DE2557521A1 - Stoss-messeinrichtung - Google Patents

Stoss-messeinrichtung

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DE2557521A1 DE19752557521 DE2557521A DE2557521A1 DE 2557521 A1 DE2557521 A1 DE 2557521A1 DE 19752557521 DE19752557521 DE 19752557521 DE 2557521 A DE2557521 A DE 2557521A DE 2557521 A1 DE2557521 A1 DE 2557521A1
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Description

Stoß-Meßeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung für Parameter von Stößen, insbesondere den Spitzenwert eines Stoßes mit einem Schutz gegen mechanische, z. B. bei einer Verschiebung von beweglichen Teilen einer Stoßmaschine auf Führungen sowie bei Zusammenstößen einer beweglichen Plattform mit der Grundplatte der Stoßmaschine nach dem Hauptstoß entstehende Störungen.
Es sind Stoß-Meßeinrichtungen bekannt (vgl. z. B. US-PS 3 286 253, Kl. 340-347, 1966), bei denen
530-(P64095/2)-HdSl
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ein Beschleunigungsgeber einen mechanischen Stoß in über einen Verstärker auf eine Meßeinheit für Parameter der Stöße kommende elektrische Impulse umwandelt. Diese Einrichtung mißt den Spitzenwert der Stöße.
Die bekannten Einrichtungen sind aber mit keiner Entstöranordnung versehen und messen den Spitzenwert nicht nur vom Nutzsignal, sondern auch von z. B. bei einer Verschiebung von beweglichen Teilen einer Stoßmaschine auf den Führungen sowie bei Zusammenstößen einer beweglichen Plattform mit der Grundplatte der Stoßmaschine nach dem Hauptstoß entstehenden Störungen. Hierbei werden die Genauigkeit und die Glaubwürdigkeit von Meßergebnissen des Spitzenwertes eines bei einem Zusammenstoß von Körpern oder bei einer Einwirkung auf einen Prüfling durch einen mechanischen Stoß mittels Stoßmaschine entstehenden Nutzstoßes herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoß-Meßeinrichtung zu schaffen, in der eine Entstöranordnung ermöglicht, den Stoßspitzenwert sehr genau zu messen, insbesondere eine Beeinflussung der Meßergebnisse durch Störungen zu beseitigen.
Diese Aufgabe wird bei einer Stoß-Meßeinrichtung mit einem einen mechanischen Stoß in elektrische Signale umwandelnden Beschleunigungsgeber und mit einem Verstärker, dessen Eingang mit dem Ausgang des Beschleunigungsgebers und dessen Ausgang an eine
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Stoßspitzenwert-Meßeinheit angeschlossen ist, erfindungsgemäß gelöst durch eine EntstöranOrdnung, die eine Zähldekade, deren Eingang an einen Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit angeschlossen ist, einen Umschalter, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Zähldekade gekoppelt sind, ein NAND-Glied, ein UND-Glied und ein Flip-Flop aufweist, wobei verbunden sind: die Ausgänge des Umschalters mit den Eingängen des NAND-Gliedes, dessen Ausgang mit einem Setzeingang des Flip-Flops vom UND-Glied ein Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops, ein anderer Eingang mit einer Umschreibschiene und der Ausgang mit dem Setzeingang von Speicherregistern, deren Informationseingänge mit den anderen Ausgängen der Stoßspitzenwert-Meßeinheit und deren Ausgänge mit einem Anzeigegerät.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung gewährleistet eine Stoßspitzenwert-Messung mit hohem Genauigkeitsgrad. Darüber hinaus gestattet die erfindungsgemäße Einrichtung, die z. B. durch die Verschiebung der beweglichen Teile der Stoßmaschine auf den Führungen sowie durch die Zusammenstöße der beweglichen Plattform mit der Grundplatte der Stoßmaschine nach dem Hauptstoß bedingten Störungen auszuschließen.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der Stoß-Meßeinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein genaueres Schaltbild der Entstöranordnung gemäß der Erfindung;
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Fig. 3 ein genaueres Schaltbild der Speicherregister und des Anzeigegeräts gemäß der Erfindung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Stoßspitzenwert-Meßeinheit gemäß der Erfindung;
Fig. 5 Signal-Zeit-Diagramme, die die Arbeitsweise der Entstoranordnung gemäß der Erfindung nach Fig. 2 erläutern.
