DE2533637C3 - Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Bereiches von durch einen umlaufenden Köaper (Magnetscheibe oder -trommel) einzuhaltenden Drehzahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Bereiches von durch einen umlaufenden Körper (Magnetscheibe oder -trommel) einzuhaltenden Drehzahlen mit zwei mehrstufigen Zahlern, von denen der erste durch eine Bezugsfrequenzquelle und der zweite von einem mit dem Körper gekuppelten Impulsgeber weiterschaltbar ist, und die gemeinsam von einem Zählsignal eines Zählers rückstellbar sind, und mit einem Komparator zum Vergleich der von den beiden Zählern abgegebenen Zählsignalen.

Diese Schaltung kann vor allem für magnetische Speichersysteme angewendet werden, in denen ein rotierender magnetischer Körper, z. B. eine Magnetscheibe oder -trommel und mit diesem zusammenwirkende Magnetköpfe benutzt werden, die, über die

ίο Oberfläche fliegend, diesem Körper Informationen aufprägen bzw. ihm entnehmen. Bei diesem Vorgang werden die Magnetköpfe von einem Luftfilm getragen, der infolge der Rotation des Körpers an seiner Oberfläche aufgebaut wird. Hierbei ist es von

!5 Bedeutung, daß die Magnetköpfe erst in ihre Arbeitsstellung abgesenkt werden, wenn der Körper eine solche Drehzahl erreicht hat, daß der die Magnetköpfe tragende Luftfilm erhalten bleibt, da bei-- einer unzureichenden Drehzahl in der Oberfläche des Körpers Kratzer und sonstige Schäden hervorgerufen würden.

Aus der DE-OS 23 50 082 ist eine Anordnung zur berühruiigslosen Drehzahlüberwachung von Maschinenteilen mit einer Abtastvorrichtung bekannt, die eine Impulsfolge mit einer der tatsächlichen Drehzahl proportionalen Frequenz an einen ersten Zähler abgibt, der nach Zählung einer vorgegebenen Anzahl Impulse der Folge ein Signal einem Komparator zuführt. Ferner ist ein Bezugsimpulsgeber vorgesehen, der eine Impulsfolge mit einer der Solldrehzahl proportionalen Frequenz an zwei Zähler parallel heranführt, von denen der eine aufwärts und der andere abwärts zählt. Während von der Abtastvorrichtung des Maschinenteiles zwei Impulse pro Umdrehung hervorgerufen werden, liefert der Bezugsimpulsgeber nur einen Impuls in der für eine Umdrehung des Maschinenteils vorgesehenen Zeitspanne. Da jedoch am Bezugsimpulsgeber zwei in entgegengesetzter Richtung laufende Zähler angeschlossen sind, stehen der Auswertung genauso viele Impulse zur Verfügung, wie von der Abtastvorrichtung des Maschinenteils je Zeitspanne geliefert werden. Um der tatsächlichen Drehzahl eine gewisse Schwankungsbreite gegenüber der Bezugsdrehzahl zu ermöglichen, ist zwischen den beiden Zählern eine Stellvorrichtung angeschlossen, von der die beiden Zähler beispielsweise derart korrigiert werden, daß der Aufwärtszähler eine kleine Anzahl Impulse mehr und der Abwärtszähler dieselbe Anzahl Impulse weniger zählen muß, um ein Signal dem Komparator zuzuführen. Solange wie das vom Zähler der Abtastvorrichtung kommende Signal am Komparator zwischen dem Signal aus dem Abwärtszähler und dem Signal aus dem Aufwärtszähler eintrifft, spricht der Komparator nicht an, sondern wird nach einer gewissen Verzögerungszeit von einem aus dem Signal des Rückwärtszählers abgeleiteten Rückstellsignal für die Annahme weiterer Signale aus den Zählern bereitgemacht. Im Falle, daß das vom Zähler der Abtastvorrichtung gelieferte Signal außerhalb der Folge der beiden

mi Impulse aus dem Auf- und Abwärtszähler liegt, setzt der Komparator durch sein Ausgangssignal eine Alarmvorrichtung in Gang, um den Bedienenden über einen zu langsamen oder zu schnellen Lauf des überwachten ¹ 'nschinenteils zu informieren.

fei Diese bekannte Anordnung zur Drehzahlüberwachung würde bei einer Anwendung auf Magnetköpfe zu aufwendig sein, da diese bei zu hohen Drehzahlen, also bei einem zu schnellen Umlauf der Magnetscheibe oder

