DE2901229A1

DE2901229A1 - Kapazitive kontroll- und auswerteeinrichtung

Info

Publication number: DE2901229A1
Application number: DE19792901229
Authority: DE
Inventors: Albrecht Johne
Original assignee: Polygraph Leipzig Kombinat Veb
Current assignee: KBA Planeta AG
Priority date: 1978-04-17
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1979-10-25
Also published as: CS222964B1; DD135817B1; JPS54148608A; GB2019577B; SE422571B; DD135817A1; US4258326A; DE2901229C2; SE7903235L; SU969626A1; GB2019577A

Description

Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung

Anwendungsgebiet

Die Erfindung betrifft eine kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung an Druckmaschinen zur Kontrolle von Fehl- und/oder Mehrfachbogen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind kapazitive Meß- und Kontrolleinrichtungen bekannt
(DE-PS 1 816 862), bei denen die durch das Auftreten von Fehl-, Normal- und Mehrfachbogen hervorgerufenen Kapazitätsänderungen durch Verstimmung oder Veränderung der Resonanzfrequenz eines
Schwingkreises ausgewertet werden.

Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist₉ daß sie nur Meßergebnisse mit einem für Fehl- und Mehrfachbogenkontrolle an Bogendruckmaschinen ungenügenden Genauigkeitsgrad zulassen und stark von äußeren Einflüssen abhängig sind,

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Erhöhung der Genauigkeit der kapazitiven Kontroll- und Auswerteeinrichtung zur Kontrolle von Fehl- und/oder Mehrfachbogen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist eine kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung mit hohen Genauigkeitsgrad für Fehl- und/oder Mehrfachbogen an Bogendruckmaschinen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß einer mit einem Pulsgenerator verbundenen Vergleichsschaltung, bestehend aus einem ersten RC-Glied mit einem Meßkondensator und einem zweiten RC-Glied mit einem Vergleichskondensator, eine Komparatorschaltung zum Vergleich der Signallaufzeiten der Pulsspannung, eine Phasenauswertung und Auswerteschaltungen für Fehl- und Mehrfachbogen nachgeordnet sind»

Der Pulsgenerator ist über ein erstes Potentiometer zur Einstellung auf Fehlbogen oder Mehrfachbogen oder Fehl- und Mehrfachbogen mit den RC-Gliedern verbunden. Die Komparatorschaltung besteht aus einem Operationsverstärker und die Phasenauswertung besteht aus einem ersten Und-Gatter, dessen erster Eingang über einen Negator mit den Ausgang der Komparatorschaltung, dessen zweiter Eingang mit dem Pulsgenerator und dessen Ausgang mit der Auswerteschaltung verbunden ist und einem zweiten Und-Gatter,.. dessen Eingänge mit dem Ausgang der Komparatorschaltung und dem Ausgang des Pulsgenerators und dessen Ausgang mit einer weiteren Auswerteschaltung verbunden ist·

Dabei besteht die Auswerteschaltung entweder aus einem Verstärker oder aus einem dritten RC-Glied mit nachgeordnetem Schmitt-Trigger und Verstärker.

Die Anstiegs- und Abfallszeiten der Pulsspannung des Pulsgenerators betragen 1/100 und die Pulsweite der Pulsspannung das 4-fache der Zeitkonstanten der RC-Glieder.

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Zwischen die Ausgänge der Vergleichsschaltung und die Eingänge des Operationsverstärkers ist eine Abgleicheinheit, bestehend aus einem stvischen die Ausgänge der Vergleichsschaltung angeordneten zweiten Potentiometers, dessen Abgriff-über eine RC-Beschaltung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist, angeordnet. - - -

nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert·

In den Zeichnungen zeigen« " .

