DE2625686B1

DE2625686B1 - Schaltungsanordnung zum feststellen der drehbewegung, drehzahl und drehrichtung eines sich drehenden körpers

Info

Publication number: DE2625686B1
Application number: DE19762625686
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Fabris; Peter Wentzel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1976-06-08
Publication date: 1977-11-17
Also published as: DE2625686C2

Description

Wenn mit der Schaltungsanordnung nicht nur festgestellt werden soll, ob der Körper eine bestimmte Drehzahl (z. B. die Nenn-Drehzahl) hat, oder ob er eine gewisse in der Nähe der Nenn-Drehzahl liegende Schwelle unterschreitet, sondern wenn festgestellt werden soll, ob die Drehzahl des Körpers innerhalb eines gewissen Drehzahlbereiches liegt, so kann dies durch eine geringfügige Ergänzung der erfindungsge- mäßen Schaltungsanordnung erreicht werden, und zwar dadurch, daß der Ausgang des ersten Komparators über eine erste monostabile Kippstufe mit auf die Obergrenze des Drehzahlbereiches abgestimmter Laufzeit mit einer ersten bistabilen Kippstufe und über eine zweite monostabile Kippstufe mit auf die Untergrenze des Drehzahlbereiches abgestimmter Laufzeit mit einer zweiten bistabilen Kippstufe verbunden ist, deren zweite Eingänge mit dem Ausgang des zweiten Komparators und deren Ausgänge mit den beiden Eingängen einer NAND-Schaltung verbunden sind.
Die Zeichnungen zeigen in Fig 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, in den Fig2, 3 und 4 Impulsdiagramme für verschiedene Betriebszustände und in F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel für eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Feststellen ob die Drehzahl eines Körpers innerhalb eines Drehzahlbereiches liegt.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist der Reihenschaltung der beiden Feldplatten 2 bzw. 3 eines Feldplattendifferentialfühlers 1 eine Reihenschaltung aus drei Widerständen 4, 5, 6 parallel geschaltet.
Zwischen die gegenseitigen Verbindungspunkte der drei Widerstände (4, 5 bzw. 5, 6) einerseits und den Verbindungspunkt der beiden Feldplatten 2, 3 andererseits sind zwei Komparatoren 7 bzw. 8 angeschlossen.
Zum Feststellen einer Drehbewegung eines sich drehenden Körpers, der hier der Übersicht halber nicht dargestellt ist, ist der Ausgang des Komparators 7 mit einer wiedertriggerbaren monostabilen Kippstufe 9 mit im Vergleich zur Umlaufzeit des sich drehenden Körpers sehr großer Laufzeit verbunden. Zum Zwecke der Feststellung der Drehrichtung und einer vorgegebenen Drehzahl des Körpers ist der Ausgang des Komparators 7 ferner über eine monostabile Kippstufe 10 mit einer auf die Nenn-Drehzahl des sich drehenden Körpers abgestimmten Laufzeit mit einer bistabilen Kippstufe 11 verbunden, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des Komparators 8 verbunden ist Der Spannungsverlauf des von dem Feldplattendifferentialfühlers 1 am Punkt a gelieferten Ausgangssignals ist in den Fig. 2,3 nd 4 jeweils in Zeile a dargestellt. Der zeitliche Abstand der beiden Impulse ist drehzahlabhängig. Die Signale an den Ausgängen der Komparatoren 7 und 8, d. h. den Punkten b und c, sind in den F i g. 2 bis 4 in den Zeilen b und c dargestellt. Zur Überwachung der Drehbewegung, d. h. der Feststellung, ob sich der Körper überhaupt dreht, wird das Ausgangssignal des Komparators 7 einer wiedertriggerbaren monostabilen Kippstufe 9 zugeführt, die eine Laufzeit hat, welche im Vergleich zur Umlaufzeit des sich drehenden Körpers sehr groß ist. Diese monostabile Kippstufe 9 wird, wie Fig 2 in Zeile d zeigt, durch das Ausgangssignal des Komparators 7 getriggert. Wodurch, wie Zeile d zeigt, das Ausgangssignal dieser Kippstufe auf einen niedrigen Pegel geht. Solange sich der zu überwachende Körper dreht, d.h. n > 0 ist, bleibt der Ausgang dieser Kippstufe 9 durch die Wiedertriggerung derselben auf niedrigem Pegel. Dreht sich dagegen der zu überwachende Körper nicht, dann entsteht auch am Ausgang des Komparators 7 kein Ausgangsimpuls mehr, der die monostabile Kippstufe 9 triggern könnte. Sie geht daher nach Beendigung ihrer Laufzeit wieder in ihren Ruhezustand über und am Ausgang erscheint wieder ein hoher Pegel. Der Pegel des Ausgangssignals gibt somit eine Aussage darüber, ob sich der Körper dreht oder nicht.