-trommel keinen Schaden anrichten können. Somit wäre die Einstellung einer oberen Grenze des erwünschten Drehzahlbereichs überflüssig. Außerdem muß in der Praxis auch die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, daß die Drehzahl des zu überwachenden ί Körpers um die untere Grenze dos zulässigen Bereichs schwankt, was bei der bekannten Anordnung zur Folge hätte, daß der Alarmgeber abwechselnd in Tätigkeit tritt und unwirksam ist. Bei einer Anwendung der bekannten Anordnung zur Drehzahlüberwachung auf Magnetköp- ι ο fe hätten solche Schwankungen ein abwechselndes Ein- und Abschalten der Betätigungsvorrichtung zur Folge, die die Magnetköpfe auf die Magnetscheibe absenkt bzw. abhebt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ι "i Schaltung anzugeben, von der der untere Grenzwert des Bereichs der vom umlaufenden Körper einzuhaltenden Drehzahlen mit dem Ein- bzw. Austritt der Drehzahl.in bzw. aus diesem Bereich vorschoben wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem zweiten Zähler und dem Komparator ein Sicherheits-Flipflop vorgesehen ist, das bei einer Rückkehr des Körpers zu einer innerhalb des Bereiches liegenden Drehzahl ein Signal zur Rückschaltung der Betätigungsvorrichtung und zur Abschaltung des Komparators abgibt, und daß der erste Zähler durch eine vom Komparator getrennte, höherrangige Stufe erweitert ist, durch deren Einschaltung das Sicherheits-Flipflop rückschaltbar ist, das die Betätigungsvorrichtung einschaltet. jo

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es stellt dar

F i g. 1 ein Schaltbild der Schaltung zur Überwachung der Drehzahl,

F i g. 2 den Verlauf von Signalen über der Zeit, die von der Schaltung der F i g. 1 erzeugt werden, und

F i g. 3 die Form eines von der Schaltung der F i g. 1 erzeugten Signals.

Das Schaltbild der Fig. 1 ist in zwei Abschnitte, nämlich in einen Taktgeber und einen Umdrehungszähler unterteilt, der eigentlich aus zwei untereinander verbundenen Vierbit-Zählern 30 und 40 mit unmiuelbaren Löscheingängen R₀ und R\ aufgebaut ist. Wenn diesen Löscheingängen hohe Spannungen (nachfolgend mit H bezeichnet) zugeleitet werden, befinden sich die Ausgänge dieser Zähler 30 und 40 sämtlich auf einem niedrigen Potential; daher ist der betreffende Zähler zurückgestellt und zur Zählung bereit, sobald das //-Signal an den Löscheingängen Ro und R\ verschwindet. Von der Rückflanke eines an seinem Eingang G> erscheinenden Signals wird der Zähler 30 erregt und erzeugt an seinem Ausgang Qa für je zwei Eingangsimpulse ein /-/-Signal. Bei drei Eingangssignalen würden die Ausgänge Q₀ und Q\ //-Spannung führen, und bei vier Signalen würde der Ausgang Qi //-Spannung und die Ausgänge Qa und Q₁ würden eine niedrige Spannung (nachfolgend mit L bezeichnet) abgeben. Sobald alle t>o Ausgänge Qo-Qi //-Spannung liefern, sind 15 Taktpulse gezählt, die 14 Zeitspannen angeben.

Der Ausgang Qi des Zählers 30 ist mit dem Eingang £4 des Zählers 40 verbunden; wenn der Ausgang Qo- Qi und Qi /-/-Spannung abgibt und ein NAND-Glied 21 in b5 Tätigkeit tritt, sind daher 42 Zeitabschnitte verstrichen, die von 43 Taktpulsen festgelegt werden.

Der Umdrehungszähler steht mit einer Quelle von Weiterschaltimpulsen in Verbindung, die einmal je Umdrehung eines rotierenden Körpers (nicht gezeigt) einen Weiterschaltimpuls erzeugt Falls die Scheibe mit einer Nenndrehzahl von 2442 Umdrehungen je Minute umläuft, tritt annähernd alle 24,6 msec ein Weiterschaltimpuls auf. Wenn die Ausgänge Q₀ bis Q sämtlich //-Spannung annehmen, ist eine Zeitspanne von 1,03 see verstrichen.

Der Weiterschaltimpuls wird auch einem NOR-Glied 61 zugeleitet, das gemeinsam mit einem weiteren NOR-Glied 62 und einem Negator 63 in dem Flipflop 60 enthalten ist, das später ausführlich erläutert wird.

Der Weiterschaltimpuls ist ein sich ins Positive erstreckendes Signal, während die Ruhespannung das Erdpotential ist, wie die F i g. 2 zeigt. Somit erreicht der Weiterschaltimpuls eine Spannung + V.