Fig. 1s Kapazitive Fehl- und Mehrfachbogen-Koatpolleinrichtung B¹Xg₀ 2: Kapazitiv© Mehrfaehbogen^Iiontrolleinriehtung Pig» 3s Spannungsverläuf© u - f Ct) am Ausgang von Jtmktionsgruppen der kapasitiven Fehl= und Mehrfach,bogen=»Kon° teileinrichtung bei vorliegendem Doppelbogen 3?ig„ 3o1s Spamrangsverlauf am Ausgang Pulsgenerator I?ig« 3» 2 s Spanaungsverlauf am Ausgang Vergleichssehaltung Pig β 3*3 s Spannungsverlauf am Ausgang srste !Comparators ehaltung Pig* 3e4s Spaanuagsverlauf am Ausgang Megator E¹Ig₀ 3·5« Spannuagsverlauf am Ausgang erstes Und«=Gli®d Fig. 3e6s Spannmigsverlauf am Ausgang drittes RC«=Gli©d 3ml ι Spamwaagsverlauf am Ausgasg " Schmitt-Trigger

Beim Durchlauf v©n Bogen oder Bahn durch Druckmaschinen sind ent·= sprechende Kontrollen erforderliche Bei Bog©n°Druckmaschinen g®«= hört dasu di@ Kontrolle auf Fehl·= und/oder Hehrf achbogen„ Für diesen Zweck finden häufig kapazitiv© Meßverfahren infolge ihrer beruhrungsloseii Arbeitsereis® Ifer-aendung _c Dabei erfolgt durch Fahl·= und/oder Mehrfachbogen eine Änderung d©r Kapazität eines Meßkon« densators;) die mittels Signalverarbeitung erfaßt und- zur Ableitung von Folgeoperationsn der Druckmaschine zugeführt wird. Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung durch Vergleich der "Signallaufgeiten" einer Pulsspannung über ein RC-Glied (Inte=> - grierglied) mit dem Meßkondensator und über ein Vergleichs-HC«= Glied.

Die Schaltung zeichnet sich durch weitgehende Verwendung handelsüblicher integrierter Schaltkreise, wie Verstärker, Operationsverstärker, Trigger, liegatoren und Gatter aus.

Fig. 1 zeigt die kapazitive Fehlbogen- und Mehrfachbogen-Kontroll« einrichtung. Der Pulsgenerator 1 versorgt die Einrichtung mit der gepulsten Meßspannung u-. Er ist mit einem Operationsverstärker 2 ausgerüstet, der in einer jedem Fachmann geläufigen Weise mit Widerständen und Kondensatoren als Pulsgenerator 1 geschaltet ist.

Die Pulsspannung gelangt über ein erstes Potentiometer 3 zur Vergleichsschaltung 4, die zwei gleichartig aufgebaute erste und zweite RC-Glieder 5_t mit einer charakteristischen Zeitkonstante T besitzt. Zum ersten RC-Glied 5 gehört der Meßkondensator 7· Das zweite RG-Glied 6 dient als Vergleichsbasis und ist mit einem Vergleichskondensator 20 versehen. Die Ausgangs signale u« und U₃ der beiden RC-Glieder 5, 6 der Vergleichsschaltung 4 führen zur ersten Komparatorschaltung 8. Die erste Komparatorschaltung 8 enthält einen Operationsverstärker 2, der mit Widerständen und Dioden in bekannter Weise als Spannungskomparator geschaltet ist«

Die Ausgänge der ersten Komparatorschaltung 8 und des Pulsgenerators 1 sind mit der Phasenauswertung 9 verbunden. In der Phasenauswertung 9 werden der Ausgang des Impulsgenerators 1 sowohl durch ein zweites Und-Gatter 11 mit dem Ausgang der ersten Komparatorschaltung 8 als auch durch ein erstes Und-Gatter 10, mit dem mittels Negator 12 invertierten Ausgang der ersten Komparatorschaltung 8 verknüpft. Die Ausgangssignale Ug und u~ des ersten und zweiten Und-Gatters 10, 11 gelangen zur Auswerteschaltung 13.

