DE3325226A1

DE3325226A1 - Verfahren und geraet zur messung und/oder regelung vorzugsweise langsamer bewegungen, z.b. zur regelung der vorschubgeschwindigkeit von registrierpapier

Info

Publication number: DE3325226A1
Application number: DE19833325226
Authority: DE
Inventors: Claudio Dipl.-Ing. 4130 Moers Möller
Original assignee: Individual
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 1983-07-13
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1985-01-24

Description

Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen, z.B.
zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Registrierpapier durch einen optoelektronischen Baustein, insbesondere durch Fototransistoren, -dioden oder -widerstände, die mit einem von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl zusammenwirken, und einer zugehörigen Schaltung.
Zur Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen sind eine Vielzahl von Verfahren bekannt, die z.B. mechanisch, elektro-mechanisch oder induktiv arbeiten. Die bekannten Verfahren weisen jedoch sämtlich den Nachteil auf, daß sie bei großer Genauigkeit und/oder bei Langzeitregelung sehr aufwendig sind, da die zur Regelung notwendige Messung der Bewegung indirekt erfolgt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zur Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen, beispielsweise zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Registrierpapier in Messwert -Schreibern anzugeben, die mit einem einfachen mechanischen Teil und mit einem geringen Energieverbrauch arbeiten. Dabei soll die Genauigkeit der Regelung die der aufwendigen Verfahren sowohl im Kurzzeitbereich als auch im Langzeitbereich erreichen.
Die Aufgaben werden dadurch gelöst, daß der Gegenstand, dessen Bewegung gemessen oder geregelt werden soll, als Informationsträger dient, sodaß dessen Bewegung direkt gemessen werden kann. Dies wird möglich, indem dem o.a. Gegenstand Marken, beispielsweise Striche oder Löcher aufgedruckt, eingestanzt, aufgeprägt oder in anderer Weise in regelmäßiger Folge aufgebracht werden.
So kann beispielsweise bei Registrierpapier die Transportlochung nach DIN 16 230 vorteilhaft entfallen und durch eine Strichmarkierung, Fig. 1, die in einem Arbeitsgang mit der Skaleneinteilung aufgedruckt wird, ersetzt werden. Geräteseitig entfallen für dieses Beispiel außerdem vorteilhaft die Transportstachelrolle und die gesamte zugehörige Antriebseinheit.
So enthält ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitender Messwert-Schreiber vorteilhaft nur ein bewegliches Bauteil, daß die Funktionen Papieraufwicklung und Papiertransport gleichzeitig durchführt. Die in Messwert-Schreibern sonst ueblichen Bauelemente für diese Funktionen, wie Rutschkupplungen, Seilscheiben, Antriebsriemen, Stachelrollen u.s.w. entfallen.
Die direkte Messung oder Regelung eliminiert vorteilhaft Fehler aufgrund von Schlupf oder Dehnung bei Feuchte-oder Temperatureinfluß, wie sie bei indirekter Messung und Regelung vorkommen.
Bei langsamen Bewegungen - in der Größenordnung 1 mm1000 mm pro Stunde - ist eine direkte Messung von Marken bisher nur möglich, wenn die Marken Informationen wie z.B. Codierungen enthalten, die eine Aussage über die Position der Marke relativ zu einer anderen, festen zuläßt. Die so arbeitenden Verfahren - wie sie z.B. in winkel codierten Stellmotoren verwendet werden -sind deshalb aufwendig, weil sie mehrere bit an Informationen gleichzeitig lesen und verarbeiten müssen In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, lediglich Marken ohne Codierung zu verwenden, so daß nur 1 bit an Information gelesen wird. Dieses Verfahren erfordert notwendigerweise eine Zählung oder Registrierung der gelesenen bits, so daß ein Vergleich zu einer elektronisch erzeugten, internen Referenzuhr ermöglicht wird.
Diese wird vorteilhaft durch eine handelsübliche quarzgesteuerte Zeitbasis mit nachfolgenden Teilerbausteinen und einem einfachen Flip-Flop gebildet. Die digitale Information am Ausgang des Flip -Flop wird mit der Messung verglichen. Die Regelung der Bewegung des Informationsträgers erfolgt, indem dieser solange an der Messeinrichtung vorbeibewegt wird, bis der elektronische Zustand des Flip -Flop mit dem der Messelektronik nicht mehr übereinstimmt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Regelung der Bewegung in vorher bestimmten Zeitabständen periodisch gesteuert erfolgt. Dadurch ergibt sich eine erhebliche Reduzierung des Energiebedarfs, da lediglich in kurzen Intervallen, zwischen denen relativ lange Ausschaltzeiten liegen, gemessen und nachgeführt wird. Für einen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Messwert -Schreiber ergibt sich hierdurch bei einem Papiervorschub von 2,5 mm pro Stunde, daß die Kapazität von vier.
1,5 V Babayzellen ausreicht, den Schreiber 1 Jahr zu betreiben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Erkennung der Marken auf dem Informationsträger opto -elektronisch erfolgt, wobei je nach Transparenz des Informationsträgers entweder ein Durchlichtverfahren ( z.B. Gabellichtschranke ) oder ein Auflichtverfahren ( z.B. Refexionslichtschranke ) angewendet wird. Da die Helligkeit, Farbe oder die Tranzparenz des Informationsträgers einerseits, die Gradation der Marken andererseits nicht konstant sind, wird zur sicheren Erkennung der Marken eine Referenzhelligkeit gemessen. Dies geschieht ebenfalls opto -elektronisch durch eine Lichtschranke, die - räumlich nahe der ersten Lichtschranke - von den oben genannten Störfaktoren genauso beeinflußt wird wie die erste Lichtschranke.
