DE2519302B2

DE2519302B2 - Digitales Tachometer

Info

Publication number: DE2519302B2
Application number: DE2519302A
Authority: DE
Inventors: Yasumichi Uji Kyoto Sugiyama (Japan)
Original assignee: Shimpo Kogyo KK
Current assignee: Nidec Shimpo Corp
Priority date: 1974-05-04
Filing date: 1975-04-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2519302C3; DE2519302A1; US4000465A

Description

Die Erfindung betrifft ein digitales Tachometer mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer vorbestimmten Anzahl von Meßimpulsen pro Umdrehung eines Körpers, dessen Drehzahl gemessen werden soll, einer Vorrichtung zum Erzeugen von Torauftast-Zeitimpulsen, die jeweils eine einer vorbestimmten Zeiteinheit entsprechende Impulsdauer aufweisen, einem Tor zum Durchlassen von Meßimpulsen während ein Torauftast-Zeitimpuls vorhanden ist, einer Vorrichtung zum Zählen der Ausgangsimpulse des Tors, wobei diese Zählvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie nach Ablauf der vorbestimmten Zeiteinheit zurücksetzbar ist, und mit einer Vorrichtung zum digitalen Anzeigen des Zählwertes der Impulszählvorrichtung auch nach dem Ende eines jeden Torauf tast-Zeitimpulses.
Ein bekanntes Tachometer dieser Art (Handbuch für Modell DY-2500 N »Computing Digital Indicator« Fa. Dynec, Inc, Palo Alto CaI, USA 1958) weist eine Verzögerungsschaltung auf, die am Ende der öffnungsdauer des Tors ausgelöst wird und die Anzeigevorrichtung einschließlich der Zählvorrichtung zurücksetzt und während ihrer Laufzeit die Zufuhr weiterer Torauftast-Zeitimpulse zum Tor sperrt Erst nach Ablauf ihrer Laufzeit wird die Zufuhr eines weiteren Torauftast-Zeitimpulses zum Tor freigegeben. Die Anzeige des Zählwertes der Zählvorrichtung bleibt daher während der Laufzeit der Verzögerungsschaltung bestehen. Wenn während dieser Laufzeit dem Tore weitere Meßimpulse zugeführt werden, beeinflussen sie den Zählwert nicht.

Bei einem Hand-Tachometer mit Tastwelle, die zur Messung der Drehzahl eines Körpers mit diesem in Berührung gebracht wird, können nach Abnahme der Tastwelle von dem sich drehenden Körper aufgrund der Massenträgheit der Tastwelle weiterhin Meßimpulse erzeugt werden, deren Folgefrequenz jedoch entsprechend der Drehzahlabnahme der Tastwelle ebenfalls abnimmt. Die Folgefrequenz der Meßimpulse stellt mithin kein Maß mehr für die tatsächliche Drehzahl des sich drehenden Körpers dar. Um bei dem bekannten Tachometer zu vermeiden, daß derartige falsche Meßimpulse noch gezählt werden, nachdem die Laufzeit der Verzögerungsschaltung abgelaufen ist, muß diese Laufzeit entsprechend hoch gewählt werden. Dies erfordert zum einen eine entsprechend hohe Anzahl von Verzögerungsgliedern und beeinträchtigt andererseits die Freizügigkeit in der Handhabung des Tachometers. Ein neuer Anzeigewert kann erst nach Ablauf der verhältnismäßig langen Anzeigedauer ermittelt werden, ohne daß sichergestellt wäre, daß nach Ablauf der Anzeigedauer eine unbeabsichtigte Berührung der Tastwelle nicht doch zu einer falschen Messung führt.