Die Auswerteschaltung 13 besteht aus den hintereinander geschalteten Baugruppen: drittes RC-Glied 14 als Integrierglied, Schmitt-Trigger 15, dessen Triggerschwelle mit u^ gekennzeichnet ist und Verstärker 16. Mit dem üblichen Schaltkreisangebot können die einzelnen Baugruppen mit integrierten Schaltkreisen oder die gesamte Auswerteschaltung 13 mit einem einzigen integrierten Schaltkreis realisiert werden. ~Der Ausgang der Auswerteschaltung 13 führt zur Maschinensteuerung.

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Bei sehr geringen Anforderungen kann die Auswart es chaltung 13 bis auf den Verstärker 16 reduziert werden» Bei hohen Anforderungen kann die Schaltung nach Pig» 1 erweitert werden. Zur Erhöhung der Signalgenauigkeit lassen sich Schmitt-Trigger zwischen den Ausgängen des ersten bsw# zweiten RC-Gliedes 5, 6 und die Eingänge des ersten Spannungskompara» tors 9 anordnen. Eine weitere Verbesserung tritt ein, wenn dem dritten RC-Glied 14 in der Auswerteschaltung 13 ein monostabiler Multivibrator hoher Güte vorgeschaltet ist« Dadurch ergibt sich eine höhere Genauigkeit während der Integration durch das dritte RC-Glied 14; Störimpulse werden unterdrückt,, Es erscheint verständlich, daß durch diese Maßnahmen eine hohe Qualität der Schaltung erzielt wird. Diese Qualität erweitert die Einsatzbereiche, wie beispielsweise bis zur Messung von Schichtdicken in Feucht- und Farbwerken der Druckmaschine« Eine kapazitive Mehrfachbogen-Kontrolleinrichtung zeigt Fig. 2# Diese Einrichtung ist eine vereinfachte Ausführung der in Fig. 1 dargestellten kapazitiven Fehlbogen- und fflehrfachbogen-Kontrolleinrichtung. Durch Verzicht auf Unterscheidung von Fehl- und Mehrfachbogen erhält man unter Verwendung von oben beschriebenen Baugruppen die vereinfachte Struktur. Der Pulsgenerator 1 versorgt die Vergleichsschaltung 4 mit der Meßspannung. Die Ausgangs· signale der Vergleichsschaltung 4 werden in der zweiten Komparatorschaltung 17 bewertet. Die zweite Komperatorschaltung enthält einen in bekannter Weise geschalteten als Spannungskomperator geschalteten Operationsverstärker 2«, Dieser Operationsverstärker 2 besitzt eine Rückführung auf eine Abgleicheinheit 18 mit einem zweiten Potentiometer 19· Die zweite Komparatorschaltung 17 ist eine Auswerteschaltung 13 nachgeordnet, die mit der Maschinensteuerung verknüpft ist.

Der gleiche Effekt läßt sich in der Schaltung nach Fig. 1 durch entsprechende Justierung des ersten Potentiometers 3 erreichen. In diesem Fall kann die Phasenauswertung 9 und eine Auswerteschaltung 13 entfallen.

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Die Wirkungsweise der kapazitiven Fehl- und Mehrfachbogen-Kontrolleinrichtung, die Pig. 1 zeigt, wird anhand von Fig. 3 beschrieben·

^iS · 3 gibt Spannungaverläufe u = f (t) am Ausgang der kapazitiven Fehl- und Mehrfachbogen-Kontrolleinrichtung bei vorliegendem Doppelbogen wieder.

Der Pulsgenerator 1 liefert mit Hilfe des beschalteten Operationsverstärkers 2 eine Pulsspannung u-. Im abgeglichenen Zustand gelten für die Zeitkonstanten des ersten RC-Gliedes 5
Tp und des zweiten RC-Gliedes 6 Ty

Tp = T_v.