Um gleiche Helligkeit der in den Lichtschranken befindlichen Leuchtdioden zu erreichen, werden baugleiche Opto -Elemente verwendet, die in Serie geschaltet werden. Dadurch wird vorteilhaft jede Art von Stabilisierung überflüssig.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in den Lichtstrahl der Lichtschranken eine Schlitz -Blende einzusetzen, deren Schlitzbreite genau der Breite einer Marke auf dem Informationsträger entspricht. In anderer Ausgestaltung soll statt der Schlitzblende eine Blende in Form eines Strichgitters oder Lochgitters eingesetzt werden, das. vorzugsweise im Reproverfahren auf Transparentfilm erstellt, gewährleistet, daß zur einwandfreien Erkennung sehr feiner Marken mit engem Abstand ausreichende-Helligkeit für die messenden Opto -Elemente vorhanden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für Messwert -Schreiber, Thermographen, Barographen, Hydrographen etc., sowie zur schlupffreien, direkten Messung rotierender oder translatorischer Bewegungen von Bändern, Trommeln, Folien, Scheiben etc..
Aufgrund des geringen Energiebedarfs und des einfachen mechanischen Aufbaus ist das Verfahren insbesondere für Geräte geeignet, die nicht stationär betrieben werden und / oder versorgungsunabhängig und wartungsfrei arbeiten müssen. Es steht so ein anpassungsfähiges, universelles Mess- und Regelverfahren zur Verfügung, daß sowohl für schnell ablaufende Bewegungen, als auch vorzugsweise für langsam ablaufende Bewegungen geeignet ist.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen einer bevorzugten Ausführung näher erläutert, aus denen weitere vorteilhafte Einzelheiten entnehmbar sind.
Es zeigen im einzelnen: Fig. 1 ein Registrierpapier zur Aufzeichnung des barometrischen Drucks mit aufgedruckten Strichmarken zur Vorschubregelung Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer schematisiert wiedergegebenen Messanordnung zur Erkennung der Marken Fig. 3 den schematisiert dargestellten Aufbau der Mess-und Regeltechnik.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt eines Registrierstreifens, wie er zur Aufzeichnung des Luftdrucks verwendet wird. Es fällt auf, daß er nicht die übliche Transportlochung nach DIN 16 230 hat. Seitlich der üblichen Skaleneinteilung (1) befindet sich ein Streifen mit Marken (2), die gleichzeitig mit der Skala aufgedruckt werden. Die Marken, hier in der bevorzugten Ausführung als Strichmarken ausgeführt, haben eine Breite von 0,5 mm und einen Abstand von 0,5 mm. Die Skala ist in ihrer Längsrichtung in Tage (3) und in 4 -Stunden -Abschnitte (4) unterteilt. Innerhalb eines 4 -Stunden -Abschnittes befinden sich 10 dunkele Strichmarken und 10 helle Zwischenräume, so daß von einer optoelektronischen Messanordnung insgesamt 20 Hell -Dunkel -Zustände innerhalb eines 4 -Stunden -Abschnittes erkannt werden können.
Die Vorschubregelung dieses Registrierstreifens erfolgt 20 mal pro 4 Stunden, also alle 12 Minuten, indem er um 0,5 mm transportiert wird. Dieser diskontinuierliche, relativ grobe Vorschub ist für eine Langzeitregistrierung ausreichend. Das Verfahren erlaubt im Bedarfsfall eine wesentlich feinere Vorschubregelung.
In Fig. 2, die ein Ausführungsbeispiel für eine Messanordnung zur Erkennung der Marken schematisiert darstellt, bezeichnet (5) das Registrierpapier mit den aufgedruckten Strichmarken (2). Ober den Strichmarken befindet sich eine fest mit dem optoelektronischen Baustein verbundene Blende (7), die hier als Strichblende dargestellt ist. Die Striche und deren Abstände voneinander entsprechen den Marken und deren Abständen auf dem Registrierpapier. Dadurch wird der Hell -Dunkel Unterschied gegenüber einer einfachen Schlitzblende erhöht und das Erkennen der Marken sicherer.
Der optoelektronische Baustein (6) besteht aus zwei Lichtschranken, von denen nur eine, -hier als Reflexlichtschranke -dargestellt ist.
Der von einer Leuchtdiode (8) ausgehende Lichtstrahl wird an der Blende und dem Registrierpapier reflektiert und dessen Intensität wird von einer Fotodiode (9) in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Je nach Stellung von Strichblende und Marken auf dem Registrierpapier zueinander erfolgt ein Vorschub des Papiers durch die Transporteinheit (10).
In Fig. 3, die den schematisierten Aufbau der Mess -und Regel eI ektronik darstellt, bezeichnet (11) eine quarzgesteuerte Zeitbasis, die neben anderen digitalen Impulsen solche pro Minute und pro Sekunde liefert. Der nachgeschaltete, voreinstellbare Teiler ermöglicht die Auswertung der Zeitbasis so, daß jedes benötigte Zeitintervall programmiert werden kann.
In der vorliegenden Ausführung wird eine Zeitperiode von 12 Minuten generiert. Die Referenzuhr (13) besteht im wesentlichen aus einem Flip -Flop, daß seinen Ausgangszustand alle 12 Minuten ändert. Der voreinstellbare Teiler (12) triggert ebenfalls den Steuerteil für die Intervallmessung (14), der alle 12 Minuten, aber nachdem die Referenzuhr umgeschaltet hat, den optoelektronischen Baustein (6) aktiviert und ihn unmittelbar nach jeder Messung wieder ausschaltet, um den Energieverbrauch zu minimieren. Der optoelektronische Baustein (6) besteht im wesentlichen aus zwei Lichtschranken, bei denen hier die Leuchtdioden in Serie geschaltet sind. Die Spannungen der Fotodioden werden hier mit Hilfe eines Operationsverstärker -Moduls ausgewertet; d.h., daß hier das Erkennen der Marken erfolgt.
Der Ausgang des Operationsverstärker -Moduls-(15) wird mit dem Ausgang der Referenzuhr (13) im Komparator (16) verglichen, und der Antrieb der Transporteinheit (10) so lange aktiviert, bis beide Ausgangszustände ungleich sind.