Bei dem Tachometer nach der deutschen Auslegeschrift 11 92 429 bilden die Meßimpulse selbst Torauftast-Zeitimpuise, und während der Dauer eines jeden Zeitimpulses wird der Zählvorrichtung eine Folge von Impulsen mit konstanter Folgefrequenz zugeführt, so daß der Zählwert umgekehrt proportional zu der zu messenden Drehzahl ist. Solange hierbei Meßimpulse und mithin Torauftast-Zeitimpulse erzeugt werden, beeinflussen diese auch den Zählwert. Bei Ausbildung dieses Tachometers mit Tastwelle wird daher in jedem Falle ein falscher Zählwert angezeigt, sobald die Tastwelle mit dem rotierenden Körper, dessen Drehzahl gemessen werden soll, außer Eingriff gebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Ausbildung eines Tachometers der eingangs genannten Art als Hand-Tachometer mit Tastwelle sicherzustellen, daß weiterhin der richtige Meßwert angezeigt bleibt, nachdem die Tastwelle von dem sich drehenden Körper getrennt worden ist.

Nach der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Torauftast-Zeitimpulserzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen nur eines Impulses bei jeder Inbetriebsetzung des Tachometers aufweist.

Bei dieser Lösung werden nach dem Verschwinden des Torauftast-Zeitimpulses noch auftretende Meßimpulse nicht mehr vom Tor durchgelassen, so daß sie den während der Dauer des einzigen Torauftast-Zeitimpul-

ses ermittelten Meßwert nicht mehr beeinflussen können. Der Meßwert kann daher beliebig lange angezeigt werden. Andererseits kann sofort eine neue Pressung durch erneute Inbetriebsetzung des Tachometers durchgeführt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in Un.;eransDriichen gekennzeichnet.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein digitales Tachometer während einer Messung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.3 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 3,

Fig.4 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.5 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 4,

Fig.6 ein Blockschaltbild eines'Beispiele für den Torauftast-Zeitimpulsgenerator in F i g. 4 und

F i g. 7 Blockschaltbild eines weiteren Beispiels für den Torauftast-Zeitimpulsgenerator in F i g. 4.

In F i g. 1 ist ein digitales Hand-Tachometer dargestellt. Das Meßgerät hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 11 mit einer drehbaren Meßwelle 13, die vorne aus dem Gehäuse herausragt. Die Welle ist an ihrem vorderen Ende mit einem Tastkopf 12 versehen, der axial gegen eine rotierende Welle 14 gedruckt wird, deren Drehzahl gemessen werden soll, so daß sich beide Wellen mit gleicher Drehzahl drehen.

Im Gehäuse 11 ist ein Fenster 15 vorgesehen, in dem die gemessene Drehzahl digital angezeigt wird. Ein Tastknopf 17 für einen Stromversorgungsschalter ist am Gehäuse so angebracht, daß er leicht mit dem Daumen der Hand 16, die das Meßgerät hält, betätigt werden kann. Wenn man auf den Tastknopf 17 drückt und den Tastkopf 12 gegen die rotierende Welle 14 drückt, wird die Drehzahl der Welle 14 im Fenster 15 digital angezeigt.

Nach Fig.2 setzt ein Impulsgenerator 21 die Drehzahl der Welle 13 in eine Folge von Impulsen mit einer der Drehzahl entsprechenden Impulsfolgefrequenz um. Bei dem Impulsgenerator 21 kann es sich um eine Scheibe handeln, die durch die rotierende Welle 13 gedreht wird und längs ihres Umfangsrandes mit mehreren kleinen Löchern versehen ist, die in Umfangsrichtung gleich weit auseinanderliegen. Eine Lichtquelle und ein Lichtfühler sind auf den sich gegenüberliegenden Seiten der Scheibe angeordnet, so daß der Lichtfühler bei der Drehung der Scheibe intermittierend durch das die Löcher passierende Licht beleuchtet wird und Impulse mit der gleichen Folgefrequenz wie die der Löcher in der rotierenden Scheibe erzeugt. Eine derartige Anordnung ist an sich bekannt, so daß sich eine weitere Erläuterung erübrigt.

Die Impulse des Impulsgenerators 21 werden in einer Impulsformungs- und Verstärkungsschaltung 22 geformt und verstärkt, so daß sie als Meßimpulse a erscheinen.

Ein Zeitimpulsgenerator 23 enthält einen Quarz-Oszillator und erzeugt eine Folge von Zeitimpulsen b, die einem Frequenzteiler 24 zugeführt werden. Dieser untersetzt die Frequenz der Zeitimpulse b, so daß sich Impulse c mit der gewünschten Impulsdauer ergeben, die der vorbestimmten Meßzeiteinheit entspricht.