Um festzustellen, ob sich der zu überwachende Körper mit der Nenn-Drehzahl oder zumindest z. B.
90% derselben dreht, wird das Ausgangssignal des Komparators 7 gleichzeitig einer monostabilen Kippstufe 10 mit einer auf die Nenn-Drehzahl des sich drehenden Körpers abgestimmte Laufzeit zugeführt.
Mit jedem der Ausgangsimpulse des Komparators 7 wird diese monostabile Kippstufe getriggert und an ihrem Ausgang ein Ausgleichssignal mit hohem Pegel erzeugt, wie es die Zeile e in F i g. 2 zeigt. Dieser hohe Pegel des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe 10 dauert aber nur eine im Vergleich zur Umlaufzeit des sich drehenden Körpers kurze Zeit. Wenn nun wie in Fig. 2 für den Fall n g 90% nNder Ausgangsimpuls des Komparators 8, Zeile c, noch vor Beendigung des Ausgangsignals der monostabilen Kippstufe 10 auftritt, so kann die einerseits mit der monostabilen Kippstufe 10 und andererseits mit dem Komparator 8 verbundene bistabile Kippstufe 11 gesetzt werden, wie Zeile f von Fig.2 zeigt. Da sich aber der zeitliche Abstand der Ausgangsimpulse der beiden Komparatoren 7 und 8 mit der Drehzahl ändert, wird, wie F i g. 3 zeigt, bei Unterschreiten z. B. der Drehzahlgrenze 90% zwar die monostabile Kippstufe 10 durch das Ausgangssignal des Komparators 7 getriggert, aber das Ausgangssignal des Komparators 8 trifft erst nach Beendigung des Ausgangssignals der monostabilen Kippstufe 10 am T-Eingang der bistabilen Kippstufe 11 ein, so daß diese bistabile Kippstufe 11 in den Zustand mit niedrigem Ausgangssignal gesetzt wird.
Wenn der zu überwachende Körper, z. B. durch falschen Anschluß des ihn antreibenden Motors, in entgegengesetzter Richtung dreht, dann ergibt sich dadurch eine umgekehrte Folge der Ausgangssignale der Komparatoren 7 und 8, wie es die beiden Zeilen b und c von Fig.4 zeigen. Damit wird aber zuerst der T-Eingang der bistabilen Kippstufe 11 durch das Ausgangssignal des Komparators 8 angesteuert, und erst danach erfolgt die Ansteuerung des D-Eingangs der bistabilen Kippstufe 11 durch das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 10. Da somit der Zeitpunkt der Taktansteuerung der bistabilen Kippstufe 11 am D-Eingang ein niedriger Pegel anliegt, wird die bistabile Kippstufe 11 nicht gesetzt und ihr Ausgang bleibt auf niedrigem Pegel.
Die in F i g. 5 dargestellte Schaltungsanordnung unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 nur dadurch, daß mit dem Ausgang des Komparators 7 zusätzlich noch eine monostabile Kippstufe 12 verbunden ist, deren Ausgang an den D-Eingang einer bistabilen Kippstufe 13 angeschlossen ist, deren T-Eingang mit dem Ausgang des Komparators 8 verbunden ist. Außerdem sind die Ausgänge der beiden bistabilen Kippstufen 11 und 13 mit den beiden Eingängen eines NAND-Gatters 14 verbunden. Wenn nun die Laufzeit der monostabilen Kippstufe 10 auf die Obergrenze des Drehzahlbereiches und die Laufzeit der monostabilen Kippstufe 12 auf die Untergrenze des Drehzahlbereiches des sich drehenden Körpers abgestimmt ist, so läßt sich mit Hilfe des Ausgangssignals des NAND-Gatters 14 feststellen, ob die Drehzahl des sich drehenden Körpers zwischen einer Untergrenze und einer Obergrenze liegt. Bei der dargestellten Schaltungsanordnung von Fig. 5 liegt die Drehzahl des sich drehenden Körpers zwischen der Untergrenze und der Obergrenze, wenn das Ausgangssignal der NAND-Schaltung 14 auf einem niedrigen Pegel ist. In Abänderung zu der Schaltungsanordnung von F i g. list lediglich der invertierte Ausgang der bistabilen Kippstufe 13 statt dem nichtinvertierten Ausgang mit der NAND-Schaltung 14 verbunden. Das Ausgangssignal der Kippstufe 13 kann auch direkt abgegriffen werden und deutet bei niedrigem Pegel an, daß der sich drehende Körper eine falsche Drehrichtung hat.

