DE2358581A1

DE2358581A1 - Anordnung zum erkennen der soll-drehzahl einer angetriebenen welle

Info

Publication number: DE2358581A1
Application number: DE19732358581
Authority: DE
Inventors: Peter Malcolm Hammond
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-12-07
Filing date: 1973-11-24
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2209935A1; FR2209935B1; GB1362740A; IT1002138B; AU6292973A; AU472274B2

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Thul
Stuttgart

P. M," Hammond-1 ■ . · ■■

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, New York

Anordnung zum Erkennen der Soll-Drehzahl einer angetriebenen Welle

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen der Soll-Drehzahl einer angetriebenen Welle, bei der eine aus der Umdrehung abgeleitete zyklische Impulsfolge Aufschluß über die jeweilige Umdrehungsgeschwindigkeit' der Welle gibt.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein fortlaufend durch Impulse einer Taktimpulsquelle getasteter Ringzähler vorgesehen ist_f der jeweils durch die zyklischen Impulse der aus der Wellenumdrehung abgeleiteten Folge rückgestellt wird, daß der eine Eingang einer bistabilen Kippstu-' fe mit einem Ausgang des Ringzählers verbunden ist, der einem ersten Zählerstand zugeordnet ist, daß der andere Eingang der Kippstufe unter dem Einfluß der zyklischen Impulsfolge steht, daß eine zweite bistabile Kippstufe vorgesehen ist, deren Eingänge über Verzögerungsglieder und nachgeschaltete Und-Gatter mit den entsprechenden Ausgängen der ersten bistabilen Kippstufe in Verbindung stehen, daß der eine Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe über ein Und-Gatter mit dem einen Eingang einer dritten bistabilen Kippstufe verbunden ist, daß der zweite Eingang des Und-Gatters mit dem Ausgang des Ringzählers in Verbindung steht, der einem zweiten Zählerstand zugeordnet ist, und daß der eine Ausgang der drit ten bistabilen Kippstufe mit einer den Funktionsablauf eines Gerätes anlassenden Einrichtung verbunden ist.

19.11.1973 ./.

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P. M. Hammond-1 - 2 - ο ο - " -~ οι

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Anhand eines Ausführungsbeispieles wird die Erfindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 2 das Zeitdiagramm der Schaltung gemäß Fig. 1.

Wie Figur 1 erkennen läßt, ist eine Scheibe 1 vorgesehen, die entweder auf einer nicht dargestellten Welle befestigt ist, oder mit dieser synchron umläuft. Die Scheibe 1 ist abgesehen von einer Leerstelle mit Markierungen versehen, die in gleichen Abständen über den umfang der Scheibe 1 verteilt angeordnet sind. Diese Markierungen können durch einen Lesekopf 2 abgetastet werden. Die Markierungen sind optischer Natur, wenn der Lesekopf 2 eine fotoelektrische Einheit ist. Oder sie können als Zähne aus magnetischem Material ausgebildet sein, wenn der Lesekopf 2 eine elektromagnetische Einheit ist. Passiert eine der Markierungen auf der Scheibe 1 den Lesekopf 2, so bewirkt dieses, daß letzterer einen Ausgangsimpuls erzeugt, der einem Impulsgenerator 3 zugeführt wird. Aufgrund dieser Ansteuerung gibt dieser ausgangsseitig einen Impuls über eine Leitung 4 ab. Dieser. Impuls gelangt sowohl auf den Rückstelleingang eines Ringzählers 5, der fortlaufend durch Impulse einer Taktimpulsquelle 6 angesteuert wird, als auch auf den Α-Eingang einer bistabilen Kippstufe 7, wodurch diese in die Α-Lage versetzt wird. Der Ringzähler 5, der einen Dekoder beinhaltet, gibt jeweils über eine Leitung 8 einen Ausgangsimpuls bei einem vorbestimmten Zählerstand ab. Wenn die Welle und die Scheibe 2 mit der Soll-Geschwindigkeit umlaufen, wird der Ringzähler 5 jeweils durch die über die Markierungen auf der Scheibe 1 ausgelösten Impulse zurückgestellt, bevor er den vorbestimmten Zählerstand erreicht. Während der Anlaufphase ergibt sich allerdings eine hiervon abweichende Situation.

Es sei angenommen, daß der Ringzähler 5 zwischen zwei Rückstellimpulsen des Lesekopfes 2 den vorbestimmten Zählerstand erreicht. Damit gelangt über die Leitung 8 ein Setzimpuls auf

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Original inspected

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den B-Eingang der Kippstufe 7, die damit von der Α-Lage in die B-Lage wechselt. Wenn die Umlaufgeschwindigkeit der Welle so langsam ist, daß der Ringzähler 5 den vorbestimmten Zählerstand erreicht und vor einer Rückstellung einen weiteren Setzimpuls abgeben kann, erfolgt über die B-Lage der Kippstufe 7 beim Auftreten des weiteren Setzimpulses die Ansteuerung eines Und-Gatters 9. Dieses wird leitend und löst eine Ansteuerung von zwei bistabilen Kippstufen 10 und 11 aus, die"beide in die B-Lage gebracht werden, soweit sie sich nicht schon in dieser Lage befinden. In diesem Zustand zeigt die Kippstufe 11 an, daß die Umlaufgeschwindigkeit der Welle zu niedrig ist.