Die Anstiegs- und Abfallzeiten der Pulsspannung u^ sollten weniger als ein Hundertstel und die Pulsbreite das Vierfache der Zeitkonstanten des ersten bzw, zweiten RC-Gliedes 5, 6 betragen. Die Verwendung einer Pulsspannung im Vergleichsverfahren enthebt weitgehend von den Problemen bei Versorgungsspannungsschwankungen oder Schwankungen der Pulsspannung. Selbstverständlich läßt sich das Verfahren auch mit sinusförmiger Spannung betreiben. Die Pulsspannung u- gelangt zum ersten und zweiten RC-Glied 5, der Vergleichsschaltung 4, die als Integrierglied arbeiten.
Im Ausgangszustand, wenn Hormalbogen, also weder Fehl- noch Mehrfachbogen vorliegt, wird die Vergleichsschaltung 4 durch das
erste Potentiometer 3 abgeglichen. Die Spannungen u„ und u~ besitzen jetzt den gleichen Verlauf u„ = u« = f (t).
Dieser Abgleich kann unterbleiben, wenn ein Teststreifen des zu kontrollierenden Materials zwischen die Kondensatorplatten des Kondensators des zweiten RC-Gliedes 6 gebracht wird. Durch Fehloder Mehrfachbogen wird die Kapazität des Meßkondensators 7 verändert, was eine Veränderung der Zeitkonstanten des ersten RC-Gliedes 5 zur Folge hat, Nunmehr ergeben sich unterschiedliche Verläufe u„ = f (t) und u, = f (t), die in der ersten Komparatorschaltung 8 bewertet werden. Am Minus-Eingang des Operationsverstärkers 2 der ersten Komparatorschaltung 8 liegt als Referenzspannung, die Ausgangsspannung Up des zweiten RC-Gliedes 6 an.

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.J.

Wenn die Meßspannung u, am Plus-Eingang des Operationsverstärkers 2 größer als die Referenzspannung tu ist-₉ so stellt sich das Ausgangssignal u* ein. Das Ausgangssignal u. der ersten !Comparatorsehaltung ergibt sich für Fehlbogen während der Puls« dauer der Spannung u* ₉ da die Zeitkonstante des ersten RC-Gliedes 5 kleiner als die des aweiten RG«Gliedes 6 ist und für Doppelbogen während der Pulsdauer der Spannung U^₉ da die Zeitkonstante des ersten RO=Gliedes 5 größer als die des zweiten RCGIiedes 6 ist*

Dieser Unterschied wird in der Phasenauswertung 9 zum Vergleich zwischen den Ausgängen des ersten Spannungskoaiparators 8 und des Pulsgenerators 1 genutzte Das zweite Und-Gatter 11 führt ein Signal Uq₀ wenn der erste Spanmmgskomparator 8 ein Aus° gangs signal u» während der Pulsdauer der Pulsspanimng u- b®=> sitzt. In diesem Fall liegt !Fehl bogen vor₀ Das erste Und=6atter 11 führt ©in Signal U^₅, w<san der erst© Spannungskomparator 8 ©in Ausgangssignal u« während des durch den Hegator 12 invertierten ¥orlauf der Pulsspannung u-, - U₅₃ also während der PulspausSj, b©sitzt_o In diesem fall liegt Doppelbogen iror_o Di© Ausgangs signale der Phasenauswsrtung 9 gelangen zur Auswert ©schaltung 13o In der Ausisrert ©Schaltung 13 -wird das anliegende Signal durch ain drittes RG=G-lied 14₉ ©in Integrier= glied₉ aum Spaxmungsverlauf u~ geglättet„ Mittels Schmitt-Trigger

15 in ein binäres Signal Un gewandelt xm& durch den Verstanker

16 verstärktο

Die Wirkungsweise d®r vereinfachten kapazitiven Fehl« oder Mehrfachbogsn^Kontrolleinrichtung wird anhand iron Fig_o 2 er« läuterte

Über die Vergleichsschaltung 4 gelangt die Pulsspannung u- des Pulsgenerators 1 aur zweiten Komparatorschaltung 1To Di® zweite !Comparatorschaltung 17 besitzt einen Operationsverstärker 2 als Spannungskompa^atoro Dieser Operationsverstärker hat als Be= Sonderheit eine Rückführung zu einer mit einem zweiten Potentio=* meter 19 ausgerüsteten Abgleicheinheit 18₀ Je nach Einstellung des zweiten Potentiometers 19 ergibt sich eine Vorspannung am Eingang des Operationsverstärkers 2 mit der sich leßspannungea

U-. unterdrücken lassen. Entsprechend ergibt sich nur das Signal Fehl- oder Doppelbogen, das über die Auswerteschaltung 13 zur Steuerung gelangt.

