DE2816199C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Zeitmessung bei Zeitwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Zeitmessung bei elektronischen, digital arbeitenden Zeitwerken, bei denen die Ablaufzeit in einem festen Verhältnis zu einer intern erzeugten Frequenz eines Oszillators steht, und kann allgemein auf dem Gebiet der elektronischen Zeitwerke bzw. Zeitrelais Anwendung finden.

Das bisher angewandte, allgemein bekannte Prinzip bei Zeitwerken, eine Zeitdauer mit Hilfe der Aufladung einer Kapazität über einen Widerstand mit nachgeschaltetem Schwellwertschalter reproduzierbar zu machen (F. K. Steinbach, Neue elektronische Industrierelais, BBC-Nachrichten, Jahrgang 1976, Heft 2/3, S. 67 bis 72) wird immer mehr durch ein digitales Prinzip abgelöst. Dabei steht bei einem nach dem digitalen Prinzip arbeitenden Zeitrelais die Ablaufzeit in einem festen Verhältnis zu einer intern erzeugten Oszillatorfrequenz und ist abhängig von der Teilerzahl eines internen Frequenzteilers (IC MC 14541 B der Motorola Semiconductor Products Ine, Box 20912, Phoenix, Arizona 85036 USA).

Die Vorteile des digitalen Prinzips gegenüber dem analogen Meßprinzip sind folgende:

Hohe Zeitkonstanz, geringe Kondensator-Kapazitäten auch bei sehr langer Zeitdauer, keine Notwendigkeit des Einsatzes von extrem hochohmigen Widerständen, sehr kurze Rückstellzeit nach erfolgtem Zeitablauf und weitgehende Unempfindlichkeit bei Versorgungsspannungsschwankungen.

Der Zeitabgleich, d. h. die Zeitmessung und anschließende Zeiteinjustierung, erfolgt dabei beim digitalen Zeitwerk entweder durch eine nachteilige, zeitaufwendige Echtzeitmessung der Abiaurzeit-öder durch eine Messung der intern erzeugten Oszillatorfrequenz. Letzteres Verfahren ist möglich, da die Zeit in einem vorgegebenen bekannten Verhältnis zur Oszillatorfrequenz steht Dieses Meßverfahren ist jedoch nur dann praktikabel, wenn die Oszillatorfrequenz auf eigens

ίο hierfür vorgesehene, extern angebrachte Anschlüsse geführt ist, da intern angebrachte Anschlüsse ein öffnen des Gerätes erforderlich machen und so eine Messung nach Einbau und Inbetriebnahme des Zeitwerkes kaum mehr möglich ist.

Der Hauptnachteil beim letzteren Verfahren ist jedoch darin zu sehen, daß bei der Frequenzmessung über Anschlußkontakte ein rückwirkender Einfluß auf den Zeitablauf nicht auszuschließen ist und bei der Einjustierung des Zeitwerkes Verfälschungen auftreten können.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Zeitmessung bei elektronischen, digital arbeitenden Zeitwerken zu entwickeln, bei dem rückwirkungsfrei und kontaktlos gemessen wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein optisches Bauteil des Zeitwerkes mit der Frequenz des Oszillators angesteuert und diese Frequenz durch optische Kopplung zur Aufbereitung

einem Meßkopf zugeführt wird.

In vorteilhafter Weise ist dieses optische Bauteil, eingesetzt wird insbesondere eine Leuchtdiode, bei allgemein bekannten Zeitwerken bereits zur Anzeige des Zeitablaufs vorhanden, so daß das erfindungsgemä ße Verfahren mit geringem Mehraufwand verwirklicht werden kann.

Das optische Bauteil des Zeitwerkes dient dann gleichzeitig zur Zeitmessung und zur Anzeige des Zeitablaufes.