Zwischen dem B-Ausgang der Kippstufe 7 und dem einen Eingang des Und-Gatters 9 befindet sich ein Verzögerungsglied 12, das ein Durchschalten der Kippstufe 7 auf das Und-Gatter 9 während der Dauer des ersten Setzimpulses verhindert.

Der B-Ausgang der Kippstufe 11 kann.dazu dienen, jede Funktion zu unterbinden, die nicht auftreten darf, solange die Welle eine zu niedrige Umlaufgeschwindigkeit hat. Sobald die Welle die geforderte Drehschnelle aufweist, wird der Ringzähler 5 zurückgestellt und die Kippstufe 7 wieder in die Α-Lage versetzt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die Kippstufen 10 und 11 noch in der Lage, durch die eine zu niedrige Umlaufgeschwindigkeit der Welle angezeigt wird.

Wenn die Welle die Soll-Umlaufgeschwindigkeit erreicht, wird der Ringzähler 5 durch eine Markierung auf der Scheibe 1 wieder zurückgestellt·, bevor er über die Leitung 8 einen Ausgangsimpuls abgeben kann. Dadurch verbleibt die Kippstufe 7 in der Α-Lage, in die sie durch den vorhergehenden Rückstellimpuls auf der Leitung 4 versetzt wurde. Durch den nächsten Rückstellimpuls wird in Kombination mit dem durch ein Verzögerungsglied 13 gleichgeschalteten Ausgangsimpuls der Kippstufe 7 ein nachgeordnetes Und-Gatter 14 leitend, wodurch die Kippstufe 10 in die Α-Lage versetzt wird, was anzeigt, daß die Welle die vorgesehene Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht hat. In dieser Lage

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A 0 9 82 A / 07 A3 .. OftJGiNAL INSPECTED

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der Kippstufe 10 ist der eine !Eingang eines ünd-Gatters 15 belegt und dieses somit vorbereitet.

Die Scheibe 1 weist im Ring der Markierungen eine Leerstelle auf, die ein oder mehrere Teilungsabstände breit ist. Diese Leerstelle ist die Nullstelle, durch die die Anzahl der Wellenumdrehungen pro Zeiteinheit gemessen werden kann.

Der Vorbeilauf dieser Leerstelle am Lesekopf 2 ruft eine entsprechende Unterbrechung des Impulszuges hervor, der vom Impulsgenerator 3 auf die Leitung 4 gegeben wird. Die Unterbrechung ist so groß, daß bei vorbestimmter Drehzahl der Welle der Ringzähler 5 nicht nur den Zählerstand erreicht, bei dem auf die Leitung 8 ein erster Setzimpuls auftritt, sondern daß er einen zweiten vorbestimmten Zählerstand erreicht, bei dem über eine Leitung 16 ein zweiter Setzimpuls abgegeben wird.

Andererseits ist die Unterbrechung des Impulszuges nicht so lang, daß vor der Rückstellung des Ringzählers 5 ein weiterer erster Setzimpuls auf der Leitung 8 auftritt. Der auf die Leitung 16 gegebene zweite Setzimpuls gelangt auf den anderen Eingang des Und-Gatters 15.

Auch bei ausreichend langsamer Umlaufgeschwindigkeit der Welle treten auf der Leitung 16 Setzimpulse auf, nämlich dann, wenn der Zähler vor einer Rückstellung den zweiten, vorherbestimmten Zählerstand erreicht. In diesem Fall ist der erste Eingang des Und-Gatters 15 nicht vorbereitend belegt, da sich die Kippstufe 10 jetzt in der B-Lage befindet, so daß die auf der Leitung 16 auftretenden zweiten Setzimpulse ohne Auswirkung bleiben. . .

Sobald die Kippstufe 10 jedoch in die Α-Lage versetzt wird, wodurch der eine Eingang des nachgeordneten Und-Gatters 15 vorbereitet ist, wird mit dem Auftreten eines zweiten Setzimpulses auf der Leitung 16 der Nullstellendurchgang angezeigt.

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ORIGINAL INSPECTED

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Gleichzeitig wird das Und-Gatter 15 leitend, was bewirkt, daß die Kippstufe 11 angesteuert wird und in die Α-Lage kippt.

Die'Kippstufe 11 wird somit in die Α-Lage versetzt, wenn die Welle die Soll-Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht hat und die Nullstelle auf der Scheibe 1 den Lesekopf 2 passiert. Dadurch wird erreicht, daß die Funktionsablaufe z. B. eines zugehörigen Gerätes, die vorher unterbunden waren, mit dem Beginn einer neuen Umdrehung der Welle freigegeben werden, so daß ein folgerichtiger Ablauf gewährleistet ist.

Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle wieder soweit fällt, daß in der zeitlichen Folge zweier Markierungsabtastungen auf der Scheibe 1 zwei Setzimpulse auf. der Leitung 8 auftreten, so werden die Kippstufen 10 und 11 in der beschriebenen Weise in die B-Lage versetzt, wodurch der Funktionsablauf des zugehörigen Gerätes unterbunden wird. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis die Welle wieder die vorgegebene Umlaufgeschwindigkeit erreicht hat.

Das Zeitdiagramm der Figur 2 zeigt einen ersten Impulszug (i), dessen Impulse am Ausgang des Lesekopfes 2 bei einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit der Welle auftreten. Die Nullstelle tritt nach jeweils neunzehn Markierungen auf und umfaßt die Zeit von fünf Markierungsteilungen, wie gezeigt. Diese Aufteilung ist natürlich vollkommen willkürlich.

Der Impulszxig' (U)- zeigt in einem anderen Maßstab als der Impulszug (ij leine Folge der genannten Impulsart, bei zunehmender Umlaufgeschwindigkeit der Welle, Beibehalten einer bestimmten Geschwindigkeit für eine kurze Zeit, in der ein Durchgang der Nullstelle liegt und mit nachfolgender Abnahme der Umlaufgeschwindigkeit der Welle. (Die Impulsfolge ist zusammengedrängt, um die Schaltungsfunktion in einem vernünftigen Maßstab darstellen zu können).

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Der Impulszug (iii) zeigt das Auftreten der Setzimpulse vom Ringzähler 5, wenn dieser nicht rechtzeitig zurückgestellt worden ist.

Der Impulsverlauf.(iv) zeigt das Setzen der Kippstufe 1O in die Α-Lage durch den ersten Markierungsimpuls, der nach dem Erreichen der Soll-Drehzahl der Welle auftritt. Demgegenüber zeigt der Impulsverlauf (V) das Setzen der Kippstufe 11 in die Α-Lage beim Auftreten der zunächst folgenden Nullstelle, die durch einen Setzimpuls vom Ringzähler 5 auf der Leitung 16 gekennzeichnet ist.

Beim nachfolgenden Langsamerwerden der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle tritt irgendwann der Zeitpunkt auf, bei dem in der Zeit zwischen zwei Rückstellimpulsen des Lesekopfes 2 die Folge von zwei Setzimpulsen auf der Leitung 8 auftreten. Dadurch werden dann beide Kippstufen 10 und 11 in der beschriebenen Weise in die B-Lage versetzt, das ein Unterbinden aller Funktionsabläufe zur Folge hat.

3 Patentansprüche'
2 Blatt Zeichnungen .

EC

Λ09824/07Α3

TED

Claims

P. M. Hammond-1 - 7 r- 2353581

Patentansprüche

, 1.!Anordnung zum Erkennen der Soll-Drehzahl einer angetriebenen Welle, bei der eine aus der Umdrehung abgeleitete zyklische Impulsfolge Aufschluß über die jeweilige Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle gibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein fortlaufend durch Impulse einer Taktimpulsquelle (6) getasteter Ringzähler (5) vorgesehen ist, der jeweils durch die zyklischen. Impulse der.aus der Wellenumdrehung abgeleiteten Folge rückgestellt wird, daß der eine Eingang (B) einer bistabilen Kippstufe' (7) mit einem Ausgang des Ringzählers (5) verbunden ist, der einem ersten Zählerstand zugeordnet ist, daß der andere Eingang (A) der Kippstufe (7) unter dem Einfluß der zyklischen Impulsfolge steht, daß eine zweite bistabile Kippstufe (10) vorgesehen ist, deren Eingänge über Verzögerungsglieder (12, 13) und nachgeschaltete Und-Gatter (9, 14) mit den entsprechenden Ausgängen der.ersten bistabilen Kippstufe (7) in Verbindung stehen, daß der eine Ausgang (A) der zweiten bistabilen Kippstufe-(10) über ein Und-Gatter (15) mit dem einen Eingang (A) einer dritten bistabilen Kippstufe (11) verbunden ist, daß der zweite Eingang des Und-Gatters (15) mit dem Ausgang des Ringzählers (5) in Verbindung steht, der einem zweiten Zählerstand zugeordnet ist, und daß der eine Ausgang (A) der dritten bistabilen Kippstufe (11) mit einer den Funktionsablauf eines Gerätes anlassenden Einrichtung verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zyklische Impulsfolge eine impülsfreie Nullstelle aufweist, die eine so große zeitliche Ausdehnung hat, daß bei der Soll-Drehzahl der Welle der Ringzähler (5) in dieser Zeit einen ersten und einen zweiten Setzimpuls an die nachgeordnete Schaltung abgeben kann und daß beim Oberschreiten dieser Zeitspanne ein weiterer erster.Setzimpuls auf die nach-

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geordnete Schaltung gelangt.

Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Lesekopf (2) die zyklische Impulsfolge erzeugt, der auf Markierungen einer Scheibe (1) anspricht, daß die am Rand der Scheibe (1) ringförmig angeordneten Markierungen eine mehrere Teilabstände umfassende Leerstelle aufweisen und daß diese Leerstelle der Nullstelle entspricht.

19. November 1973
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