DE2263619B2

DE2263619B2 - Einrichtung zur fehlererkennenden und irrungsfreien ablesung von eich- und ueberwachungspflichtigen vorrichtungen, insbesondere von waagen

Info

Publication number: DE2263619B2
Application number: DE19722263619
Authority: DE
Inventors: Jochen Dr-Ing 8500 Nürnberg Haeusler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1972-12-27
Publication date: 1977-09-01
Also published as: JPS4998653A; US3891143A; DE2263619A1; DE2263619C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur fehlererkennenden und irrungsfreien Ablesung von eich- und Überwachungspflichtigen Vorrichtungen, insbesondere von Waagen, bei denen mit konstantem Abstand nebeneinander angeordnete Abtastelemente von einem mit Codespuren versehenen Merkmalsträger je einen entsprechenden Meßwert abnehmen und diese Werte an eine Vergleichseinheit zur Bildung einer Differenz weitergeben.

Im eich- und Überwachungspflichtigen Verkehr müssen die Abnahme und die Übertragung der z. B. an einer Waage mit codiertem Merkmalsträger als Meßwertaufnehmer gewonnenen Meßwerte nach einem funktionsfehlersicheren Arbeitsschema erfolgen. Insbesondere muß die Übertragung des Meßwertes z. B. in eine Registrier- oder Datenverarbeitungsanlage dann verhindert werden, wenn im Meßsystem eine Störung erkannt worden ist.

Zu diesem' Zweck ist es bekannt, den Meßwertaufnehmer mit einem derart codierten Merkmalsträger zu versehen, daß Einzelfehler bei der Auswertung eines Meßschrittes erkannt werden. Für die Absicherung gegen Einzelfehler liegt mit der Hamming-Distanz ein Kriterium vor, welches von den verwendeten Codes eingehalten werden muß. Bekannte Codes sind der »1 aus 10-Code«, der »2 aus 7-Code«, der »3 aus 5-Code« und der »2 aus 5-Code«. Diesen Codes haftet jedoch der Nachteil an, daß sie nicht einschrittig sind. Es müssen also Synchronisations- oder Digitalisierungsmaßnahmen z. B. mittels einer weiteren Taktspur getroffen werden, wenn vermieden werden soll, daß beim Übergang von einem im Code vorgesehenen erlaubten Zustand zum nächsten infolge praktisch verbliebener NichtSynchronisation der Spuren verbotene Zwischen-. zustände zu Fehlermeldungen führen.

Es ist bereits bekannt, mit irrungsfreien, einschrittigen Codes zu arbeiten und die Fehlererkennung auf andere Weise als über die oben geschilderte Codierung durchzuführen. In der französischen Patentschrift 14 17 750 ist vorgeschlagen worden, zwei Waagen aufeinanderzustellen und von jeder Waage denselben Gewichtswert abzunehmen. Am Ende der Übertragungsstrecke werden die beiden Gewichtswerte untereinander verglichen und in Abhängigkeit davon die weitere Übertragung fortgesetzt oder gesperrt. Bei diesem Verfahren müssen jedoch zwei identische Meßwertaufnehmer vorausgesetzt werden.

Weiterhin ist eine Waage (deutsche Auslegeschrift 15 49 265) mit am Meßglied angeordneten Merkmalsträger bekannt, der mittels Ablesekopf ablesbar ist. Hier werden von um einen konstanten Versatz nebeneinander angeordneten Ableseköpfen vom gleichen Merkmalsträger je ein zahlenmäßig dem Versatz entsprechender Meßwert abgenommen und diese Meßwerte an eine Vergleichseinheit weitergegeben, die beide Meßwerte auf Vorhandensein einer gewissen Differenz überprüft. Hierbei müssen immer noch hohe Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Teilung des Merkmalsträgers gestellt werden. Der in beiden bekannten Verfahren angestellte Vergleich, der in Form einer Differenzbildung durchgeführt wird, kann daher um 1 differieren, wobei nicht sicher ist, ob die Abweichung einer Störung oder einer an sich im Rahmen der Digitalisierung noch zulässigen Abweichung von der idealen Teilung oder ihrer Veränderung zuzuschreiben ist.

Aus der »Siemens-Zeitschrift«, 44, (1970), Heft 4, Seite 246 bis 250 ist es bekannt, aus Zahlenrollen bestehende Zählwerke dadurch elektrisch abzulesen, daß jeder Zahlenrolle eine Codescheibe mit magnetischen Codespuren zugeordnet wird und die Codespuren mittels Hallgeneratoren abgelesen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur fehlererkennenden und irrungsfreien Ablesung codierter Merkmalsträger der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei welcher ebenfalls ein Vergleich bzw. eine Differenzbildung herangezogen wird, bei der aber die obengenannten Nachteile entfallen.

Erfindungrgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Merkmalsträger derart codiert ist, daß mit

₄c steuerbaren Abtastelementen die Codierung direkt und negiert lesbar ist und daß der absolute Betrag der Differenz aus beiden Ablesungen einen konstanten Wert ergibt. Vorzugsweise ist der Merkmalsträger mit magnetischen Codespuren versehen, die von Hallgeneratoren ablesbar sind.

Während bei bekannten codierten Systemen die Abtastelemente durch zwei verschiedene Zustände auf dem Merkmalsträger in zwei verschiedene Signalzustände versetzt werden, geht die Erfindung davon aus, daß es Abtastelemente gibt, deren Ausgangssignal nicht nur von den verschiedenen Zuständen auf dem Merkmalsträger gekennzeichnet wird, sondern darüber hinaus durch eine weitere Steuergröße umgekehrt werden kann.

Wird also in einer bestimmten Stellung des Merkmalsträgers zum Abtastelement ein entsprechendes Bitmuster erzeugt, so läßt sich über eine zusätzliche Möglichkeit, die Abtastelemente zu steuern, auch die Negation des Bitmusters erzielen.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich für die Realisierung dieses Gedankens einschrittige Codes angeben lassen, die so aufgebaut sind, daß der absolute Betrag der Differenz der beiden Zahlen, welche einer Merkmalsträgerstellung mit und ohne Umsteuerung der Abtastelemente zugeordnet werden können, konstant ist, wenn das Ablese- und Auswertesystem störungsfrei arbeitet.
Da die erfindungsgemäße Einrichtung für den

Vergleich ein und dieselbe Stelle des Merkmalsträgers heranzieht, müssen keinerlei zusätzliche Genauigkeitsforderungen erhoben werden. Darüber hinaus erweist es sich als besonderer Vorteil der Erfindung, daß bei der Umsteuerung nicht nur ein Fehler erkannt wird, sondern auch mehrere, die unabhängig voneinander und gleichzeitig auftreten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß für die steuerbaren Abtastelemente Hallgeneratoren verwandt werden können, die sich in Winkelcodierern mit magnetischem Merkmalsträger bereits bewährt haben und die über die Umpolung des Steuerstroms die geforderte Beeinflussung des Ausgangssignals — hier in Form der Vorzeichenumkehr — äußerst einfach ermöglichen.

Ist η die Zahl der für einen Code verfügbaren Spuren, so sind in der dualen Schreibweise 2" Zahlen darstellbar. Aus den 2" Kombinationsmöglichkeiten für die Zuordnung von Bitmuster und Zahl sollen zunächst nur die, zugelassen werden, welche einschrittige Änderungen ergeben. Von diesen kommen wiederum nur die in Frage, die so aufgebaut sind, daß sie nach η Schritten alle Zustände negiert haben. Derart aufgebaute Codes ergeben den Betrag der Differenz der Zahlen, die einem Bitmuster und seiner Negation entsprechen, den Wert n.

Je nach der Größe von π gibt es für den bei der Einrichtung gemäß der Erfindung verwandten Code solche, bei denen alle 2" Bitmuster herangezogen werden können oder für welche nur ein Teil der möglichen Bitmuster in Frage kommt. Dies sei an Hand der Tabelle 1 für π = 4 und der Tabelle 2 für η = 5 gezeigt.

Tabelle 1

A Ä . \a-ä

η = 4:

\A-A\

0 = 0000	4 = LLLL	4
1 = 00OL	5 = LLLO	4
2 = 00LL	6 = LLOO	4
3 = OLLL	7 = LOOO	4
4 = LLLL	0 = 0000	4
5 = LLLO	1 =000L	4
6 = LLOO	2 = 00LL	4
7 = LOOO	3 = OLLL	4
8 = LOOL	12 = OLLO	4
9 = LOLL	13 = OLOO	4
10 = LOLO	14 = OLOL	4
11 = 00LO	15 = LLOL	4
12 = OLLO	8 = LOOL	4
13 = OLOO	9 = LOLL	4
14 = OLOL	10 = LOLO	4
15 = LLOL	11 =00L0	4

Tabelle 2

\A - Ä\

η = 5:

0 = 00000	5 = LLLLL	5
1 = 000OL	6 = LLLLO	5
2 = 000LL	7 = LLLOO	5
3 = 00LLL	8 = LLOOO	5
4 = OLLLL	9 = LOOOO	5
ty ~ Lj Lj Lj Lj Lj	0 = 00000	5

6 = LLLLO

7 = LLLOO

8 = LLOOO

9 = LOOOO

10 = LOOOL

11 = LOOLL

12 = LOLLL

13 = LOLLO

14 = 00LL0

15 = OLLLO

16 = OLLOO

17 = OLOOO

18 = OLOOL

19 = LLOOL

1 = OOOOL

2 = 000LL

3 = 00LLL

4 = OLLLL

15 = OLLLO

16 = OLLOO

17 = OLOOO

18 = OLOOL

19 = LLOOL

10 = LOOOL

11 = LOOLL

12 = LOLLL

13 = LOLLO

14 = 00LL0

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, lassen sich von den 32 Bitmustern für π = 5 nur 20 Bitmuster für den bei der erfindungsgemäßen Einrichtung benötigten Code nutzen. Dies ist besonders für dekadisch aufgebaute Codierungen, in denen nur die Ziffern 0 bis 9 je Dekade einschrittig, irrungsfrei verschlüsselt sind, interessant.

An Hand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

In der Figur ist die fehlererkennende und irrungsfreie Abtastung eines Merkmalsträgers mit 16 Zählstellungen 0 bis 15 dargestellt.

Auf dem scheibenförmigen Merkmalsträgers 16 sind in vier Spuren I bis IV magnetische Signale gemäß Tabelle 1 realisiert. Längs eines radialen Strahls sind vier in Serie geschaltete Hallgeneratoren 17 bis 20 als Abtastelemente oberhalb der Scheibe 16 angeordnet.

Der Steuerstrom für die Hallgeneratoren 17 bis 20 wird über die Klemmen a und b von der Steuerstromversorgung 21 zugeführt. Die Hallspannungen an den Hallgeneratoren 17 bis 20 werden an den Klemmenpaaren cd, ei, gh, ij abgenommen und gleichbezeichneten Klemmenpaaren von vier als Differenzverstärker geschalteten Kippverstärkern 22 bis 25 zugeführt. In der gezeichneten Stellung der Hallgeneratoren 17 bis 20 und des Umschalters 26 stehen am Eingang der Decodierstufe 27 die Signale 0,0, 0, 0 an. Die Decodierstufe 27 setzt die Signale in einen für die Weiterverarbeitung und insbesondere Umrechnung üblichen und geeigneten Code um. Hier ist der BCD-Code gewählt. Der Speicher 28 übernimmt das Ausgangssignal der Decodierstufe 27 und hält den der Größe A entsprechenden Zustand fest. A wird jedoch noch nicht an das Registriergerät 29 freigegeben. Vielmehr erfolgt zunächst durch den Umschalter 26 eine Umschaltung der Steuerstromversorgung 21 sowie der Ausgänge der Decodierstufe 27. Die nach der Umpolung des Steuerstroms an der Decodierstufe 27 anstehenden Signale LLLL werden in OLOO umgeformt und als A für die Differenzbildung in den Paralleladdierer 30 übergeben. Dort steht A vom Speicher 28 her bereits an. Der Betrag A-A wird in einem auf die Vergleichszahl 4 fest eingestellten Vergleicher 31 verglichen. Wird Koinzidenz festgestellt, so wird über die UND-Gatter U\ bis t/₄ A in das Registriergerät 29 übernommen. Anderenfalls wird über die Negation 32 ein eine Störung bedeutendes Signal gegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur fehlererkennenden und irrungsfreien Ablesung von eich- und Überwachungspflichtigen Vorrichtungen, insbesondere von Waagen, bei denen mit konstantem Abstand nebeneinander angeordnete Abtastelemente von einem mit einschrittigen Codespuren versehenen Merkmalsträger je einen entsprechenden Meßwert abnehmen und diese Werte an eine Vergleichseinheit zur Bildung einer Differenz weitergeben, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmalsträger (16) derart codiert ist, daß die Codierung (I, II, III, IV) mit steuerbaren Abtastelementen (17, 18, 19, 20) direkt und negiert lesbar ist und daß der absolute Betrag der Differenz aus beiden Ablesungen einen konstanten Wert ergibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Merkmaisträger (16) mit magnetischen Codespuren (I, II, III, IV) versehen ist, die von Hallgeneratoren (17,18,19,20) ablesbar sind.