Vorteilhaft ist für diesen Zweck ein UND-Glied des Zeitwerkes eingangsseitig sowohl mit der Frequenz des Oszillators als auch mit einem dem Ausgangszustand des Zeitwerkes entsprechenden Signal beaufschlagt und steuert ausgangsseitig das optische Bauteil, insbesonde re eine Leuchtdiode, an.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Meßkopf ein optisches Bauteil, insbesondere einen Phototransistor auf, dessen empfangenes Frequenzsignal über ein Meßteil einer Anzeigevorrichtung

so zuführbar ist

Des weiteren kann das Meßteil ein Rechenwerk zur Umsetzung der empfangenen Frequenz in die Ablaufzeit aufweisen. Damit kann über einen einfachen Meßkopf mit optischem Bauteil und nachgeschalteter Elektronik die Frequenz bzw. nach entsprechender Aufbereitung die Zeit gemessen und eingestellt werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind dabei insbesondere folgende:

Es ist keine zeitaufwendige Echtzeitmessung notwendig, es wird eine schnelle und leichte Zeitmessung auch im eingebauten Zustand des Zeitwerkes ermöglicht, es tritt keine Rückwirkung aui den Zeitablauf auf, und wegen des kontaktlosen Misßprinzips sind weder Kabelanschlüsse erforder-BchT libcfi treten Probleme mit Potentialtrennung auf.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung erläutert Ein Oszillator 1 mit einstellbarer variabler Frequenz /beaufschlagt einen Zähler mit Frequenzteiler 2. Dieser Zähler mit Frequenzteiler 2 weist eine vorgegebene Teilerstufen-

zahl η und folglich eine ausgangsseitigi: Frequenz-auf.

Der Zähler mit Frequenzteiler 2 ist mit einem Speicher 3 verbunden, wobei der Speicher 3 eingangsseitig des weiteren mit einer Setzeinrichtung 4 und ausgangsseitig ι ο mit einem Verstärker 5 beschaltet ist Dem Verstärker 5 ist eine Last 6 nachgeschaltet

Ein UND-Glied 7 ist über seinen einen Eingang mit dem Oszillator 1, über seinen zweiten Eingang mit dem Ausgang des Speichers 3 verbunden. Ausgangsseitig liegt das UND-Glied 7 an einem Verstärker 8, der ein nachgeschaltetes optisches Bauteil, insbesondere eine Leuchtdiode 9 ansteuert

Mit der Leuchtdiode 9 ist ein optisches Bauteil, insbesondere ein Phototransistor 10 optiscn gekoppelt Kollektor und Emitter dieses Phototransistors 10 sind einem Verstärker 11 zugeführt, der ausgangsseitig mit einem Meßteil beschaltet ist Das Meßteil 12 ist eingangsseitig des weiteren mit einer Vorgabeeinrichtung 13 der Teilerstufenzahl und ausgangsseitig mit einer Anzeigeeinrichtung 14 verbunden.

Die aus den Bauteilen 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8 und 9 bestehende Anordnung wird im weiteren als Zeitwerk 15, die aus den Bauteilen 10,11,12,13 und 14 bestehende Anordnung als Meßkopf 16 bezeichnet Zeitwerk 15 und Meßkopf 16 sind über ihre Bauteile Leuchtdiode 9 — Phototransistor 10 optisch gekoppelt, des weiteren ist das Zeitwerk 15 mit der zu schaltenden Last 6 verbunden.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen, kontaktlosen opto-elektronischen Zeitmessung bei Zeitwerken beschrieben. Die Frequenz /des Oszillators 1 ist je nach gewünschter Ablaufzeit mittels eines externen ÄC-GIiedes veränderbar und einstellbar. Durch den Zähler mit Frequenzteiler 2 wird die Frequenz heruntergeteilt, was den Vorteil großer Schaltzeiten bei kleinen Oszillatorseiten Kondensator-Kapazitäten hat Bei Erreichen eines durch die Setzeinrichtung 4 vorgegebenen Zählerstandes wird der zu Beginn des Zeitablaufes zurückgesetzte Speicher 3 gekippt und beeinflußt so über seine Ausgangsklemme den Verstärker 5. Dabei wird der Ausgang des Speichers 3 beispielsweise bei Beginn der Ablaufzeit vom Signalzustand L auf den Signalzustand H (L=keine Ausgangsspannung vorhanden, H= Ausgangsspannung vorhanden) gesetzt, der Verstärker 5 wird angesteuert und schaltet die Last 6 ein. Nach Erreichen des vorgegebenen Zählerstandes kippt der Speicher 3 vom Signalzustand H auf den Signalzustand L und über den Verstärker 5 wird die Last 6 ausgeschaltet.

