DE3619483A1 - Verfahren und anordnung zur programmierbaren aenderung von elektrischen bauelementen insbesondere in sensorsystemen sowie sensor an naeh- und textilmaschinen - Google Patents

Verfahren und anordnung zur programmierbaren aenderung von elektrischen bauelementen insbesondere in sensorsystemen sowie sensor an naeh- und textilmaschinen

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontaktlosen programmierbaren Veränderung des Wertes von elektrischen und elektronischen passiven Bauelementen insbesondere in Sensorsystemen an Näh- und Textilmaschinen, sowie für alle Automatisierungsaufgaben. Weiterhin betrifft sie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Netzwerk elektronischer bzw. elektrischer Bauelemente, die der Problemstellung entsprechend ausgelegt sind, sowie einer Anzahl schneller elektronischer Schalter, die direkt von einer freiprogrammierbaren Steuerung oder von einem Microprozessor oder Microcomputer parallel oder seriell angesteuert werden können, um den Wert des Bauelementes oder des Sensorsystems zu verändern entsprechend einem vorgewählten Sollwert.
Sie betrifft weiter einen Sensor insbesondere für Nähautomaten, Textilmaschinen und ähnliche Gebiete, der in der Lage ist, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens, sowie der Schaltungsanordnung, sowie durch Programmsteuerung durch einen Microcomputer seine Einstellung innerhalb kürzester Zeit selbst an die Erkennungsaufgabe anzupassen.
Mit dem weiteren Vordringen von Automaten und Robotern in der Näh-, Konfektionstechnik, sowie der Textilindustrie werden Sensoren und Sensorsysteme immer wichtiger. Jedoch auch allgemein sind Sensoren von großem Interesse, ebenso auch passive elektrische und elektronische Bauelemente, deren Wert durch programmierbare Steuerungen oder Microcomputer automatisch angepaßt werden kann.
Bekannte einfache Grundschaltungen für Sensorsysteme wie sie auch in A. Härtl "Optoelektronik in der Praxis", erschienen 1985 im A. Härtl Verlag, beschrieben sind, bestehen in der Regel aus dem Sensorsystem, einem oder mehreren nachgeschalteten Verstärkern mit entweder einem Analog-Digital-Wander, in dem die meist schwachen Sensorsignale verstärkt werden, oder nachgeschalteten Kippstufen, sogenannten Schritt-Triggern, mit denen bei Erreichen eines bestimmten Schwellwertes ein eindeutiges, digital verwertbares Signal erzeugt wird. Dies gibt nicht nur für optoelektronische Sensoren, sondern auch für induktive, kapazitive und auf anderen Effekten beruhenden Sensoren.
So zeigt Fig. 1 ein einfaches bekanntes optoelektronisches Sensorsystem. Bei Unterbrechung des von einer Infrarotdiode kommenden Lichtstrahls oder dessen Schwächung fällt weniger Licht auf den Fototransistor und das nachgeschaltete Relais, je nach Einstellung eines veränderbaren Widerstands 1 ab. Mit dem verstellbaren Widerstand 1 wird demnach ein bestimmter definierter Zustand eingestellt, bei dem die Schaltung ihr Ausgangssignal abgeben soll. Solchen verstellbaren Widerständen bzw. Bauelementen kommt demnach in Sensorsystemen eine hohe Bedeutung zu, da damit die Ansprechbedingungen weitgehend festgelegt werden.
Der Einsatz solcher beispielsweiser optoelektronischer Sensoren ist in der DE-OS 21 24 002 beschrieben. Die darin beschriebene Schaltung arbeitet ersichtlich nur mit konstanten Bauelementen, so daß keine Berücksichtigung der Exemplarstreuung sowie veränderlichen Betriebsbedingungen möglich ist. In der DE-PS 25 24 238 ist eine Vorrichtung beschrieben, die veränderbare Sensoren geradezu voraussetzt.
