DE2547885A1 - Elektronischer zaehler - Google Patents

Elektronischer zaehler

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DE2547885A1 DE19752547885 DE2547885A DE2547885A1 DE 2547885 A1 DE2547885 A1 DE 2547885A1 DE 19752547885 DE19752547885 DE 19752547885 DE 2547885 A DE2547885 A DE 2547885A DE 2547885 A1 DE2547885 A1 DE 2547885A1
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Description

I)R. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 22. Oktober 1975
Elektronischer Zähler
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Vor—/Rückwärts— zähler. Derartige Zähler werden in der Heß-, Steuerungs— und Regelungstechnik eingesetzt, um die in Form von Impulsen bzw. Impulsfolgen vorliegenden Meßwerte zu erfassen. Zur Steuerung derartiger Zählschaltungen ist es bereits bekannt, zwei zueinander phasenversetzte Impulsfolgen über eine Richtungsdiskriminatorschaltung auszuwerten. Außer dem Riehtungsdiskriminator und der Zählschaltung ist üblicherweise noch eine sog. Vorzeichenstufe vorgesehen. Diese dient zum Setzen des Vorzeichens und zum Tauschen der Zählrichtung. Der Riehtungsdiskriminator leitet aus den beiden zueinander phasenversetzten Signalen die Zähl— richtung ab. Bekannte Richtungsdiskriminatoren enthalten Differenzierstufen oder mpnostabile MuIt!vibratoren, bistabile Multivibratoren und logische Verknüpfungsglieder. Eine bestimmte Bewegungsrichtung wird dabei dadurch festgestellt, daß den Gattern in bestimmter Zuordnung die am Eingang anstehenden Impulsfolgen sowie deren zeitliche Änderung zugeführt sind. Die Vorzeichenstufe im Zähler besteht üblicherweise aus einem bistabilen Multivibrator und logischen Verknüpfungsgliedern. Bekannte elektronische Vor—/Rückwährtszähler benötigen also eine Vielzahl elektronischer Bauelemente. Dies ergibt einen großen Schaltungs—, Bestückungs— und Platzaufwand. Neben integrierten Schaltungen sind für die vorgenannten Differenzierstufen bzw. monostabilen Multivibratoren auch noch diskrete Bau—
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elemente (Kondensatoren und Widerstände) notwendig. Bei elektronischen Zählern mit einer Schaltung zur Änderung der Zählrichtung, einer Schaltung zur Erzeugung von Fehlersignalen, der Möglichkeit zum Setzen des Zählers, der Möglichkeit zum Start-Stop-Betrieb, einer Vervielfachung sschaltung, mittels der die vom Meßwertgeber erzeugten Signale einfach, doppelt oder vierfach ausgewertet werden, erhöht sich der Schaltungsaufwand noch beträchtlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, mit besonders einfachen Mitteln die vorgenannten Nachteile zu beheben und einen elektronischen Vor—/Rückwärtszähler zu schaffen, der nur wenig elektronische Bausteine besitzt und sich durch eine besonders kleine, kompakte Bauform auszeichnet. Außerdem soll dieser Vor—/Rückwärtszähler fertigungstechnisch einfach und preiswert herstellbar sein, eine hohe Zählfrequenz ermöglichen und dabei störsicher arbeiten. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen.
In der Zeichnung sind schematisch Ausführungsbei— spiele der Erfindung dargestellt. .
Es zeigt
Figur 1 einen Zähler nach der Erfindung,
Figur 2 ein Impulsdiagramm zu Figur 1,
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bei inkrementalen Längen— und Winkelmeßsystemen werden Impulse, deren Anzahl ein Maß für die lineare Verschiebung oder den Drehwinkel darstellt, mittels eines elektronischen Vor-/Rückwärtszählers gezählt. Der Meßwert wird dabei in Ziffern angezeigt.