Der obers Abschnitt der Überwachungsschaltung, also der Taktgeber enthält ebenfalls zwei miteinander verbundene Vierbitzähler 10 und 20. An dem Eingang E_H des Zählers 20 gelangt ein Signal mit der Bezugsfrequenz von 120 Hz; der erste Ausgang Qh ist zum Eingang E_A des Zählers 10 zurückgeführt. Die Bezugsfrequenz von 120 Hz wird einfach durch eine Gleichrichtung der Netzfrequenz von 60 Hz erhalten, die im Hinblick auf ihre Stabilität gewählt ist

In derselben Weise wie bereits beschrieben, zeigen die Spannungen an den Ausgängen Qh, Qa, Qb, Qc, Qa Qe Qf und Qg die betreff ende Zahl 1,2,4,8.16,32,64 und 128 an. Die Ausgänge Qa bis Qf liegen gemeinsam an einem NAND-Glied 18; falls sie sämtlich //-Spannung führen, sind von den Zählern 10 und 20 2 + 4 + 8 + 16 + 32 + 64=126 Impulse oder 125 Zeitabschnitte gezählt worden. Da die Periode von 120Hz annährend 8,33 msec beträgt, ist nach der Zählung von 126 Taktimpulsen eine Zeitspanne von etwa 1,04 see verstrichen.

Falls an den Ausgängen Qa bis Qc sämtlich //-Spannungen auftreten, wird die Zahl von 128 Taktimpulsen angegeben. Daher ist eine Periode von 126 Zeitspannen oder eine Zeit von etwa 1,06 see verstrichen, nachdem alle Ausgänge Qa bis Qc //-Spannung angenommen haben.

Zusammenfassend betrachtet, erzeugt der Umdrehungszähler am NAND-Glied 21 ein L-Ausgangssignal, wenn an dessen Eingängen //-Spannungen aus den Ausgängen Qa, Qu Q* und Qs auftreten. Falls die Scheibe mit der Nenndrehzahl umläuft, geschieht dies nach 1,03 see.

Das NAND-Glied 18 wird ebenfalls in Betrieb genommen, wenn die Ausgänge Qa bis Qf und ein NOR-Glied 54 nach etwa 1,04 see die //-Spannung liefern. Nach 1,06 see erhält schließlich der Eingang eines Negators 12 ein positives Signal.

Von den NOR-Gliedern 52 und 54 wird ein Schalt-Flipflop 50 gebildet, das an einem SAFE-Ausgang //-Spannung abgibt, falls die Drehzahl des umlaufenden Körpers unterhalb einer minimalen Drehzahl verbleibt.

Bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung wird der umlaufende Körper von einer Informationen speichernden Magnetscheibe gebildet, die an ihrer Oberfläche mit Eisenoxid oder Nickeleisen bedeckt ist. Mit der umlaufenden Magnetscheibe wirkt ein fliegender Magnetkopf in der Weise zusammen, daß ein oberhalb der Magnetscheibe ausgebildetes Luftlager den Magnetkopf in unmittelbarer Nachbarschaft an der Oberfläche festhält. Der Abstand, der zwischen dem Magnetkopf und der Magnetscheibe benötigt wird, liegt

zweckmäßigerweise zwischen 20 und 50 Mikrozoll (5 · ΙΟ⁴ und 1.25 · IO~³ mm); daher muß das von der Magnetscheibe erzeugte Luftlager einen Luftfilm herstellen können, der den Magnetkopf im gewünschten Abstand beibehält.

Wenn d.c Magnetscheibe mit einer Drehzahl umläuft, die zur Erzeugung eines Luftlagers nicht ausreicht, kann der Magnetkopf nicht in seiner Einstellung oberhalb der Magnetscheibe festgehalten werden, so daß er und/oder die Magnetscheibe Beschädigungen erleidet. Dies führt zu unerwünschten Abschaltzeiten eines Rechenautomaten.