Claims

Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Feststellen der Drehbewegung, Drehzahl und Drehrichtung eines sich drehenden Körpers, insbesondere des Plattenstapels in einem Plattenspeicher. unter Verwendung einer Taktscheibe und eines aus zwei In Reihe geschalteten Feldplatten bestehenden Feldplattendifferentialfühlers, d a d u r c h gek e n n z e i c h -n e t, daß der Reihenschaltung der beiden Feldplatten (2, 3) des Feldplattendifferentialfühlers (I) eine Reihenschaltung aus drei Widerständen (4, 5, 6) parallel geschaltet ist, daß zwischen die gegenseite gen Verbindungspunkte der drei Widerstände einerseits und den Verbindungspunkt der beiden Feldplatten andererseits zwei Komparatoren (7, 8) angeschlossen sind und daß zum Feststellen einer Drehbewegung des Körpers der Ausgang des einen Komparators (7) mit einer wiedertriggerbaren monostabilen Kippstufe (9) mit im Vergleich zur Umlaufzeit der Taktscheibe sehr großer Laufzeit und zum Feststellen der Drehrichtung und einer vorgegebenen Drehzahl des Körpers dieser Ausgang über eine monostabile Kippstufe (10) mit einer auf die Nenn-Drehzahl des sich drehenden Körpers abgestimmten Laufzeit mit einer bistabilen Kippstufe (11) verbunden ist, deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators (8) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Feststellen, ob die Drehzahl eines Körpers innerhalb eines Drehzahlbereiches liegt, dadurch gekennzeichnet. daß der Ausgang des ersten Komparators (7) über eine erste monostabile Kippstufe (10) mit auf die Obergrenze des Drehzahlbereiches abgestimmter Laufzeit mit einer bistabilen Kippstufe (11) und über eine zweite monostabile Kippstufe (12) mit auf die Untergrenze des Drehzahlbereiches abgestirnm ter Laufzeit mit einer zweiten bistabilen Kippstufe (13) verbunden ist, deren zweite Eingänge mit dem Ausgang des zweiten Komparators (8) und deren Ausgänge mit den beiden Eingängen einer NAND-Schaltung (14) verbunden sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Feststellen der Drehbewegung, Drehzahl und Drehrichtung eines sich drehenden Körpers, insbesondere des Plattenstapels in einem Plattenspeicher, unter Verwendung einer Taktscheibe und eines aus zwei in Reihe geschalteten Feldplatten bestehenden Feldplattendifferentialfühlers.