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Die Figur 1 zeigt einen Zähler nach der Erfindung, der von zwei von einem Meßwertgeber erzeugten , zueinander phasenversetzten Rechtecksignalen S^ und S2 angesteuert wird. Als Richtungsdiskriminator ist bei diesem Zähler erfindungsgemäß ein Festwertspeicher F eingesetzt. Festwertspeicher sind bekannte elektronische Bausteine, bei denen die Information z.B. bei der Herstellung fest einprogrammiert wird. Ein festwertspeicher hat also in jeder Adresse ein festes Datenmuster gespeichert, das sich nicht ohne weiteres ändern läßt. Derartige Festwertspeicher sind als ROM—Bausteine (Bead Only Memory) oder PROM—Bausteine (Programmable Read Only Memory) bekannt geworden. Der Festwertspeicher F ist so programmiert, daß den auftretenden Signalkombina— tionen an den Adresseingängen die verlangten Ausgangs— zustände zugeordnet sind. Als Festwertspeicher kann beim Zähler nach der Erfindung ein handelsüblicher elektrisch oder maskenprogrammierbarer Festwertspeicher (ROM, PROM) eingesetzt werden.
An zwei Adresseingänge AQ und Ap des Festwertspeichers F sind die zueinander phasenversetzten Rechtecksignale S^/So angelegt. Zur Erkennung der Signalsprünge sind zu jedem der Signale 8^/S2 auch noch zeitlich verzögerte Signale Sx.1/ Sp1 an den Adresseingängen Ax. und A2. angelegt. Die zeitliche Versetzung erfolgt bei asynchroner Anwendung durch eine Verzögerung, bei synchroner getakteter Anwendung durch Versetzung der Eingangssignale S./Sp um eine Taktbreite mittels bistabilem Multivibrator (z.B. Flip-Flop, Schieberegister). Mit V^ und V2 sind in Figur 1 Verzögerungsstufen bezeichnet. Über den
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Adresseingang A^ kann in Figur 1 von der Bedienungsperson eine Änderung der »Zählrichtung herbeigeführt werden. Dies wird durch ein Signal J.am Adressein— gang A^ bewirkt.
Am Adresseingang Aq und Ap des Festwertspeichers F liegen, wie aus Figur 2 hervorgeht, zwei um 90 zueinander phasenversetzte Rechtecksignale S^/Sp an. Bei Vorwärtsbewegung des zu messenden Objektes ist das Signal S. dem Signal S2 voreilend, bei Rückwärtsbewegung ist das Signal SA dem Signal So nacheilend. Der Festwertspeicher F, der erfindungsgemäß den Richtungsdiskriminator verkörpert, ist so programmiert, daß bei Vorwärtsbewegung am Ausgang 0Q, 0. und Oo "Vorwärtsimpulse" Jy, bei Rückwärtsbewegung am Ausgang 0,, O. und O1- "Rückwärtsimpulse" J-p auftreten. Die Impulse Jy gelangen über den "Vorwärtseingang" Ey, die Impulse JR über den "Rückwärtseingang" E^ an die Zähl— stufe Z. Die Zähistufe Z Jbewirkt eine Zählung der Impulse Jy/J^ und Anzeige des Meßergebnisses. Die vor— beschriebenen Zuordnungen sind im Ausführungsbeispiel bei einem logisch 0—Signal J am Adresseingang A^ erfüllt. Der Festwertspeicher F ist so programmiert, daß beim Wechsel von logisch O auf logisch 1 am Adressein— gang A^ diese Zuordnungen umgekehrt werden. In diesem Falle entstehen bei voreilendem Signal Sx. "Rückwärts— impulse" JR, bei nacheilendem Signal Sx, entstehen "Vorwärtsimpulse" Jy am entsprechenden Ausgang des Festwertspeichers F.