Die Stoß-Meßeinrichtung enthält einen für sich bekannten piezoelektrischen Geber 1 (Fig. l) (vgl. z. B. V.S. Pellinier, Messung von Stoßbeschleunigungen, Verlag Standards, Moskau, 1975, S. 184 bis 190), der einen mechanischen Stoß in elektrische Signale umsetzt und über einen Verstärker 2 (a.a.O. S. 191 bis 204) an eine Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 angeschlossen ist.
Die Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 ist mit einer Entstöranordnung 4 verbunden.
Die Entstöranordnung 4 enthält eine Zähldekade 5, an deren Eingang ein Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit J5 angeschaltet ist, deren andere Ausgänge mit den Informationseingängen von Speicherregistern und 7 gekoppelt sind. Die Ausgänge der Speicherregister 6 und 7 sind mit einem Anzeigegerät 8 verbunden.
Der erste Ausgang 9, der zweite Ausgang 10 und der dritte Ausgang 11 der Zähldekade 5 sind mit den Eingängen eines Umschalters 12 verbunden, dessen Aus-
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gänge an die Eingänge eines NAND-Gliedes 13 gekoppelt sind. Der Ausgang des NAND-Gliedes 13 ist mit einem Eingang eines Flip-Flops 14 verbunden, dessen anderer Eingang mit einer Löschschiene 15 und mit der Zähldekade 5 gekoppelt ist. Der Ausgang des Flip-Flops ist mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 16 verbunden, dessen zweiter Eingang an eine Umschreibschiene 17 gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gliedes l6 ist mit den Setzeingängen der Speicherregister 6 und 7 verbunden.
Die Zähldekade 5 (Fig. 2) ist aus D-Flip-Flops l8, 19, 20, 21 und UND-Gliedern 22 und 23 aufgebaut. An den C-Eingang des D-Flip-Flops 18 ist der Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3» an den D-Eingang des D-Flip-Flops 18 dessen invertierender Ausgang, der C-Eingang des Flip-Flops 19 und der C-Eingang des D-Flip-Flops 21 gekoppelt. Der R-Eingang der D-Flip-Flops 18, 19, 20 und 21 ist mit der Löschschiene 15 verbunden. Der D-Eingang des D-Flip-Flops 19 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes 22 verbunden, an dessen einen Eingang der invertierende Ausgang des D-Flip-Flops 19 und der C-Eingang des D-Flip-Flops 20 angeschlossen sind. An den anderen Eingang des UND-Gliedes 22 ist der Ausgang des D-Flip-Flops 21 angeschaltet. Der D-Eingang des D-Flip-Flops 20 ist mit dessen invertierendem Ausgang, der Ausgang der D-Flip-Flops 19, 20 und 21 ist mit Kontakten 24, 25 bzw. 26 des Umschalters 12 verbunden. Die Ausgänge des Umschalters 12 sind mit den Eingängen des NAND-Gliedes 13 gekoppelt, dessen Ausgang mit dem C-Eingang des Flip-Flops verbunden ist. Der R-Eingang des Flip-Flops 14 ist
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mit der Löschschiene 15 gekoppelt. Der Ausgang des Flip-Flops l4 ist mit einem Eingang des UND-Gliedes l6 verbunden, dessen anderer Eingang mit der Umschreibschiene 17 gekoppelt ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 16 ist mit den Setzeingängen der Speicherregister 6, verbunden.