Für die Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltung sei angenommen, daß allen Eingängen des NAND-Gliedes 18 die //-Spannung zugeleitet wird, so daß es ein /--Signal abgibt. Zu Beginn wird ein Anfangslösch-Sxgnal als normalerweise //-Spannung vorübergehend herbeigeführt, wodurch eine L-Spannung am Eingang eines NOR-Gliedes 14 erzeugt wird, das //-Spannung gleichzeitig einem NAND-Glied 16 und dem NOR-Glied 52 zuleitet, wodurch das Flipflop 50 über seinen 5AFE-Ausgang /--Spannung abgibt. Dieses /.-Signal bewirkt gemeinsam mit einem zweiten /--Signal, das vom Umdrehungszähler erzeugt wird, während die Magnetscheibe nicht umläuft, daß das Schalt-Flipflop 50 in seinen Rückstellzustand gelangt und das Signal am SAFE-Ausgang //-Spannung ist. Die //-Spannung des NOR-Gliedes 54 bildet das zweite Eingangssignal des NAND-Gliedes 16. Da die beiden Eingangssignale des NAND-Gliedes 16 //-Spannungen sind, gibt es eine /--Spannung ab, die einem NOR-Glied 26 zur Steuerung des Flipflops 60 zugeleitet wird. Das dem NOR-Glied 62 dieses Flipflop 60 zugeführte Signal von //-Spannung erscheint als /.-Eingangsspannung am Negator 63, der wiederum ein //-Signal den Eingängen Rq und R\ der Zähler 10, 20, 30 und 40 zuleitet, um diese zu löschen, damit alle ihre Ausgangssignale eine L-Spannung sind. Die am Ausgang des NOR-Gliedes 62 erscheinende, /.-Spannung wird auch dem NOR-Glied 61 zugeleitet. Wenn gerade kein Weiterschaltimpuls auftritt, wird eine /.-Spannung (Fig. 2a) an den anderen Eingang des NOR-Gliedes 61 herangebracht, wodurch dieses umgeschaltet wird und eine //-Spannung an das NOR-Glied 62 zurückgibt, die das Flipflop 60 im gesetzten Zustand festhält, nachdem das Setzsignal unabhängig davon beendet ist, ob das Anfangslösch-S\gna\ oder ein Taktgeber- oder Zähler-Decodiersignal erzeugt wurde. Die Zähler verbleiben nun im gelöschten, also zurückgestellten Zustand festgesetzt, bis der erste Weiterschaltimpuls auftritt.

Nun sei angenommen, daß der Antrieb der Magnetscheibe (nicht gezeigt) in Gang gesetzt wird, wodurch diese umzulaufen beginnt und bei jeder Umdrehung ein Weiterschaltimpuls erzeugt wird. Im Hinblick auf die große, in Bewegung zu setzende Masse, insbesondere wenn auf der Antriebswelle ein Scheibenpaket, (also mehrere Magnetscheiben) aufgebracht sind, verstreicht ziemlich viel Zeit, bis die Nenndrehzahl von etwa 2442 Umdrehungen je Minute erreicht wird. Die dabei erzeugten Weiterschaltimpulse gelangen sowohl zum Eingang En des Zählers 30 als auch zum einen Eingang des NOR-Gliedes 61 im Flipflop 60. Der Weiterschall· impuls beginnt mit einer sich ins Positive erstreckenden Flanke und erreicht die Spannung -»- K die über das NOR-Glied 61 unmittelbar das Flipflop 60 zurückgestellt, wodurch das Ausgangssignai des Negators 63 auf /.-Spannung absinkt, die das Rückstellsignai von den Eingängen R₁, und /?, der Zähler 10, 20, 30 und 40 wegnimmt. Dementsprechend sind die Zähler 30 und 40 des Umdrehungszählers nunmehr bereit, die Weiterschaltimpulse zu zählen. Sobald der Weiterschaltimpuls sein positives Niveau erreicht, wird das Flipflop 60 ι zurückgestellt, und die //-Spannung wird von den Löscheingängen des Zählers weggenommen, während die ins Negative abfallende Rückflanke des Weiterschaltimpulses zur Erregung der Zähler benutzt wird.

Unter der Annahme einer großen, aus der Ruhe »' heraus startenden Masse werden die Weiterschaltimpulse sehr langsam erzeugt, so daß die Periode von

1.03 see, in der 42 Weiterschaltungen bzw. Umdrehungen gezählt werden, überschritten wird, bis also alle Eingangssignale am NAND-Glied 2! eine hohe

is Spannung angenommen haben, wie durch einen Taktpuls 43' in der F i g. 2a angegeben ist.

Gleichzeitig mit der Zuführung der Weiterschaltimpulse zum Umdrehungszähler verschwindet das Löschsignal am Taktgeber, und das dem Eingang En zugeleitete Taktsignal von 120Hz setzt den Taktgeber in Gang. Wie bereits erwähnt, erkennt das NAND-Glied 18 als Decodierer des Taktgebers 126 Taktpulse oder 125 Zeitabschnitte, so daß die Periode vom ersten Taktpuls bis zum 126. ungefähr 1,04 see

r> beträgt. Da die Weiterschaltimpulse bezüglich der Bezugsfrequenz von 120 Hz asynchron auftreten, steht der erste Taktpuls, der den Anfang des ersten der 125 Zeitabschnitte markiert, in keiner festen Beziehung zu dem ersten Weiterschaltimpuls, (wobei der erste Zyklus

j» als Impuls definiert ist, der das Flipflop 60 zurückstellt). Die Zeitspanne zwischen dem ersten Weiterschaltimpuls und dem Anfang der ersten Taktperiode kann zwischen 0 und 8,3 msec schwanken. Wenn diese Zeit zu den 1,04 oder 1,06 see hinzugefügt wird, die stets vom

r> Taktgeber festgesetzt werden, kann die Zeit in Abhängigkeit von dem Schaltsignal, das vom NOR-Glied 54 zum NAND-Glied 18 übertragen wird, zwischen 3.04 und 1,05 oder 1,06 und 1,07 see schwanken. Diese Unsicherheit zeigt sich in der noch zu