Neben dem Zähler mit Frequenzteiler 2 steuert die Oszillatorfrequenz /gleichzeitig über das UND-Glied 7 und den Verstärker 8 ein optisches Bauteil, im Ausführungsbeispiel die Leuchtdiode 9 an. Um neben der Frequenz-Auskopplung ein gleichzeitiges Anzeigen des Zeitablaufes zu ermöglichen, wird die Leuchtdiode 9 nur dann mit Spannung beaufschlagt, wenn gleichzeitig an beiden Eingängen des UND-Gliedes 7 ein positives Signal ansteht Die Leuchtdiode 9 leuchtet also während der Ablaufzeit auf, und erlöscht zu allen anderen Zeiten.

Die über die Leuchtdiode 9 ausgekoppelte Oszillatorfrequenz / wird mittels eines optischen Bauteiles, im Ausführungsbeispiel den Phototransistor 10, dem Meßkopf 16 zugeführt Selbstverständlich sind anstelle des Phototransistors 10 auch andere opto-elektronische Bauelemente, wie z. B. eine Photodiode, einsetzbar. Die empfangene Frequenz wird mittels des Verstärkers 11 verstärkt und dem Meßteil 12 zugeleitet Dem Meßteil 12 wird durch die Vorgabeeinrichtung 13 die Teilerstufenzahl π des Zählers mit Frequenzteiler 2 zur Aufbereitung der Oszillatorfrequenz /vorgegeben. Das Meßteil 12 weist zur Umsetzung der Frequenz /in die Ablaufzeit ein Rechenwerk auf. In der Anzeigeeinrichtung 14 wird dann die bestimmte Ablaufzeit angezeigt.

Bei einer vereinfachten Ausführungsform des Meßkopfes 16 entfallen die Vorgabeeinrichtung 13 und das Rechenwerk des Meßteiles 12. In der Anzeigeeinrichtung 14 erscheint dann lediglich die Frequenz /bzw. die Periodendauer des Oszillators 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Zeitmessung bei elektronischen, digital arbeitenden Zeitwerken, bei denen die Ablaufzeit in einem festen Verhältnis zu einer intern erzeugten Frequenz eines Oszillators steht, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Bauteil des Zeitwerkes mit der Frequenz des Oszillators angesteuert und diese Frequenz durch optische Kopplung zur Aufbereitung einem Meßkopf zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das optische Bauteil des Zeitwerkes gleichzeitig den Zeitablauf anzeigt

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein UND-Glied (7) des Zeitwerkes (15) eingangsseitig sowohl mit der Frequenz (f) des Oszillators (1) als auch mit einem dem Ausgangszustand des Zeitwerkes (15) entsprechenden Signal beaufschlagt ist und ausgangsseitig das optische Bauteil, insbesondere eine Leuchtdiode (9) ansteuert

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (16) ein optisches Bauteil, insbesondere einen Phototransistor (10) aufweist, dessen empfangenes Frequenzsignal über ein Meßteil (12) einer Anzeigeeinrichtung (14) zuführbar ist

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßteil (12) ein Rechenwerk zur Umsetzung der empfangenen Frequenz in die Ablaufzeit aufweist