Die Speicherregister 6 und 7 (Fig. 3) sind ähnlich ausgeführt, und der Einfachheit halber ist die Prinzipschaltung nur des Speicherregisters 6 angegeben. Das Speieherregister 6 ist an die höchste Stelle 27 des Anzeigegeräts 8, das Speicherregister 7 an die niedrigste Stelle 28 des Anzeigegeräts 8 angeschlossen.
Das Speicherregister 6 ist aus D-Flip-Flops 29, 30, 31 und 32 aufgebaut. An die C-Eingänge der D-Flip-Flops 29, 30, 31 und 32 ist der Ausgang des UND-Gliedes 16 angeschlossen. An die D-Eingänge dieser D-Flip-Flops 29, 30, 31 und 32 sind die Ausgänge der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 angeschaltet.
Die höchste Stelle 27 des Anzeigegeräts 8 enthält NAND-Glieder 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, Transistoren 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53* 54, einen Widerstand 55 und eine Anzeigelampe 56 mit Belastungswiderständen 57· Der eine Ausgang des D-Flip-Flops 29 des Speicherregisters 6 ist mit dem ersten Eingang der NAND-Glieder 33, 34 der höchsten Stelle 27, der andere Ausgang des D-Flip-Flops 29 mit dem ersten Eingang der NAND-Glieder 35, 36, 37 verbunden. Der eine Ausgang des D-Flip-Flops 30 ist mit dem zweiten Eingang der NAND-Glieder 33 und 37
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sowie mit dem ersten Eingang des NAND-Gliedes 38 gekoppelt. Der andere Ausgang des D-Flip-Flops 30 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 35 und mit dem ersten Eingang des NAND-Gliedes 39 verbunden. Der eine Ausgang des D-Flip-Flops 31 ist mit dem dritten Eingang der NAND-Glieder 33, 35 > 42 verbunden. Dessen anderer Ausgang ist mit dem dritten Eingang des NAND-Gliedes 37 und mit dem zweiten Eingang der NAND-Glieder 38 und 39 zusammengeschaltet. Der Ausgang des D-Flip-Flops 32 ist mit dem dritten Eingang des NAND-Gliedes 39 verbunden. Der Ausgang des NAND-Gliedes 33 ist mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 4l, der Ausgang des NAND-Gliedes 35 ist mit dem zweiten Eingang der NAND-Glieder 36, 4l, 42, 43 verbunden. Der Ausgang des NAND-Gliedes 37 ist mit dem Eingang des NAND-Gliedes 45 und der Ausgang des NAND-Gliedes 39 mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 46 und mit dem Eingang des NAND-Gliedes 40 verbunden, dessen Ausgang an den zweiten Eingang des NAND-Gliedes 34 gekoppelt ist. Der Ausgang des NAND-Gliedes 34 ist mit dem ersten Eingang der NAND-Glieder 4l, 43 und 44 und der Ausgang des NAND-Gliedes 38 mit dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 44 verbunden. Der Ausgang der NAND-Glieder 4l, 45, 36, 42, 43, 44, 46 ist jeweils über einen Transistor 47, 48, 49, 51, 52, 53 bzw. 54 an die Anoden der Anzeigelampe mit den Belastungswiderständen 57 angeschlossen. Der Widerstand 55 ist an eine Speiseschiene 58 angekoppelt.
Die niedrigste Stelle 28 des Anzeigegeräts 8 ist analog zur höchsten Stelle 27 ausgeführt und der Einfachheit halber nicht angegeben.
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255752)
Die Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 wird zum Beispiel nach der in Fig. 4 dargestellten Blockschaltung ausgeführt. Die Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 weist einen Grob- und einen Fein-Vergleicher 59 bzw. 6θ, deren Eingänge mit dem Ausgang des Verstärkers 2 verbunden sind, einen an die Ausgänge der Vergleicher 59 und 60 angeschlossenen Zählimpuls-Generator 6l auf. Der eine Ausgang des Zählimpuls-Generators 6l ist mit dem Eingang einer Dekade 62 für die niedrigste Stelle und mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 63 verbunden, an dessen anderen Eingang der Ausgang der Dekade 62 für die niedrigste Stelle angeschlossen ist. Der Ausgang des ODER-Gliedes 63 ist mit dem Eingang einer Dekade 64 für die höchste Stelle verbunden. Der Eingang der Dekade 64 für die höchste Stelle ist mit dem Eingang der Zähldekade 5 gekoppelt.
