DE2617936A1

DE2617936A1 - Einrichtung zum zaehlen elektrischer impulse

Info

Publication number: DE2617936A1
Application number: DE19762617936
Authority: DE
Inventors: Colin Kenward Marshall; John Edward Rowland
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1975-05-01
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1976-11-11
Also published as: GB1541828A

Description

Elliott Brothers (London) Limited

FR 76/9

Kn/wö 13. April 1976

"Einrichtung zum Zählen elektrischer Impulse"

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zählen elektrischer Impulse wechselnder Polarität.

Erfindungsgemäß ist ein Magnetrotor mit gleichmäßig auf den Umfang verteilten Polen abwechselnder Polarität und ein von den zu zählenden Impulsen angesteuerter Elektromagnet mit einem den Polen des Rotors gegenüberliegenden Pol, der seine Polarität mit den eingehenden, den Rotor jeweils um einen Pol weiterdrehenden Impulsen ändert, vorgesehen. Der Elektromagnet weist zwei gegensätzliche Polarität annehmende Polschuhe auf, die in der Polarität entsprechenden Polen des Magnetrotors gegenüberstehen. Die Pole des Elektromagneten können benachbarten Polen des
Magnetrotors gegenüberstehen, sie können aber auch über mehrere Pole des Magnetrotors versetzt angeordnet sein, wobei sie in letzterem Fall mit abgeschrägten einen sich erweiternden Luftspalt zum Magnetrotor bildenden Teilen in den Bereich des in Gegendrehrichtung liegenden Nachbar-

609846/0317

ORiGfNAL INSPECTED

FH 76/9 J.

poles ragen. Der Magnetrotor ist mit einer dem verwendeten numerischen System entsprechenden Polzahl, insbesondere zehn Polen, bei Anwendung des dekadischen Systems versehen. Es sind Mittel vorgesehen, die bei einer Vollumdrehung des Magnetrotors ein als Eingangssignal für eine Zähleinrichtung der nächst höheren Ordnung dienendes Ausgangssignal erzeugen. Die Abgabe des Ausgangssignales erfolgt über eine lichtelektrische Anordnung, die aus einer außerhalb des Magnetrotors vorgesehenen Lichtquelle und einem Empfänger sowie einem lichtlenkenden an einem Pol des Magnetrotors angebrachten Element besteht. Der Magnetrotor ist von einem nicht magnetischen Ring umfaßt, der entsprechend der Polverteilung mit den Ziffern des verwendeten Systems versehen ist. Die vom Magnetrotor gelieferten Ausgangssignale wirken auf einen Schaltkreis, der zur Erzeugung von in der Polarität wechselnden Impulsen dient.

Anhand der Zeichnung sei die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Pig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer dekadischen Zähleinrichtung, während in

Fig. 2 ein Schnitt gemäß der Linie II~II nach Fig. 1 wiedergegeben ist. In

Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie IH-III nach Fig. dargestellt.

Fig. 4 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Variation der Anordnung nach Fig. 1.

Die Zähleinrichtung nach Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Magnetrotor Λ, der über Kugellager 2 auf einer Welle 3 drehbar angebracht ist. Die Welle 3 ist in einer Platte 4-

609846/0317 original inspected

26Ί7936

76/9 3

befestigt. Der Magnetrotor besteht aus einem zylindrischen Dauermagneten 5 mit einer zentralen Bohrung 6, durch die die Welle 3 hindurchragt. An den Stirnflächen 7 und 8, die den Nord- und Südpol des Dauermagneten 5 bilden, sind Polstücke 9 und 10 aus magnetischem Material befestigt. Das Polstück 9 grenzt mit einem Stirnteil 11 an die Stirnfläche 7 des Dauermagneten 5 an. Von ihm gehen fünf Arme aus, deren Enden in axialer Richtung parallel zur Achse verlaufen und Pole 13 bilden. Das Polstück 10 ist ähnlich dem Polstück 9 ausgebildet und hat ein Stirnteil 14, das an die Stirnfläche 8 des Dauermagneten angrenzt. "Von diesem Stirnteil gehen fünf Arme 15 aus, deren Endstücke in axialer Richtung verlaufen und die Pole 16 bilden. Die Polstücke und 10, die mit den Armen 12 bzw. 15 ineinandergreifen, sind am Magneten 5 so befestigt, daß sich am Umfang des Magnetrotors ETordpole 13 mit Südpolen 16.abwechseln. Die Pole werden von einem Ring 17 aus unmagnetischem Material umfaßt, auf dem die Ziffern 1 bis 9 und 0 aufgedruckt sind. Die Ziffern werden durch ein Fenster 18 in einer Leiterplatte -19, die an der Platte 4 befestigt ist, angezeigt.