Die Meßimpulse a und ein einem Impuls c in der Dauer entsprechender Torauftast-Zeitimpuls k werden einem UND-Tor 25 zugeführt, das Impulse d erzeugt, die den während des Torauftast-Zeitimpulses k erzeugten Meßimpulsen a entsprechen. Die Impulse d werden von einem Impulszähler 26 gezählt, und der Zählwert wird von einer Anzeigevorrichtung 27, zu der das Fenster 15 gehört, angezeigt.

Eine Stromversorgungsquelle 50 in Form einer Batterie oder Zelle ist im Gehäuse 11 des Meßgerätes

ίο angeordnet, um die Bauteile der Anordnung über in Reihe geschaltete Schalter 51 und 52 mit der erforderlichen Betriebsspannung zu versorgen. Der Schalter 51 wird durch Niederdrücken des Tastknopfes 17 geschlossen, nachdem der Schalter 52 geschlossen wurde.

Wenn der Schalter 51 geschlossen ist und der Tastkopf 12 gegen die rotierende Welle 14 gedrückt wird (in diesem Augenblick ist der Startschalter 52 bereits geschlossen), ist die Stromversorgungsquelle 50 mit den Bauteilen des Meßgeräts verbunden. Beim Schließen des Schalters 51 werden Zeitimpuise b vom Generator 23 erzeugt und dem Frequenzteiler 24 zugeführt, der einen Ausgangsimpuls c mit einer Breite oder Dauer erzeugt, die einer vorbestimmten Zeiteinheit entspricht. Das Schließen des Schalters 51 bewirkt auch, daß ein Rücksetzimpulsgenerator 54 einen Rücksetzimpuls j erzeugt, dessen Rückflanke den Frequenzteiler 24 zurücksetzt, um einen Ausgangsimpuls c zu erzeugen. Mit anderen Worten, wenn der Frequenzteiler 24 zurückgesetzt ist, beginnt er von vorn mit dem Betrieb, selbst wenn er sich in der Mitte seines Betriebs befindet.

Die Rückflanke des Impulses j setzt ferner ein Flipflop 53 zurück, so daß es einen Ausgangsimpuls k am

J5 Ausgang Q erzeugt. Wenn der Impuls c nach einer vorbestimmten Zeit aufhört, setzt die Rückflanke des Impulses cdas Flipflop 53, so daß der Ausgangsimpuls k vom Ausgang Q verschwindet. Das UND-Tor 25 gibt daher keinen Ausgangsimpuls c/mehr ab.

Wenn daher der erste einzige Torauftast-Zeitimpuls k des Flipflop 53 beendet ist, erzeugt das Flipflop 53 keinen weiteren Impuls k, selbst wenn dem Setzeingang S die Impulse cweiterhin zugeführt werden, es sei denn, daß das Flipflop 53 wieder zurückgesetzt worden ist.

Mit anderen Worten, nachdem der erste einzige Impuls Jt durch das Schließen des Schalters 51 erzeugt worden ist, wird kein weiterer Impuls k mehr erzeugt.

Der Impulszähler 26, der durch die Rückflanke des Impulses j zurückgesetzt worden ist und die Impulse d

so während des Vorhandenseins des einzigen Impulses k gezählt hat, wird nicht wieder zurückgesetzt, so daß sein Zählerstand und infolgedessen die Anzeige in der Anzeigevorrichtung 27 bestehen bleibt. Mit anderen Worten, selbst wenn der Tastkopf 12 außer Berührung mit der rotierenden Welle 14, deren Drehzahl gemessen werden soll, gebracht wurde, bleibt die Anzeige in der Anzeigevorrichtung 27 stehen.

Nur wenn der Schalter 51 nach dem Ablesen des angezeigten Wertes geöffnet wird, sind die Bauteile von der Stromversorgungsquelle 50 abgeschaltet, so daß die Anzeige gelöscht wird. Fig.3 stellt das Impulsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 2 dar.