Die einen Ausgänge der Dekaden 64 und 62 für die höchste bzw. niedrigste Stelle sind mit dem Eingang eines Decodierers 65 verbunden, dessen Ausgang mit den zweiten Eingängen des Grob- und Fein-Vergleichers 59 bzw. 60 verbunden sind. Die anderen Ausgänge der Dekaden 64 und für die höchste bzw. niedrigste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 sind mit den jeweiligen Eingängen der Speicherregister 6, 7 verbunden.
Es sind auch andere Ausführungen der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 möglich, wobei am Eingang der Dekade 64 für die höchste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinhelt 3 eine Folge von Impulsen oder Impulspaketen mit einer Information über den Spitzenwert von Nutzstoß und Störungen auftreten sollte.
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2557S2I
Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Stoß-Meßeinrichtung zeigt Fig. 5 Signal-Zeit-Diagramme.
Fig. 5 zeigt: Impulsfolge 66 am Eingang der Zähldekade 5 (Fig. 1), Impulse &J am ersten Ausgang 9 (Fig. l) der Zähldekade 5, Impulse 68 am zweiten Ausgang 10 der Zähldekade 5, Impulse 69 am dritten Ausgang der Zähldekade 5, Impulse 70, 71, 72j73, 7^, 75, 76 am Ausgang des NAND-Gliedes 1J> für sieben jeweilige Schutzpegel I, II, III, IV, V, VI, VII, einen Umschreibimpuls 77, einen Löschimpuls 78, einen Impuls 79 am Ausgang des Flip-Flops 14 für einen eingestellten Schutzpegel gleich drei (III), einen Impuls 80 am Ausgang des UND-Gliedes l6, der an den Speicherregistern 6, 7 eintrifft.
Die Stoß-Meßeinrichtung arbeitet wie folgt:
Vom Ausgang des auf einem (nicht gezeigten) Prüfling angeordneten Beschleunigungsgebers 1 (Fig. 1) kommt ein elektrisches Signal am Verstärker 2 an. Am Ausgang des Verstärkers 2 bildet sich ein Signal aus, dessen Form die des Stoßes nachahmt. Zusammen mit dem Nutzsignal werden am Ausgang des Verstärkers 2 Störungen darstellende elektrische Signale erzeugt, die aufgrund einer Prellung der Plattform der Stoßmaschine sowie bei Zusammenstößen der Grundplatte mit der Plattform der Stoßmaschine nach Beendigung des Stoßes entstehen. Diese Signale gelangen mit dem Nutzsignal auf den Eingang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit j5.
In der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 wird das auf den Grob- und Fein-Vergleicher 59 bzw. 60 (Fig. 4)
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auftreffende Eingangssignal mit einem am Ausgang des Decodierers 65 auftretenden Rückführungssignal verglichen. Das als Ergebnis des Vergleiches an den Ausgängen des Grob- und des Fein-Vergleichers 59 bzw.
60 auftretende Signal wird im Zählimpuls-Generator 6l in einen Zifferncode umgewandelt und in die Dekaden 62 und 64 für die niedrigste bzw. höchste Stelle eingeschrieben. Dieses Signal enthält Aussagen über den Spitzenwert des Stoßes und die den Stoßvorgang begleitenden Störungen.
In der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 3 wird die Dekade 64 für die höchste Stelle vom Zählimpuls-Generator
61 über das ODER-Glied 63 aufgefüllt. Das Signal vom Eingang der Dekade 64 für die höchste Stelle gelangt auf den Eingang der Zähldekade 5 (Fig. l)der Entstöranordnung 4. Die Signale von den Ausgängen der Dekaden 64 und 62 (Fig. 4) für die höchste bzw. niedrigste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit j5 treffen an den entsprechenden Eingängen der Speicherregister 6 und der Entstöranordnung 4 ein.