An der Platte 4 ist ferner ein im wesentlichen U-förmiger Elektromagnet 20 befestigt, der zwei Schenkel 21 und 22 aufweist, die der Krümmung des Ringes 17 entsprechend ausgebildete kurvenförmige Pole 23 und 24 besitzen. Die Pole und 24 sind im Abstand der Pole 13 und 16 des Magnetrotors angeordnet und arbeiten mit diesem zusammen. Die Pole 13 und 16 des Magnetrotors werden in Stellungen gehalten, in denen sie ein wenig gegenüber den Polen 23 "und 24 des Elektromagneten 20 verschoben sind. Der Magnetrotor wird durch eine federverspannte Klinke 25 arretiert, die so angeordnet ist, daß sie mit einer Reihe von Halterungen 27

609846/031?

EH 76/9 *

zusammenwirkt, die sich auf einem Kreis auf dem Polstück ■befinden. Der Schenkel 21 des Elektromagneten trägt eine Spule 28, die mit den zu zählenden Impulsen beaufschlagt wird.

Auf einem der Arme 15» vorzugsweise dem der Ziffer 0 zugeordneten, ist ein durchsichtiges Prisma 29 angebracht, das mit einer Lichtquelle 30 und einem Lichtempfänger 31 zusammenarbeitet. Lichtquelle und Lichtempfänger befinden sich auf der gedruckten Leiterplatte 19· Die Lichtquelle 30 ist ständig in Betrieb, so daß das Licht von dem Empfänger 31 empfangen wird, wenn das Prisma 29 in der in Pig. 1 dargestellten Stellung ist.

Die beschriebene dekadische Zähleinrichtung ist zum Zählen einer Reihe von Impulsen mit wechselnder Polarität geeignet. Es sei angenommen, daß der Magnetrotor in der in Pig. gezeigten Lage mit einem Südpol 16, dem Pol 23 und einem Nordpol 13 cLern Pol 24 gegenübersteht. Durch den Versatz der Pole des Magnetrotors gegenüber den Polen des Elektromagneten ergibt sich ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn, das durch die federverspannte Klinke 25, die mit den Halterungen 27 des Polstückes 9 zusammenarbeitet, gehalten wird. Wird in die Spule 28 des Elektromagneten ein Impuls mit einer Polarität eingegeben, die den Pol 23 zum Südpol und den Pol 24 zum Nordpol macht, so stößt der Pol 23 den gegenüberliegenden Pol 16 und der Pol 24 den gegenüberliegenden Pol 13 ab, wodurch sich der Magnetrotor im Uhrzeigersinn bewegt. Die Drehung des Magnetrotors bewirkt nun, daß der Pol 23 jetzt den Pol 13 und der Pol 24 den Pol 16 anzieht, wodurch eine weitere Drehung des Magnetrotors im Uhrzeigersinn hervorgerufen wird. Das Trägheits-

609846/03 ι

moment des Magnetrotors bewirkt, daß er über eine Lage, in der die Pole 13 und 16 den Polen 23 und 24 gegenüberstehen, so weit hinausbewegt wird, bis die Klinke 25 in die nächste Halterung 27 eingreift. Der Magnetrotor wird in dieser Lage festgehalten. Die durch das Fenster 18 sichtbare Anzeige ist um eine Einheit erhöht.

Der nächste auf die Spule 28 treffende Impuls ist von entgegengesetzter Polarität, so daß der Pol 23 Nordpol und der Pol 24 Südpol wird. Der Pol 23 stößt nunmehr den gegenüberliegenden Pol 13 und Pol 24 den gegenüberliegenden Pol 16 ab, so daß der Magnetrotor sich weiter im Uhrzeigersinn dreht. Im weiteren Verlauf der Drehbewegung zieht der Pol 23 den Pol 16 und der Pol 24 den Pol 13 an, so daß der Antrieb aufrechterhalten wird, bis sich die Pole gegenüberstehen und der Magnetrotor infolge Trägheitsmomentes über diese Stellung hinaus bis in die nächste Raststellung geht.