*^r: beschreibenden F i g. 3. Nachdem eine Zeit zwischen

1.04 und 1.05 see verstrichen ist, sind also alle Eingangssignale des NAND-Gliedes 18 //-Spannungen, und sein Ausgangssignal ist L-Spannung.

Diese L-Spannung gelangt in das NOR-Glied 14, das

^:~ //-Spannung sowohl dem NOR-Glied 52 als auch dem NAND-Glied 16 zuleitet, wodurch das Schalt-Flipflop 50 zurückgestellt bleibt, das den Zustand »Keine Sicherheit« anzeigt. Infolge der beiden //-Eingangsspannungen schaltet das NAND-Glied ¹S um und gibt

"·': L-Spannung an das NOR-Glied 26 ab, dessen Ausgangssignal daraufhin //-Spannung ist. Es ist zu beachten, daß das zweite Eingangssignal des NOR-Gliedes 26 //-Spannung ist, so daß die daraus sich ergebende L-Ausgangsspannung die Erzeugung der //-Ausgangs-

>■'' spannung beeinflußt

Die vom NOR-Glied 26 abgegebene //-Spannung tritt in das NOR-Glied 62 ein, das L-Spannung hervorruft, die nach ihrer Invertierung im Negator 63 zu einer H-Spzanv·: (Fig. 2d) wird, die an die Eingänge

•' Rn und R. der Zähler 10.20,30 und 40 gelangt und diese auf Null zurückstellt. Die vom NOR-Glied 62 abgegebene L-Spannung wird auch derr NOR-Glied 61 zugeleitet: sobald der zweite Eingang des NOR-Gliedes 61 L-Spannung erhält, (also kein Weiterschaltimpuls

- ■ auftritt), kehrt sein Ausgangssignal zur //-Spannung zurück, wodurch das Flipflop 60 ausgelöst wird.

Wenn somit, zusammenfassend gesehen, die Magnetscheibe mit einer derart geringen Drehzahl umläuft, daß

das Luftlager für den fliegenden Magnetkopf nicht beibehalten werden kann, ist das Schall-Flipflop 50 in der vorliegenden Schallung in seinem Rückstellzustand, in dem an dem SAFF Ausgang //-Spannung auftritt, die zu einer Steuerschaltung (nicht gezeigt) geleitet wird, damit der Magnetkopf nicht auf die Magnetscheibe gesenkt werden kann. Die Zähler 10, 20, 30 und 40 sind ferner in ihren zurückgestellten Zustand gesetzt, damit die Zählung erneut in Gang gebracht werden kann, was in Intervallen von etwa 1,04 bis 1,05 see geschieht.

Nunmehr sei angenommen, daß die Magnetscheibe ihre Nenndrehzahl 2442 Umdrehungen je Minute erreicht hat und die Zähler 10, 20, 30 und 40 gelöscht sind. Wie bereits erwähnt, zählen die Zähler 30 und 40 die Weiterschaltimpulse, bis alle Eingangssignale des NAND-Gliedes 21 die //-Spannung angenommen haben, also 43 Marken gezählt sind. Wenn somit 43 Weiterschaltimpulse oder 42 Zeitabschnitte erzeugt bzw. verstrichen sind, liegen die Ausgänge Qo.Q\,Q< und Q-, sämtlich auf der //-Spannung. Damit die Zähler 30 und 40 42 Zeitabschnitte zählen können, muß eine Periode von etwa 1,03 see vergehen, wenn die Magnetscheibe bei der Nenndrehzahl (F i g. 2a) umläuft. Die vier Eingangssignale zum NAND-Glied 21 von //-Spannung bewirken somit, daß eine L-Spannung zu einem Negator 22 hin abgegeben wird, der sie in eine //-Spannung überführt, die sowohl zum NOR-Glied 54, dessen Ausgangssignal wieder zur L-Spannung abfällt, als auch zu einem NAND-Glied 24 geleitet wird. Da das vom NOR-Glied 14 während dieser Periode abgegebene L-Signal verbleibt, wird das NOR-Glied 52 geschadet, und an der SAFE-Klemme erscheint //-Spannung (Fig. 2b) und an der SAFE-Klemme (Fig. 2c) /.-Spannung. Die vom NOR-Glied 52 gelieferte //-Spannung bildet das zweite Eingangssignal des NAND-Gliedes 24, das daraufhin L-Spannung abgibt, die am NOR-Glied 26 erscheint, dessen Ausgangssignal nunmehr die //-Spannung ist, die das Flipflop 60 wieder setzt, so daß alle Zähler 10,20,30 und 40 erneut auf Null gestellt werden.

