelbar nach jedem an der Klemme 17 anliegenden Impuls infolge der Wirkung der Verzögerungsschaltung 22, die eine Zeitverzögerung gleich der Dauer des an der Klemme 17 auftretenden Impulses einführt, so daß die An^ Stiegsflanke eines jeden Impulses an der Klemme 21 gleichzeitig mit der Abstiegsflanke des entsprechenden Impulses an der Klemme 17 auftritt.

Die Impulse an der Klemme 21 sind in Fig. 2 an der Bezeichnung "KLEMME 21" dargestellt, und die durch Integration der sich ändernden Spannung am Punkt 2 erzeugte Spannung ist an der Bezeichnung "PUNKT 9" gezeigt.

Die am Punkt 9 anliegende Spannung gelangt stets an den Eingang 10 des Pegeldiskriminators 11, dessen Ausgangssignal an der Klemme 14 des Tores 15 anliegt, wenn die Spannung an der Klemme 10 gegenüber der an der Klemme 12 anliegenden Spannung negativ ist, jedoch kein Ausgangssignal abgibt, wenn die an der Klemme anliegende Spannung gleich oder positiv gegenüber der an der Klemme 12 anliegenden Spannung ist. Der Diskriminator 11 ist vorzugsweise hochempfindlich, so daß nur eine kleine negative Spannung an der Klemme 10 (bezogen auf die Klemme 12) erforderlich ist, um ein Ausgangssignal abzugeben.

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Wenn ein Zigarettenendimpuls an der Klemme 17 anliegt, so beaufschlagt er den Eingang 16 des Tors 15, und wenn der Eingang 17 dieses Tors gleichzeitig angesteuert wird, d.h. wenn der Diskriminator ein Aus gangssignal abgibt, dann wird auch die Ausgangsklemme 18 des Gerätes angesteuert. Die- an der Klemme 18 anliegende Spannung ist in Fig. 2 an der Bezeichnung "KLEfME. 18" darge+- steilt. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß jetzt der Diskriminator 11 nur ein Ausgangssignal an die Klemme 14 abgibt, wenn die Klemme 10 gegenüber der Klemme 12 negativ ist,und da diese an Masse liegt, muß die Klemme 10 auch gegenüber Masse negativ sein. Dies ist nur dann der Fall, wenn die Ausgangsspannung der Integrationsschaltung negativ ist, d.h., daß die mittlere Größe der an der Klemme 1 im Zeitraum seit der vorangehenden Betätigung des Schalters 8 größer gewesen sein muß als die Größe der an der Klemme 2 anliegenden Bezugsspannung, und somit ist die Menge in dem Teil des Zigarettenstrangs, der den Strahl des Beta-Strahlen-Abtasters während des fraglichen Zeitraums durchlaufen hat, und dieser Teil wird eine einzelne Zigarette, kleiner

als der Grenzwert, der durch die an der Klemme 2 anliegende Bezugsspannung bestimmt wird.

Somit erzeugt das vorstehend beschriebene Gerät ein Ausgangssignal an der Klemme 18,wenn ein Zigarettenendimpuls an der ' Klemme 17 am Ende des Zeitraums (der seit dem vorangehenden Zigarettenendimpuls vergangen ist) auftritt, in welchem der ' Teil des Zigarettenstrangs, der am Beta-Strahlen-Gerät vorbei- i gefahren ist, zu einer Zigarette wird, deren Tabakmenge gerin- ! gerist als der durch die Spannung an der Klemme 2 dargestellte ! Grenzwert. . -10-

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Das so gewonnene Ausgangssignal kann auf verschiedene Weise verwendet werden. Wenn beispielsweise die Bezugsspannung an der Klemme 2 der kleinsten zulässigen Menge einer Zigarette entspricht, dann zeigt ein Ausgangssignal an der Klemme 18 an, daß die Länge des Zigarettenstrangs, der gerade den Beta-Strahlen-Abtaster durchlaufen hat, eine Ausschußzigarette wird, nachdem sie durch Schnitt von rechts des Stranges abgetrennt worden ist. Daher kann das Ausgangssignal an der Klemme 18 für eine Zeit gespeichert werden, die gleich ist der Zeit, die für die entsprechende Stranglänge erforderlich ist, um das Schneidgerät zu durchlaufen und einen Ausschußwähler zu erreichen, worauf das gespeicherte Signal an den Ausschußwähler abgegeben werden kann, so daß dieser die fragliche Zigarette verarbeitet.