Es ist ersichtlich, daß zwei Impulse mit entgegengesetzter Polarität den Magnetrotor um 72 ° im Uhrzeigersinn drehen und daß eine Reihe von 10 Impulsen, die sich in ihrer Polarität abwechseln, eine Vollumdrehung des Magnetrotors hervorrufen, so daß er nach dem 10. Impuls wieder die in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage wird das Licht der Lichtquelle 30 im Prisma 29 so abgelenkt, daß es auf den Lichtempfänger 31 fällt und dadurch ein Ausgangssignal erzeugt. Es wird somit jedes Mal nach dem 10. Impuls ein Ausgangssignal abgegeben, von dem ein Eingangssignal für eine Zähleinrichtung zum Zählen der nächst höheren Dekade abgeleitet werden kann. Hierfür ist die gedruckte Schaltung 19

6 -

809846/0311

FR 76/9

vorgesehen, die einen elektrischen Schaltkreis enthält, der in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Lichtempfängers 31 eine Reihe von Impulsen erzeugt, die sich in ihrer Polarität ändern. In einer nachgeschalteten Zehner-Zähleinrichtung kann eine der durch die Lichtquelle 30, das Prisma 29, den Lichtempfänger 31 und die Schaltung gebildeten Anordnung entsprechende Anordnung vorgesehen sein, um wiederum eine Reihe von Impulsen mit unterschiedlicher Polarität zu erzeugen, die dann in eine Zähleinrichtung für die Hunderter eingegeben werden kann. Die aus Lichtquellen 30, Prismen 29 und Lichtempfängern 31 bestehenden Anordnungen können auch zur Nullstellung einer Zähleinrichtung mit mehreren Dekaden benutzt werden, wenn jeder Magnetrotor so lange schrittweise zurückgestellt wird, bis ein Ausgangssignal am zugeordneten Lichtempfänger 31 erzeugt wird.

Die Anordnung kann auch so ausgebildet sein, daß Eingangsimpulse der gleichen Polarität oder Zufallspolaritäten gezählt werden können. Es ist dann ein Schaltkreis erforderlich, der auf derartige Eingangssignale Impulse mit unterschiedlicher Polarität erzeugt, die dann auf die Erregerwicklung 28 des Elektromagneten 20 gegeben werden.

In der in Fig. 4- dargestellten Zähleinrichtung ist der Magnetrotor ähnlich wie bei der Ausführung nach den Pig. Λ bis 3 ausgebildet. Im Gegensatz zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hat der Elektromagnet zwei Arme 32 und 33 in. modifizierter Ausführung. Der Arm endet in einem Pol 3²S von dem ein Teil 35 parallel zum Pol 16 des Polstückes 10 ist und gegenüber diesem nur einen relativ schmalen Luftspalt 36 hat. Ein zweiter abgeschrägter

609846/031?

FH 76/9 ^ - *r-

Teil 37 ergibt einen Luftspalt 38, der in seiner Weite im entgegengesetzten Uhrzeigersinn zunimmt. Der zweite schräge Teil 37 endet etwa in der Mitte des Poles 13· Ib. ähnlicher Art und Weise endet der Arm 33 in einem Pol 39 ait e-Teil 40, der parallel zum Pol 13 ist und mit diesem nur einen relativ schmalen Luftspalt 4-1 bildet. Ein zweiter abgeschrägter Teil'/2ergibt einen Luftspalt 4-3, der in seiner Weite entgegen dem Uhrzeigersinn größer wird. Der zweite abgeschrägte Teil endet etwa in der Mitte des gegenüberliegenden Poles 16.

Wenn die Erregerwicklung 28 des Elektromagneten 20 stromlos ist, wird der Magnetrotor in der in Fig. 4 gezeigten Stellung stehen, in der ein Pol 13 dem Teil 4-0 des Poles 39 und ein Pol 16 dem Teil 35 des Poles 34- dicht gegenüberliegen. Eine Arretierung des Magnetrotors, wie bei der Ausführung nach Fig. 1 bis 3» ist nicht erforderlich.