Wie aus dem Verlauf der Signale nach der F i g. 2 hervorgeht, zeigt das Flipflop 50 nach seiner anfänglichen Rückstellung »Keine Sicherheit« an, und die Schaltung zählt die Taktpulse, wie in der Fig. 2e angegeben ist, bis 126 Taktpulse erreicht sind, die eine Periode von etwa 1,04 see wiedergeben. In diesem Zeitpunkt erzeugt das NAND-Glied 18 (Fig. 1) einen Impuls, der den Zähler löscht. In der Zwischenzeit zählt der Umdrehungszähler die Weiterschaltimpulse (F i g. 2a). und das NAND-Glied 21 würde einen Impuls erzeugen, wenn 43 Weiterschaltirnpuise mit dem Impuls 43' der F i g. 2a gezählt sind, oder der Löschimpuls der F i g. 2d würde vor dem Erreichen dieses Punktes den Umdrehungszähler auf Null einstellen.

Wenn die Drehzahl der Magnetscheibe zunimmt, tritt der 43. Weiterschaltimpuls fortschreitend zeitiger auf, bis er dem 126. Taktpuls vorausgeht Wenn dies eintritt, wird der Ausgangsimpuls des NAND-Gliedes 18 der F i g. 1 dem NOR-Glied 14 zugeleitet, das das Schalt-FHpflop 50 in den SAFE-Zustand einstellt (F i g. 2b und 2c) und die Zähler zurückstellt. Infolge der Schaltung des Schalt-Flipflops verschwindet das eine Eingangssignal am NAND-Glied 18. so daß in den nachfolgenden Zyklen der am Ausgang Qc erzeugte Impuls das einzige Ausgangssignal des Zählers im Taktgeber ist, das über den Negator 12 hinwegläuft, wenn der Zähler 128 Taktpulse gezählt hat, was einer Zeitspanne von etwa 1.06 see entspricht (Fig. 20-

Das Umschalten von der Anzeige »Keine Sicherheit« /ur Anzeige »Sicherheit« kann am besten in Verbindung mit der F i g. 3a verstanden werden. Zu Anfang, wenn das Paket der Magnetscheiben von der Ruhe aus in , Umdrehung versetzt wird, zeigt das Ausgangssignal an, daß die Sicherheitsgrenze der Drehzahl noch nicht erreicht ist, da das Anfangslösch-S\gna\ dem NOR-Glied 14 zugeleitet wird, um den Anfangszustand zu erzwingen. Wenn die Drehzahl allmählich von der Ruhe

πι aus zunimmt, durchläuft diese die Punkte A und B zum Punkt C dem Sicherheits-Schwellwert (F i g. 3a) hin.

Wie aus der F i g. 3a hervorgeht, kann der Punkt C zwischen 2400 und 2419 Umdrehungen je Minute liegen. Diese Grenzen erhält man durch eine Berechnung, da

ΙΊ eine Beobachtungszeit von 1,05 see etwa 2400 Umdrehungen je Minute (also (1,03/1,05 χ 2442) entspricht, während 1,04 see 2419 Umdrehungen je Minute darstellen.

Wie bereits erwähnt, werden von den einmal je Umdrehung auftretenden Weiterschaltimpulsen Prüfzyklen eingeleitet und, solange die Drehzahl unter der Sicherheitsgrenze bleibt, vom Taktgeber nach 1,04 bis 1,05 see beendet, ehe sie durch die einmal je Umdrehung auftretenden Weiterschaltimpulse erneut begonnen

."> werden. Schließlich nimmt die Drehzahl bis in den Bereich des Schwellwertes zu, der dann erreicht ist, wenn die Magnetscheibe 42 Umdrehungen in etwas weniger als 1,05 see ausführt oder etwas schneller als mit 2400 Umdrehungen je Minute umläuft, wie aus der

«ι F i g. 3a erkennbar ist.