Ebenso können Zigaretten entdeckt und als Ausschuß behandelt werden, deren Menge größer ist als der richtige Grenzwert. In diesem Fall wird das erfindungsgemäße Gerät an der Klemme 2 mit einer Bezugsspannung versorgt, deren Polarität der Bezugsspannung entgegengesetzt ist, die anliegt, wenn Zigaretten von einer unzulässig geringen Hasse ausgeschieden wanden müssen, und außerdem werden die Anschlüsse an den Eingängen des Pegel des Diskriminators 11 umgekehrt, so daß dieser ein Ausgangssignal abgibt, wenn das von der Integrationsschaltung her anliegende Eingangssignal gegenüber Masse positiv ist. Eine Maschine zur Herstellung von Einzelzigaretten kann mit zwei erfindungsgemäßen Geräten ausgestattet werden, so daß alle Zigaretten, deren Masse größer oder kleiner ist als die vorgeschriebenen oberen und unteren Grenzwerte, ausgeschieden werden können, und beide Geräte können so

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geschaltet werden, daß sie nach Belieben getrennte Ausschußvor" richtungen oder eine gemeinsame Ausscheidevorriehtung für Zigaretten steuern.

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Claims

2256679 '■ \ -t - -"'to Lx i.Q H. .*.;.!-'ο tik Dipl. Ing. H. Hduck - Dip! Wry 3. VV. Schmitt Dipl. Ing. E. Graalts - Dipl. Ing. W. Wehnert 8 München 2, Moiartstraße 23 Telefon 5380586 Molins Limited 2, Evelyn Street, 16, November 1972 Deptford,London,S.E.8,England Anwaltsakte M-2422 Patentansprüche

1. !Anzeigegerät für das Oberschreiten eines Grenzwertes für den in einem bestimmten Zeitraum auftretenden Mittelwert einer sich kontinuierlich verändernden Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Integrationsschaltung (6,7) sowie einen Eingangskreis (1,3,2,4,5) für die Integrationsschaltung (6,7) enthält, an welcher sowohl die sich kontinuierlich ändernde Spannung (1) als auch eine Bezugsspannung (2) für den gewählten Grenzwert anliegt und die an die Integrationsschaltung (6,7) eine Spannung abgibt, die jederzeit proportional ist der algebraischen Summe der beiden Eingangsspannungen (1,2), daß ein Pegeldiskriminator (11) an den Ausgang (10) der Integrationsschaltung (6,7) angeschlossen ist, daß ein im Ruhezustand arbeitendes Tor (12) mit dem Ausgang (14) des Diskriminators (11) verbunden ist^und schließlich, daß eine Einrichtung (8) das Tor (15) am Ende des bestimmten Zeitraums kurz ansteuert, wobei diese Einrichtung (8) auch so geschaltet

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ist, daß sie die Integrationsschaltung -(6,7)-■ auf Null ünmittel* bar nach Beendigung der kurzen Ansteuerungszeit des Tors (15)
auf Null zurückstellt. - ..

2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß· die | Einrichtung zur Ansteuerung des Tores (15) eine Quelle von ^! elektronischen Impulsen (17) umfaßt sowie dadurch, daß das j Tor ein UND-Tor (15) mit zwei Eingängen ist, von denen ein ! Eingang (14) an den Ausgang des Diskriminators (11) und der
andere Eingang (16) an die Impulsquelle (17) angeschlossen
ist.

3. Anzeigegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Löschschalter (8) in Abhängigkeit von einem elektrischen
Impuls die Integrationsschaltung (6,7) auf Null zurückstellt
sowie dadurch, daß eine Verzögerungsschaltung (22) zwischen die Impulsquelle (17) und den Löschschalter (8) gelegt ist.

4. Anzeigegerät nach Anspruch 2 oder 3 zur Verwendung bei einer
Zigarettenstrangmaschine mit einem Beta-Strahlen-Abtaster zur '■ Abgabe einer kontinuierlichen Anzeige einer Tabakmenge pro . Längeneinheit des hergestellten Zigarettenstrangs und einer ' Schneidevorrichtung zur Unterteilung des Strangs in einzelne
Zigaretten, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsquelle (17) \ ein Taktsteuerabgriff (17,22,8) ist, der während des Betriebes] an die Maschine angebaut ist und Impulse synchron mit der
Schneidvorrichtung erzeugt, so daß der Abgriff einen Impuls j

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erzeugt, wenn ein Teil des Strangs, der anschließend durch die Schneidevorrichtung abgeschnitten wird, sich im Strahl des Beta-Strahlen-Abtasters befindet.

5. Anzeigegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet im wesentlichen durch die vorstehende Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

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