Da die Schreib-/Leseköpfe bei Plattenspeichern erst ab einer bestimmten Drehzahl ein stabiles Flugverhalten aufweisen und erst dann in den Plattenstapel geladen werden dürfen bzw. beim Unterschreiten einer Grenzdrehzahl sofort entladen werden müssen, muß beim Plattenspeichern die Drehzahl des Plattenstapels festgestellt und überwacht werden. Das gleiche gilt für die Drehrichtung. denn eine falsche Drehrichtung des Plattenstapels führt bei geladenen Schreib-ILeseköpfen wegen des sodann negativen Anstellwinkels des Flugkörpers in bezug auf den Plattenstapel zur sofortigen Zerstörung der Schreib-/Leseköpfe und des l'lattenstapels. Für das Abbremsen des Plattenstapels heim Abschalten des l'latterlspeichers ist es außerdem erforderlich, das Vorhandensein einer Drehbewegung des Stapels festzustellen, da diese als Kriterium für das Anlegen der Bremsspannung an den Antriebsmotor während des Abschaltvorganges bewertet wird. Ein solches Überwachungssignal kann außerdem zur optisehen Anzeige für das Vorhandensein einer Drehbewegung des Stapels und zur mechanischen Verriegelung des Gerätedeckels und ähnlichem herangezogen werden.

Das Problem der Feststellung der Drehbewegung, Drehzahl und Drehrichtung eines sich drehenden Körpers ergibt sich aber nicht nur bei Plattenstapeln in Plattenspeichern, sondern überall dort, wo drehende Körper in Drehzahl und Drehrichtung überwacht werden müssen.

Zur Festellung der Drehzahl. der Drehrichtung und des Vorhandenseins überhaupt einer Drehbewegung ist es bekanntgeworden, eine sogenannte Taktscheibe zu verwenden, die mit dem sich drehenden Körper verbunden ist und deren Bewegung bzw. Position durch einen Meßfühler abgetastet in einer Auswerteschaltung analysiert wird.

Es ist weiterhin bekanntgeworden, zur Feststellung von Drehzahl und Drehrichtung Anordnungen zu verwenden, die aus einem Dauermagneten und einem Feldplattendifferentialfühler bestehen. Bei diesen Anordnungen werden nicht, wie sonst üblich, magnetische Steuerfelder von außen zugeführt, sondern durch eine weichmagnetische Zahnradanordnung wird der innere magnetische Kreis des Feldplattendifferentialfühlers so beeinflußt, daß durch Veränderungen von Luftspalten eine Flußumsteuerung und damit Widerstandsänderung der Feldplatten hervorgerufen wird, wodurch große Signalspannungen pro Zahn erzeugt werden.

Der vorliegenden Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde. unter Verwendung einer Taktscheibe und eines damit zusammenarbeitenden Feldplattendifferentialfühlers eine möglichst aufwandarme Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der sowohl das Vorhandensein einer Drehbewegung als auch eine vorgegebene Drehzahl und die Drehrichtung eines sich drehenden Körpers festgestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Reihenschaltung der beiden Feldplatten des Feldplattendifferentialfühlers eine Reihenschaltung aus drei Widerständen parallel geschaltet ist, daß zwischen die gegenseitigen Verbindungspunkte der drei Widerstände einerseits und den Verbindungspunkt der beiden Feldplatten andererseits zwei Komparatoren angeschlossen sind und daß zum Feststellen einer Drehbewegung des Körpers der Ausgang des einen Komparators mit einer wiedertriggerbaren monostabilen Kippstufe mit im Vergleich zur Umlaufzeit der Taktscheibe sehr großer Laufzeit und zum Feststellen der Drehrichtung und einer vorgegebenen Drehzahl des Körpers dieser Ausgang über eine monostabile Kippstufe mit einer auf die Nenn-Drehzahl des sich drehenden Körpers abgestimmten Laufzeit mit einer bistabilen Kippstufe verbunden ist. deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Komparators verbunden ist.