Wie bereits erwähnt, ist die Periode von 1,05 see der am längsten mögliche Taktzyklus, bevor die untere Sicherheitsgrenze erreicht ist. Wenn die Zeilfestsetzung zwischen dem den Zyklus in Gang setzenden, einmal je Umdrehung auftretenden Impuls und dem ersten Frequenzimpuls desselben Zyklus die Periode von 1,05 see verursacht, schaltet das Ausgangssignal des Flipflop 50 zum S-AFf-Ausgang um. da die Drehzahl der Magnetscheibe 42 Umdrehungen in etwas weniger als

•ι» 1,05 see, also 2400 Umdrehungen je Minute erreicht. Solange diese Periode von 1,05 see nicht erreicht ist, müßte die Drehzahl weiterhin zu einem Schwellwert ansteigen, bei dem 42 Umdrehungen in mindestens 1,04 see Zustandekommen. Somit erzwingt die Taktpe-

J5 riode, daß die 42 Umdrehungen in die Grenzen zwischen 1,05 und 1,04 see fallen oder zwischen 2400 und 2419 Umdrehungen in der Minute stattfinden. Diese Änderungsbreite der Drehzahl zeigt einen Durchschnitt von mehr als 42 Umdrehungen an.

so Bei einer geringen Beschleunigung der Magnetscheibe kann die Augenbiicksdrehzahi zu Beginn des Zeitfestsetzungszyklus und am Ende desselben um nur einige Umdrehungen je Minute verschieden sein. Da sich die Taktperiode in jedem Zyklus zu den Grenzen hin ändern kann, entsteht ein Problem, wenn die Drehzahl der Scheibe den Schwellwert von 1,05 see während einer Taktperiode von 1.05 see durchläuft, wobei das Ausgangssignal auf den SA FE-Ausgang gelegt wird, und der folgende Zyklus eine Taktperiode

bo von 1,04 see aufweist. Infolge der geringen Beschleunigung ist die Drehzahl der Magnetscheibe nicht so groß, daß in dieser Periode das Ausgangssignal am SAFE-Ausgang erscheinen dürfte; es wü:de also in den Zustand »Keine Sicherheit« zurückkehren. Diese

es Schwankungen wurden so lange andauern, wie die mittlere Drehzahl der Magnetscheibe nicht ausreicht, um ein Signal am SAFF-Ausgang in 1,04 see hervorzubringen. Damit solche Schwankungen vermieden

werden, ist der Taktgeber derart angebaut, daIi seine Periode geschallet wird, .sobald ein Signal am SAFE-Ausgang abgegeben wird.

Dieses Schalten der Periode wird durch das Abschalten des NAND-Gliedes 18 bewirkt, wenn das Signal am S/4F£'Ausgang auf die /.Spannung abfällt. um anzuzeigen, daß die Drehzahl die Sicherheitsgrenze erreicht hat. Das NOR-Glied 54 gibt also L-Spannung ab, da das Schalt-Flipflop 50 nun vom Umdrehungszähler verklinkt ist. Der Taktgeber muß nun 128 Taktpulse an Stelle von 126 Taktpulsen zählen und hat eine Periode zwischen 1,06 see und etwa 1,07 see. (Diese Schwankung rührt von möglichen Schwankungen von 8,3 msec zwischen dem ersten Weiteischaltimpuls und dem Anfang der ersten Taktperiode wegen des fehlenden Synchronismus her.) Daher wird durch die neue Periode der Schwellwert (Fig. 3b) gesenkt, sobald ein Signal am S/4.FE-Ausgang auftritt, und unter allen Umständen werden die unerwünschten Schwankungen ausgeschaltet. Sobald die Magnetscheibe 42 Umdrehungen während 1,05 see oder während einer kürzeren Zeitspanne ausführt und der Taktgeber das Signal am SAFff-Ausgang bewirkt, wird die Taktperiode umgeschaltet, so daß die Magnetscheibe 42 Umdrehungen in mindestens 1,06 see durchführen muß. Die Periode von 1,06 see gibt annährend 2381 Umdrehungen je Minute an und wird, wie bereits erwähnt, berechnet. Im Hinblick auf die Schwankungen zwischen dem ersten Weiter schallimpuls und dem Anfang der ersten Taktperiode kann diese Periode auf 1.07 see verlängert werden, die von 2362 Umdrehungen je Minute in F i g. 3b angegeben wird. Bei abnehmender Drehzahl zeigt der schraffierte Bereich der Fig. 3b den Schwellwert beim Verlassen der Sicherheitszone an.

Auf Grund der Arbeitsweise mit asynchronen Taktpulsen und Weiterschaltimpulsen, die einmal je Umdrehung auftreten, stellen die schraffierten Bereiche am Sicherheitsschwellweri und beim Übergang in der umgekehrten Richtung Zonen der Unsicherheil dar. Sobald die Drehzahl der Magnetscheibe den Bereich des Sieherheitsschwellwertes der Fig. 3a erreicht hat und am S/4F£-Ausgang ein Signal abgegeben wird, bildet die Schaltung automatisch einen niedrigeren Schwellwert (Fig. 3b), um Schwankungen auszuschließen.