Bei der obigen Anordnung muß der Frequenzteiler 24 durch iiie Rückflanke des Rücksetzimpulses j zurückgesetzt werden, um den Impuls c zu erzeugen. Im allgemeinen bestehen Frequenzteiler aus mehreren hintereinandergeschalteten Flipflops, so daft t\ μμίιι·ί·ι

schwierig ist, alle Flipflops gleichzeitig zurückzusetzen. Wenn nicht alle Flipflops gleichzeitig zurückgesetzt werden, kann der Frequenzteiler 24 keinen Impuls c mit einer der erforderlichen Meßzeiteinheit entsprechenden Impulsdauer erzeugen.

F i g. 4 stellt daher eine Anordnung dar, bei der der Frequenzteiler 24 nicht zurückgesetzt zu werden braucht. Ein Torauftast-Zeitimpulsgenerator 60 ist so ausgebildet, daß am Ende des vom Frequenzteiler 24 abgegebenen Impulses c nach der Rücksetzung des Generators 60 durch die Rückflanke des Rücksetzimpulses j der Generator 60 einen Ausgangsimpuls m erzeugt, der so lange andauert, bis die Rückflanke des nächsten Impulses cauftritt. Die Periodendauer des Impulses eist so gewählt, daß sie mit der Meßzeiteinheit übereinstimmt und das Tastverhältnis gleich ^xh ist.

Ein Beispiel des Torauftast-Zeitimpulsgenerators 60 ist in F i g. 6 dargestellt. Es enthält zwei JK-Flipflops 61 und 62. Beide Flipflops werden durch die Rückflanke des Rücksetzimpulses j zurückgesetzt, so daß am Ausgang Q\ ein 0-Signal, am Ausgang TJi ein 1-Signal, am Ausgang Q 2 ein 0-Signal und am Ausgang Q2 ein 1-Signal erscheint. Das 1-Signal vom Ausgang Q2 wird den Eingängen /1 und JtI des ersten Flipflop 61 zugeführt, und da das Signal am Ausgang Q1 ein 0-Signal ist, ist auch das Signal am Eingang J 2 des zweiten Flipflop 62 ein 0-Signal. Dem Eingang K 2 des zweiten Flipflop 62 wird ständig ein 0-Signal zugeführt.

Nachdem die Flipflops 61 und 62 in der erwähnten Weise zurückgesetzt wurden, wird das erste Flipflop 61 durch die Rückflanke des ersten Impulses c (der als erster Impuls Pi bezeichnet wird, während der zweite Impuls c als zweiter Impuls P2 bezeichnet wird) gekippt, so daß am ausgang QX ein 1-Signal und am Ausgang ^l ein 0-Signal erscheint und dem Eingang J 2 ein 1-Signal zugeführt wird. In diesem Augenblick wird der Impuls m erzeugt. Dann wird der zweite Impuls P2 dem Impulsgenerator 60 zugeführt, und wenn die Rückflanke dieses zweiten Impulses auftritt, werden die Flipflops 61 und 62 beide gekippt, so daß am Ausgang Qi ein 0-Signal, am Ausgang Q~i ein 1-Signal, am Ausgang Q 2 ein 1-Signal und am Ausgang Q 2 ein 0-Signal erscheint. Mit anderen Worten, allen Eingängen /1, K 1, J 2 und K 2 wird ein 0-Signal zugeführt, und der Impuls m endet, weil am Ausgang Q1 ein 0-Signal erscheint.

Selbst wenn danach ein weiterer Impuls c den Flipflops 61 und 62 zugeführt wird, wird keines von ihnen gekippt. Der Ausgangsimpuls m hat daher eine Dauer, die gleich der Zeit von der Rückflanke des ersten Impulses Pl bis zur Rückflanke des zweiten Impulses

ίο P2, d. h. einer Periode des Impulses c bzw. der zuvor erwähnten Zeiteinheit ist.