Es sei angenommen, daß sich der Magnetrotor 1 in der Darstellung nach Fig. 4· mit einem Nordpol 13 gegenüber dem Teil 4-0 und mit einem Südpol 16 gegenüber dem Teil 35 befindet. Gelangt nun auf die Erregerwicklung 28 ein Impuls mit einer Polarität, die den Pol 39 zum Nordpol und den Pol 34- zum Südpol macht, so wird der Pol 39 den Pol 13 und der Pol 34- den Pol 16 abstoßen, d. h. der Magnetrotor wird im Uhrzeigersinn bewegt. Bei der Drehbewegung gelangen dann der Südpol 16 in den Bereich des Poles 39 "und der Nordpol 13 in den Bereich des Poles 3²N so daß die Anziehung dieser Pole die Drehbewegung des Magnetrotors in demselben Drehsinn aufrechterhält, bis er schließlich in einer Stellung zur Ruhe kommt, in der der Pol 16 dem Teil 40 und der Pol 13 dem Teil 35 gegenüberstehen. Der eingegebene Impuls

609 8 46/0317

FH 76/9 --8T-

erzeugt somit eine Drehbewegung des Magnetrotors im Uhrzeigersinn TJHi 36 . Ein weiterer Impuls entgegengesetzter Polarität zum ersten wird eine weitere Drehung um 36° erzeugen, so daß eine Reihe von 10 Impulsen, die in ihrer Polarität wechseln, eine volle Umdrehung des Magnetrotors im Uhrzeigersinn hervorrufen.

Anstelle der beschriebenen dekadischen Zähleinrichtungen läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung auch für Zähleinrichtungen, die auf irgendeinem anderen numerischen System aufgebaut sind, verwenden. Voraussetzung ist lediglich, daß die Basis eine gerade ganze Zahl größer als 1 ist. Darüber hinaus kann die Zähleinrichtung auch als Rückwärts zähler von einem voreingestellten Wert verwendet werden.

8 Seiten Beschreibung

9 Patentansprüche

609846/031?

Claims

Elliott Brothers (London) Limited

E¹H 76/9

Kn/wö 13. April 1976

Patentansprüche;

/1.ιEinrichtung zum Zählen elektrischer Impulse wechselnder Polarität, gekennzeichnet durch einen Magnetrotor (1) mit gleichmäßig auf den Umfang verteilten Polen (13, 16) abwechselnder Polarität und einem von den zu zählenden Impulsen angesteuerten Elektromagneten (20) mit einem den Polen des Rotors gegenüberliegenden Pol (23, 24 bzw. 35, 40), der seine Polarität mit den eingehenden, den Rotor jeweils um einen Pol weiterdrehenden Impulsen ändert.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (20) zwei gegensätzliche Polarität annehmende Polschuhe (23, 24) aufweist, die in der Polarität entsprechenden Polen (13, 16) des Magnetrotors (1) gegenüberstehen.
3- Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (23, 24) des Elektromagneten mit benachbarten Polen (13, 16) des Magnetrotors (1) gegenüberstehen.

- 10 -

609846/0317

FH 76/9
4-. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe (35, 4-0) des Elektromagneten über mehreren Polen (13_? 16) des Magnetrotors (1) versetzt angeordnet sind und mit abgeschrägten, einen sich erweiternden Luftspalt zum Magnetrotor bildenden Teilen (37, 4-2) in den Bereich des in Gegendrehrichtung liegenden Nachbarpoles ragen.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetrotor (1) mit einer dem verwendeten numerischen System entsprechenden Polzahl, insbesondere zehn Polen bei Anwendung des dekadischen Systems, versehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die bei der Vollumdrehung des Magnetrotors einen als Eingangssignal für eine Zähleinrichtung der nächst höheren Ordnung dienendes Ausgangssignal erzeugen.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe des Ausgangssignales über eine lichtelektrische Anordnung erfolgt, die aus einer außerhalb des Magnetrotors vorgesehenen Lichtquelle (30) und einem Empfänger (31) sowie einem lichtlenkenden an einem Pol des Magnetrotors angebrachten Element (29) besteht.
8. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetrotor (1) von einem nicht magnetischen Ring (17) umfaßt wird, der entsprechend der Polverteilung mit den Ziffern des verwendeten Systems versehen ist.

- 11 -

809846/031

26Ί7936 m 76/9
9. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale auf einen Schaltkreis wirken, der zur Erzeugung von in der Polarität wechselnden Impulsen dient.

609846/Q317

Jit

Leerseite