Während der Bremsung des Magnetscheiben-Paketes würde dasselbe Problem der Schwankungen auftreten, falls das NAND-Glied 18 nicht wieder erregt wäre, sobald das Ausgangssignal vom 5/4FE-Ausgang zum SA FE-Ausgang umgeschaltet wird. Das Schalten des NAND-Gliedes 18 bedeutet, daß die Magnetscheibe 42 Umdrehungen in höchstens 1,05 see und dann nur in zumindest 1,06 see ausführen darf. Sobald die Magnetscheiben nicht 42 Umdrehungen in zumindest 1,06 see durchlaufen können, sind sie nicht imstande, 42 Umdrehungen in 1,05 see zu vollführen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist nun der Schwellwert von dem der F i g. 3b zu dem der F i g. 3a umgeschaltet.

Wenn 42 Weiterschaltimpulse in einer Periode von 1,03 see gezählt sind, erkennt die Schaltung diese Tatsache als Sicherheitsbedingung dafür an, daß der Magnetkopf sich in der richtigen Lage an der Magnetscheibe befindet. Daher löscht der Umdrehungszähler selbsttätig seine Zähler und die des Taktgebers, damit die Drehzahl der Magnetscheibe unmittelbar erneut geprüft werden kann, was mit der Wahrnehmung des nächsten Weiterschaltimpulses einsetzt. Wenn die Magnetscheibe gerade mit der Nenndrehzahl umläuft, zählt die Schaltung die Weiterschaltimpulse, und der Taktgeber läuft während einer Zeitspanne von 1,03 see, worauf der 43. Taktpuls den 42. Zeitabschnitt abschließt und der Zähler und der Taktgeber gelöscht werden, bis der nächste Weiterschaltimpuls 24,6 msec später auftritt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Bereiches von durch einen umlaufenden Körper (Magnetscheibe oder -trommel) einzuhaltenden Drehzahlen mit zwei mehrstufigen Zählern, von denen der erste durch eine Bezugsfrequenzquelle und der zweite von einem mit dem Körper gekuppelten Impulsgeber weiterschaltbar ist, und die gemeinsam von einem Zählsignal eines Zählers rückstellbar sind, und mit einem Komparator zum Vergleich der von den beiden Zählern abgegebenen Zählsignale, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Zähler (30, 40) und dem Komparator (18) ein Schalt-Flipfiop (50) vorgesehen ist, das bei einer Rückkehr des Körpers zu einer innerhalb des Bereiches liegenden Drehzahl ein Signal (SAFE)zur Rückschaltung einer Betätigungsvorrichtung und zur Abschaltung des Komparators (18) abgibt, und daß der erste Zähler (10, 20) durch eine vom Komparator (18) getrennte, höherrangige Stufe (Qg) erweitert ist, durch deren Einschaltung das Schalt-Flipfiop (50) rückschaltbar ist, das die Betätigungsvorrichtung einschaltet

2. Schaltungsanordnung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Komparator (18) abgegebenes Übereinstimmungssignal mit einem zu dem Signal (SAFE) zur Rückschaltung der Betätigungsvorrichtung und zur Abschaltung des Komparators (18) komplementären Signal (SAFE) derart verknüpfbar ist, daß eine Schaltung (26, 62, 63) die beiden Zähler (10,20 und 30,40) zurückstellt.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zählsignal des zweiten Zählers (30, 40) mit dem Signal (SAFE) zur Rückschaltung der Betätigungsvorrichtung und zur Abschaltung des Komparators (18) derart verknüpfbar ist, daß die Rückstellschaltung (26,62, 63) die beiden Zähler (10,20 und 30,40) zurückstellt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Zähler (10, 20; 30, 40) rückstellende Schaltung (26, 62, 63) ein Flipflop (60) aufweist, von dem im Setzzustand das Rückstellsignal an die Zähler (10, 20; 30, 40) abgebbar ist, und daß dieses Flipflop (60) von einem Weiterschaltimpuls in seinen anderen Zustand umschaltbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflanke des das Flipflop (60) umschaltenden Weiterschaltimpulses den zweiten Zähler (30,40) zur Zählung in Gang setzt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beteiligungsvorrichtung ein Mechanismus zum Senken und Abheben eines Magnetkopfes zur bzw. von der den Aufzeichnungsträger darstellenden Außenfläche der Magnetscheibe oder -trommel gehört.