Eine zeitliche Änderung der Eingangssignale S^/Sp bzw. der Signalsprung wird durch unterschiedliche logische Pegel zwischen dem direkten, am Adresseingang AQ und A
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anstehenden Signal S^/S^ und dem hierzu zeitlich versetzten, am Adresseingang A^ und A, anstehenden Signal S-1'/Sp' erkannt. Bei einem Sprung im Signal S^/^ von logisch 0 nach logisch 1 liegt am direkten Adress— eingang Α~/Αρ eine logische Ί und am Adresseingang A^/A^ eine logische 0 an. Nach Ablauf der durch die Verzöge— rungsstufen V. und Vp vorgegebenen Verzögerungszeit t haben die Signale S^/S ' bzw. Sp/Sp' wieder gleiche logische Pegel, im vorbeschriebenen Fall den Pegel logisch 1. Eine fehlerhafte Eingai-gsbedingung der Signale S., S-1', Sp? Sp' wäre dann gegeben, wenn sich die Verzögerungszeiten überschneiden. Dies könnte bei zu geringem Phasenversatz der Signale' S^/^ auftreten. Der Festwertspeicher 1 dient aber erfindungs— gemäß auch zur Fehlerkontrolle. Er ist so programmiert, daß bei fehlerhaften Eingangsbedingungen der Signale S-, S^,1, S2> Sp' ar seinem Ausgang 0--, ein Fehlersignal auftritt, das in nicht gezeigter Weise eine Warneinrichtung betätigt.
Der Festwertspeicher F dient nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch zur Vielfachauswertung, bei der die z.B. von einem inkrementalen Meßsy3tem gelieferten, um 90° phasenverschobenen Rechteck— signale S^/S- einfach, doppelt oder vierfach ausgewertet werden. Der Festwertspeicher F ist dabei so programmiert, daß an seinen Ausgängen Oq, CL, O^ bzw» Cu, CL, O1- die jeweils gewünschte Impulsver— vielfachung (1—fach, 2—fach oder 4—fach) bewirkt ist. In Figur Λ beispielsweise erfolgt am Ausgang 0? eine 4—fach—Auswertung, bei der bekanntlich sämtliche Signalsprünge der Rechtecksignale S^/Sp gezählt werden. Die Einstellung der jeweils gewünschten Auswertung kann durch entsprechendes Anlegen einer Drahtbrücke D zwischen
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den Ausgängen Oq, Ox., Op bzw. 0,, O^, O1- und den Eingängen Ey und Eß der Zählstufe Z eingestellt werden.
Der Festwertspeicher F kann — falls der Anwendungsfall dies erfordert — so programmiert sein, daß dieser auch eine Steuerung z.B. der Zählerfunktionen "Setzen des Zählervorzeichens", "Start-Stop—Betrieb" usw. bewirkt. Die Programmierung des Festwertspeichers F erfolgt generell so, daß den auftretenden Signalkombinationen an den Adresseingängen (z.B. Aq, A^, A2> A^, A^, in Figur 1) die erforderlichen Ausgangszustände, die durch entsprechendes Programmieren der Speicherplätze festgelegt sind, zugeordnet werden. Bei Ein— gangskombinationen, die nicht auftreten dürfen, sind in die entsprechenden Speicherplätze der Baueinheit F Informationen für Fehler eingeschrieben.
Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausbaustufe eines Zählers nach der Erfindung. Der Festwertspeicher F ist hierbei nicht nur Ricfetungsdiskriminator, sondern er verkörpert auch die Vorzeichenstufe, wie sie bei Zählern üblich ist. Der Festwertspeicher F ist dabei so programmiert, daß eine vorzeichenrichtige Zähl— weise ermöglicht ist. Zur Verwirklichung der Vor— zeichenstufe sind noch ein bistabiler Multivibrator M sowie zwei UND-Gatter G./G^ vorgesehen. An die Eingänge der UND-Gatter G^/Ov, ist der Ausgang A der Zählstufe Z gelegt. Am Ausgang A tritt nur dann eine Änderung des Signalpegels 8Uf, wenn alle Dekaden der Zählstufe Z "Null" durchlaufen. An die anderen Eingänge der UND-Gatter G^/G^ ist der Ausgang Og und Or7 des Festwertspeichers F gelegt. Am Ausgang 0,- treten "Vorwärtsimpulse", am Ausgang Or7
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"Rückwärtsimpulse" auf, die nur von der Bewegungsrichtung des zu messenden Objektes abhängig sind. Dies ist durch eine entsprechende Programmierung des Festwertspeichers F möglich. Der Ausgang K des bistabilen Multivibrators M, über den die Vor— Zeicheninformation erfolgt, ist an den Eingang A^ des Festwertspeichers F gelegt.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, bei einem elektronischen Vor—/Rückwärtszähler Festwertspeicher (ROM, PROM) anzuwenden, ergeben sich folgende wesentliche Vorteile:
1. wenig elektronische Bausteine.