Die Folge der eine Information über den Spitzenwert des Stoßes und über den Störpegel tragenden Impulse 66 (Fig. 5) gelangt auf den Ausgang der Zähldekade 5 (Fig. 1) der Entstoranordnung 4 vom Eingang der Dekade 64 (Fig. 4) für die höchste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit 5.
Diese Information wird von der Z&hldekade 5 (Fig. l) in die Speicherregister 6, 7 umgeschrieben und gelangt auf das Anzeigegerät 8.
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Zur Eliminierung der Anzeige der Störimpulse bei der Stoß-Meßeinrichtung wird eine Umschreibung nur in dem Fall gestattet, wenn die Anzahl der am Eingang der Zähldekade 5 eingetroffenen Impulse einen vorher gewählten, in bezug auf die Dekade 64 (Fig. 4) für die höchste Stelle der Stoßspitzenwert-Meßeinheit J5 eingestellten Wert übersteigt.
Die Entstöranordnung 4 (Fig. 1) gestattet es, acht Störpegelwerte einzustellen, die mit 0, I, II, III, IV, V, VI, VII bezeichnet sind. Diese Störpegel werden mit Hilfe der Kontakte 24, 25 und 26 (Fig. 2) des Umschalters 12 eingestellt.
Die Ausgänge der Zähldekade 5 stellen invertierende Ausgänge der D-Flip-Flops l8, 19, 20 und 21 dar, aus denen die Zähldekade 5 aufgebaut ist. In Abhängigkeit davon, welche Kontakte 24, 25 und 26 des Umschalters 12 geschlossen sind, werden auf das NAND-Glied Signale 67, 68, 69 (Fig. 5) von einem beliebigen der drei Ausgänge der Zähldekade 5 (Fig. 2) gegeben. Die Werte der Schutzpegel in Abhängigkeit von den Zuständen der Kontakte 24, 25, 26 des Umschalters 12 sind in der Tabelle I aufgeführt.
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Tabelle I
Schutzpegelwert-Zustände der Kontakte 24, 25, 26 des Umschalters 12
B - offen, C - geschlossen
Kontakt 24 Kontakt 25 Kontakt 26
0 B B B
I C B B
II B C B
III C C B
IV B B C
V C B C
VI B C C
VII C C C
Am Ausgang des NAND-Gliedes I^ bilden sich in Abhängigkeit vom Zustand der Kontakte 24, 25, 26 Impulse 70, 71, 72, 73, 74, 75 und 76 (Fig. 5) aus. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, erscheint ein Impuls am Ausgang des NAND-Gliedes 13 erst nach dem Durchgang desjenigen Eingangsimpulses aus der Impulsfolge 66, der dem eingestellten Wert des Schutzpegels entspricht. Das Signal vom Ausgang des NAND-Gliedes 13 gelangt auf den C- bzw. Setzeingang des Flip-Flops 14 (Fig. 2), an dessen Ausgang ein positiver Impuls 79 erscheint. In Fig. 5 entspricht dieser Impuls dem Schutzpegel drei, der in der Tabelle I mit der Ziffer III bezeichnet ist. Hierbei werden am Ausgang des NAND-Gliedes 13 (Fig. 2) Impulse 72 (Fig. 5) gebildet.