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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Pulsgenerator

2 Operationsverstärker

3 erstes Potentiometer

4 Vergleichsschaltung

5 erstes RG-Glied

6 zweites RC-Glied

7 Meßkondensator

8 erste Komparatorschaltung

9 Phasenauswertung

10 erstes Und-Gatter

11 zweites Und-Gatter

12 Negator

13 Auswerteschaltung

14 drittes RC-Glied

15 Schmitt-Trigger

16 Verstärker

17 zweite Komparatorschaltung

18 Abgleicheinheit

19 zweites Potentiometer

20 Vergleichskondensator

u. gepulste Meßspannung

u„ Ausgangssignal des zweiten RC-Gliedes

υ-. Ausgangs signal des ersten RC-Gliedes

Ur Ausgangssignal des Eegators

Ug Ausgangssignal des ersten Und-Gatters

U₇ Ausgangssignal des dritten RC-Gliedes

Ug Ausgangssignal des Schmitt-Triggers

Uq Ausgangssignal des zweiten Und-Gatters

Um Triggerspannung des Schmitt-Triggers

Tp Zeitkonstante des ersten RC-Gliedes

T„ Zeitkonstante des zweiten RC-Gliedes

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Claims

Erfindüngsanspruch - ^ U 1 2 2 9

1♦ \Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung für Fehl-'s ^und/oder Mehrfachbogen an Bogendruckmaschinen dadurch gekennzeichnet , daß einer mit einem Pulsgenerator (1) verbundenen Vergleichsschaltung (4) bestehend aus einem ersten RC-Glied (5) mit einem Meßkondensator (7) und einem zweiten RC-Glied (6) mit einem Vergleichskondensator (2O)₁ eine Komparatorschaltung (8) zum Vergleich der Signallaufzeiten der Pulsspannung, eine Phasenauswertung (9) und Auswerteschaltungen (13) für Fehl- und Mehrfachbogen nachgeordnet sind»
2. Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulsgenerator (1) über ein erstes Potentiometer (3) zur Einstellung auf Fehlbogen oder Mehrfachbogen oder Fehl- und Mehrfachbogen mit den RC-Gliedern (5; 6) verbunden ist„
3. Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt T_f dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatorschaltung (8) aus einem Operationsverstärker (2) besteht»
4« Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet _t daß die Phasenauswertung (9) aus einem ersten Und-Gatter (10), dessen erster Eingang über einen Negator (12) mit dem Ausgang der Komparatorschaltung (8), dessen zweiter Eingang mit dem Pulsgenerator (1) und dessen Ausgang mit der Auswerteschaltung (13) verbunden ist und einem zweiten Und-Gatter (11)₈ dessen Eingänge mit dem Ausgang der Komparatorschaltung (8) und dem Ausgang des Pulsgenerators (1) und dessen Ausgang mit der Auswerteschaltung (13) verbunden ist₈ besteht«,
5. Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt 1_S dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (13) aus einem Verstärker (16) besteht,,

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6. Kapazitive Kontroll- und Äuswerteeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (13) aus einem dritten RC-ßlied (14) mit nachgeordnetem Schmitt-Trigger (15) und Verstärker (16) besteht.
7· Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstiegs- und Abfallszeiten der Pulsspannung des Pulsgenerators 1/100 und die Pulsweite der Pulsspannung das 4-fache der Zeitkonstanten der RC-Glieder (5; 6) betragen,
8. Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Vergleichsschaltung (4) und die Eingänge des Operationsverstärkers (2) eine Abgleicheinheit (18), bestehend aus einem zwischen die Ausgänge der Vergleichsschaltung angeordneten zweiten Potentiometers (19), dessen Abgriff über eine RC-Beschaltung mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (2) verbunden ist, angeordnet ist.

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