2. kleine, kompakte Bauform, die eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit gestattet,
3· fertigungstechnisch einfache und preiswerte Herstellung des Zählers möglich,
4. geringe Störanfälligkeit, 5· hohe Zählfrequenz»
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungs— beispiele beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch Abwandlungen denkbar. So ist es z.B. möglich. Festwertspeicher mit einer vom Ausführungsbeispiel abweichenden, größeren Anzahl von Adresseingängen und Speicherausgängen vorzusehen, um noch mehr Zählerfunktionen über diesen steuern zu können.
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Claims (8)

DR. JOHANNES HEIDENHAIN GMBH 22· Oktober 1975 Patentansprüche
1.) Elektronischer Vor—/Rückwärtszähler, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Festwertspeicher (F) eingesetzt ist.
(2.)/ Elektronischer Vor-ZRückwärtszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Richtungsdiskriminator und/oder Vorzeichenstufe ein Festwertspeicher (F) eingesetzt ist.
3.) Elektronischer Vor—/Rückwärtszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlerkontrolle an den von einem Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten elektrischen Signalen (S^/Sp) mittels eines Festwertspeichers (F) bewirkt ist.
4.) Elektronischer Vor-/Rückwärtszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Festwertspeicher (F) zur an sich bekannten Mehrfachauswertung (z.B. 1—fach—, 2—fach— oder 4—fach—Auswertung) der von einem Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten elektrischen Signale (S./Sp) eingesetzt ist.
5·) Elektronischer Vor—/Rückwärtszähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Festwertspeichers (F) aur Steuerung insbes. der Zähler— funktionen:
a) Änderung der Zählrichtung,
b) Auswertungs-Omschaltung,
c) Setzen des Zähler—Vorzeichens,
d) Start—Stop-Betrieb des Zählers.
OWIGtNAL
6.) Elektronischer Vor-ZRückwärtszähler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an Ein — gänge (Aq bzw. A^) des programmierten Festwertspeichers (F) die von einem Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten elektrischen Signale (S^/^ angelegt sind und daß ferner zur Erkennung von Sprüngen an den vorgenannten Signalen (S^A^) noch zusätzliche elektrische Signale (S^VS2') erzeugt sind, die zu den direkt vom Meßwertgeber stammenden Signalen (S^/Sg) jeweils geringfügig phasenversetzt und an weitere Eingänge (A. bzw. A^) des Festwertspeichers (F) gelegt sind.
7·) Elektronischer Vor—/Rückwärtszähler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus den vom Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten elektrischen Signalen (S./Sp) mittels Verzögerungsstufen (v^/Vp) weitere elektrische Signale (S '/Sp1) abgeleitet sind.
8.) Elektronischer Vor—/Rückwärts zähl er nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aus den vom Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten elektrischen Signalen mittels eines bistabilen Multivibrators weitere elektrische Signale abgeleitet sind, deren zeitliche Versetzung zu den direkt vom Meßwertgeber stammenden Signalen vorzugsweise eine Takt— Impulsbreite beträgt.
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DE2607377A1 (de) * 1976-02-24 1977-08-25 Vdo Schindling Elektronische zaehleinrichtung

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