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Der Impuls 79 vom Ausgang des Flip-Flops 14 (Fig. 2) gelangt auf einen der Eingänge des UND-Gliedes 16 und läßt einen Umschreibimpuls 77 (Fig· 5) von der (Jmschreibschiene 17 (Fig. 2) zum Ausgang des UND-Gliedes 16 (Fig. 2) durch, und ein Impuls 80 (Fig. 5) gelangt vom Ausgang des UND-Gliedes l6 (Fig. 2) auf die Speicherregister 6 und 7· Sämtliche Störimpulse, deren Spitzenwert unterhalb des eingestellten Schutzpegels liegt, der im vorliegenden Fall gleich drei ist, gelangen also nicht zu den Speicherregistern 6 und 7 (Fig. 3)· Die Signale von den Ausgängen der D-Flip-Flops der Speicherregister 6 und 7 (Fig. 3) treffen an der höchsten und niedrigsten Stelle 27 bzw. 28 des Anzeigegeräts 8 ein. Die Arbeit der höchsten und der niedrigsten Stelle 27 bzw. 28 ist für sich bekannt (vgl. z. B. L. M. Goldenberg, Digitale und Impulseinrichtungen, Verlag Nachrichtenwesen, Moskau, 1973, S. 462). Von den Kollektoren der Transistoren 47, 48, 49, 51, 52, 53 und 54 der höchsten Stelle 27 werden die Steuerspannungen den Anoden der Anzeigelampe 56 zugeführt. Der Transistor 50 und der Widerstand 55 dienen zur Invertierung des Signals vom Ausgang des NAND-Gliedes 42. Auf den Segmenten der Anzeigelampe 56 leuchtet eine Dezimalziffer, die einer im Speicherregister 6 der höchsten Stelle 27 des Anzeigegeräts 8 aufgezeichneten Information entspricht. Die Arbeit der niedrigsten Stelle 28 des Anzeigegeräts 8 erfolgt analog. Auf den Anzeigelarapen des Anzeigegeräts 8 leuchtet der Spitzenwert eines Stoßes auf. Nach der Messung des Spitzenwertes kommt am R-Eingang des Flip-Flops 14 (Fig. 2) und an den R-Eingängen der Flip-Flops l8, 19, 21 über die Löschschiene 15 ein Löschimpuls 78 (Fig. 5) an, der die Flip-Flops l4, 18, 19, 20 und 21 (Fig. 2) in den Ausgangszustand rücksetzt.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Stoß-Meßeinrichtung verringert den Meßfehler für den Spitzenwert des Stoßes erheblich durch Ausblenden von Störimpulsen aus dem Meßvorgang, erhöht die Güte der erhaltenen Ergebnisse bei der Prüfung von Erzeugnissen auf Schlagfestigkeit und hat eine Kostensenkung bei der Durchführung derartiger Prüfungen zur Folge.
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Claims (1)

  1. - 15 Patentanspruch
    Stoß-Meßeinrichtung, mit einem einen mechanischen Stoß in elektrische Signale umwandelnden Beschleunigungsgeber und mit einem Verstärker, dessen Eingang mit dem Ausgang des Beschleunigungsgebers und dessen Ausgang an eine Stoßspitzenwert-Meßeinheit angeschlossen ist,
    gekennzeichnet
    durch eine Entstöranordnung (4),
    die eine Zähldekade (5), deren Eingang an einen Ausgang der Stoßspitzenwert-Meßeinheit (j5) angeschlossen ist, einen Umschalter (12), dessen Eingänge mit den Ausgängen der Zähldekade (5) gekoppelt sind, ein NAND-Glied (13), ein UND-Glied (16) und ein Flip-Flop (14) aufweist,
    wobei verbunden sind:
    die Ausgänge des Umschalters (12) mit den Eingängen des NAND-Gliedes (13),
    dessen Ausgang mit einem Setzeingang des Flip-Flops (14),
    vom UND-Glied (16) ein Eingang mit dem Ausgang des Flip-Flops (I2O, ein anderer Eingang mit einer Umschreibschiene (17) und der Ausgang mit dem Setzeingang von Speicherregistern (6, 7),
    deren Informationseingänge mit den anderen Ausgängen der Stoßspitzenwert-Meßeinheit (3) und deren Ausgänge mit einem Anzeigegerät (8).
    609845/0244
DE2557521A 1974-12-19 1975-12-19 Stoß-Meßeinrichtung Expired DE2557521C3 (de)

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