F i g. 7 stellt ein weiteres Beispiel des Auftast-Zeitimpulsgenerators 60 dar. Hier enthält die Schaltung 60 ein RS-Flipflop 63 als erstes Flipflop, ein JK-Flipfiop 64 als zweites Flipflop und eine UND-Schaltung 65. Der Impuls m ist das Ausgangssignal der UND-Schaltung 65. Bei dieser Anordnung werden am Ende des Rücksetzimpulses j beide Flipflops 63 und 64 zurückgesetzt, so daß am Ausgang Qi ein 0-Signal und am Ausgang Q 2 ein 1-Signal erscheint. Wenn der erste Impuls P\ zugeführt wird und endet, wird das erste Flipflop 63 gekippt, so daß am Ausgang Q1 ein 1-Signal und am Ausgang ζ? 1 ein 0-Signal erscheint und das UND-Glied 65 den Ausgangsimpuls mabgibt.

Wenn dann der zweite Impuls P2 zugeführt wird und endet, wird das zweite Flipflop 64 allein gekippt, so daß am Ausgang Q~2 ein 0-Signal auftritt und der Ausgangsimpuls m des UND-Gliedes 65 endet, d. h. die Rückflanke des Impulses m auftritt.

Danach wird auch bei Zuführung weiterer Impulse c zum Generator 60 keines der Flipflops 63 und 64 gekippt. Der Ausgangsimpuls m des UND-Gliedes 65 hat daher eine Dauer, die gleich der Zeit von der Rückflanke des ersten Impulses Pl bis zur Rückflanke des zweiten Impulses P2 ist.

F i g. 5 stellt ein Diagramm der verschiedenen Impulse dar, die in der Anordnung nach Fig.4 auftreten. Da der Frequenzteiler 24 nicht zurückgesetzt zu werden braucht, wenn die Rückflanke des Rücksetzimpulses j auftritt, hat der Torauftast-Zeitimpuls m eine Dauer, die genau gleich der vorbestimmten Zeiteinheit ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitales Tachometer mit einer Vorrichtung zum Erzeugen einer vorbestimmten Anzahl von Meßimpulsen pro Umdrehung eines Körpers, dessen Drehzahl gemessen werden soll, einer Vorrichtung zum Erzeugen von Torauftast-Zeitimpulsen, die jeweils eine einer vorbestimmten Zeiteinheit entsprechende Impulsdauer aufweisen, einem Tor zum Durchlassen von Meßimpulsen während ein Torauftast-Zeitimpuls vorhanden ist, einer Vorrichtung zum Zählen der Ausgangsimpulse des Tors, wobei diese Zählvorrichtung so ausgebildet ist, daß sie nach Ablauf der vorbestimmten Zeiteinheit zurücksetzbar ist, und mit einer Vorrichtung zum digitalen Anzeigen des Zählwertes der Impulszählvorrichtung auch nach dem Ende eines jeden Torauftast-Zeitimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß die Torauftast-Zeitimpulserzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung zum Erzeugen nur eines Impulses (k;m) bei jeder Inbetriebsetzung des Tachometers aufweist.

2. Tachometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torauftast-Zeitimpulserzeugungsvorrichtung eine Vorrichtung (54) aufweist, die durch das Schließen eines Stromversorgungskreises (50, 51, 52) derart betätigbar ist, daß sie einen Rücksetzimpuls (J) erzeugt, der der Impulszählvorrichtung (26) zuführbar ist.

3. Tachometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Torauftast-Zeitimpulserzeugungsvorrichtung eine Flipflop-Schaltung (53; 60) aufweist, die so angeordnet und ausgebildet ist, daß sie durch einen RUcksetzimpuls zurückgesetzt und nach Ablauf der vorbestimmten Zeiteinheit nach Auftreten des Rücksetzimpulses gesetzt wird, so daß das Rücksetzausgangssignal der Flipflop-Schaltung als der einzige Torauftast-Zeitimpuls verwendet wird.

4. Tachometer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Torauftast-Zeitimpulserzeugungsvorrichtung einen Frequenzteiler (24), dessen Ausgangsimpulse eine der vorbestimmten Zeiteinheit entsprechende Periodendauer und ein Tastverhältnis von IV2 aufweisen, und eine Vorrichtung (60) zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses als Torauftast-Zeitimpuls mit einer Länge, die von der Rückflanke des ersten Ausgangsimpulses des Frequenzteilers nach der Erzeugung eines Rücksetzimpulses bis zur Rückflanke des zweiten Ausgangsimpulses des Frequenzteilers reicht, aufweist.