Claims

Verfahren und Gerät zur Messung und/oder Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen, z.B. zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Registrierpapier.

Patentansprüche Verfahren zur Messung und/oder Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen, z.B. zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Registrierpapier in Messwert - Schreibern, durch einen optoelektronischen Baustein, insbesondere durch Fototransistoren, -dioden oder -widerstände, die mit einem von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl zusammenwirken und einer zugehörigen elektronischen Schaltung d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Gegenstand, dessen Bewegung gemessen und/oder geregelt werden soll, Träger von Informationen ist, die zur Messung und/oder Regelung der Bewegung notwendig sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hnet, daß die Informationen einfach Marken, vorzugsweise Striche oder Löcher sind, die dem o.a. Gegenstand aufgedruckt, eingestanzt, aufgeprägt oder in anderer Weise aufgebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Marken keine Codierung enthalten und in regelmäßiger Folge aufgebracht sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Messung und/oder Regelung der Bewegung in voher bestimmten Zeitabständen periodisch erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß zur Erkennung der Marken eine Lichtschranke verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g ek e n n z ei c h ne t, daß in den Strahlengang der Lichtschranke eine Schlitzblende eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, d a d u r c h g ek e n n z e i c h ne t, daß in den Strahlengang der Lichtschranke ein Strichgitter oder Lochgitter eingesetzt wird.
8. Gerät zur Messung und/oder Regelung vorzugsweise langsamer Bewegungen, z.B. zur Regelung der Vorschubgeschwindigkeit von Registrierpapier durch einen optoelektronischen Baustein, insbesondere durch Fototransistoren, -dioden oder -widerstände, die mit einem von einer Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl zusammenwirken und einer zugehörigen elektronischen Schaltung d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es eine zur Erkennung der Marken eines Gegenstandes, dessen Bewegung gemessen und/oder geregelt werden soll, geeignete Messeinrichtung und eine zugehörige elektronische Schaltung aufweist.
9. Gerät nach Anspruch 8, da du r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß die Messeinrichtung aus einer Blende, z.B. einer Schlitz-, Loch- oder Strichblende und einem optoelektronischen Baustein besteht, der mindestens eine Lichtschranke zur Erkennung der Marke und eine Referenz - Lichtschranke beinhaltet.
10. Gerät nach Anspruch 8 und 9, da durch g e k e n n z ei c hn e t, daß die zur Messeinrichtung gehörige elektronische Schaltung eine diskontinuierliche Messung und/oder Regelung der Bewegung eines Gegenstandes durchführt.
11. Verfahren und Gerät nach einem der vohergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß es in Messwert - Schreibern, Barographen, Thermographen und Hydrographen im nicht stationären, versorgungsunabhägigen oder wartungsfreien Betrieb verwendet wird.