Denn beim Schließen von Strumpfspitzen, sind eingewirkte Markierungen innerhalb weniger Millisekunden zu erfassen im Maschinenbetrieb. Diese Markierungen liegen in einer Bandbreite von 10 bis 80 Denier vor, das Strumpfmaterial ebenfalls. In der Praxis werden nun die optischen Reflex-Lichtschranken an solchen Vorrichtungen mit Potentiometern ständig auf die Betriebsbedingungen der neuen Materialkombinationen eingestellt, was bei häufigem Materialwechsel und bei den tausendfachen Kombinationsmöglichkeiten der Textil-Materialien fast unmöglich ist. Sensoren, die ohne Umstellung alle Materialien detektieren, sind bekanntlich technisch sehr schwierig, wenn nicht gar unmöglich. Eine Möglichkeit besteht allerdings im Einsatz von A/D-Wandlern, wobei dann allerdings Zeitverzögerungen auftreten können, sowie die Kipp-Stufen erst auf dem Umweg über den Mikroprozessor geschaltet werden können, sowie das Problem der Empfindlichkeitseinstellung nicht gelöst ist. Die DE-PS 33 23 214 beschreibt eine Vorrichtung, mit der an Nähmaschinen das Erkennen von Dickenunterschieden möglich ist. Auch hier wird mit einem Drehschalter bzw. Potentiometer die Empfindlichkeit der Detektoreinrichtung eingestellt. Weitere Erwähnung findet die DE-OS 33 36 450, in der Fadenwächter mit Potentiometern eingestellt werden.
In der Technik sind nun weitere Möglichkeiten bekannt, mit Hilfe von DIP-Schaltern bzw. Kipp- oder Schiebeschaltern Bauteile oder Sensoren zu verändern bzw. zu verstellen. Diese sind jedoch nur für einmalige Anwendungen optimal, bzw. nur bei geringer Umstellfrequenz anwendbar. In der DP-Anmeldung 35 40 126 wird ein Verfahren und eine Einrichtung beschrieben, die den Nähprozeß vollständig überwachen soll. Dazu sind jedoch Sensoren notwendig, oder elektronische Bauelemente, die innerhalb einer geringen Zeit, eventuell kleiner als eine Millisekunde, Materialien detektieren sollen, oder Schaltschwellen voreinstellen.
Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gesetzt, diese Problematik mit einfachen Mitteln zu lösen bei Kompatibilität mit frei programmierbaren Steuerungen oder Microprozessoren oder Microcomputern, gleichzeitig soll die zuletzt erwähnte Erfindung damit weiter ausgebildet und verbessert werden, um bestehende technische Grenzen zu überwinden und den Anwendungsbereich sinnvoll zu erweitern. Die Verbesserung zielt insbesondere darauf ab, Fortschritte bei sich selbst optimierenden elektronischen Bauteilen und Sensoren zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch vorteilhaft gelöst, indem die in elektronischen Systemen oder Sensorsystemen vorhandenen passiven Bauteile zur Empfindlichkeitseinstellung, wie beispielsweise Potentiometer, Drehkondensatoren oder veränderliche Induktivitäten, durch ein diskretes Netzwerk dieser Bauteile ersetzt werden, die in bestimmten Kombinationen und Abstufungen vorgesehen sind, wobei das Netzwerk durch elektronisch steuerbare, computerkompatible Schalter stufenweise zwischen einem minimalen und maximalen Wert einstellbar ist.
Die Zahl der Stufen richtet sich dabei nach der notwendigen Auflösung oder nach der Busbreite der Steuerung des Microprozessors oder Microcomputers.
Zur Erläuterung zeigt Fig. 2 das Wirkprinzip der Erfindung anhand eines modifizierten Ausschnittes aus der Fotosensorschaltung von Fig. 1. Hierbei wurde der Stellwiderstand 1 durch ein Widerstandsnetzwerk 2 von vier in Reihe geschalteten Netzwerkwiderständen R 0/R 1/R 2/R 3 3 ersetzt. Diese Netzwerkwiderstände werden nun durch einen elektronischen Schalter 4 so zugeschaltet bzw. überbrückt, daß sich die Einzelwiderstände entsprechend der Schalterkombination A 0/A 1/A 2/ A 3 5 addieren, so daß von R-Gesamt = 0 Ohm bis R-Gesamt = R 0 + R 1 + R 2 + R 3 = Maximum verschiedene Widerstandwerte erreichen lassen.
Wird beispielsweise R 0 = R 1 = R 2 = R 3 gewählt, ergeben sich nach kombinatorischen Gesetzen in der Reihenschaltung (N + 1) Widerstandswerte bei Einbezug eines Vorwiderstandes Rv 6. Sind R 0 ¢ R 1 ¢ R 2 ¢ R 3 ¢ 0, erhält man (2 N + 1) Widerstandskombinationen, bei 4 Einzelwiderständen demnach 17 Widerstandswerte, bei 6 Widerständen 65 Werte, bei 8 Widerständen 257 Werte, und bei 16 Widerständen 65537 Werte. Die damit erreichbare Auflösung reicht von recht groben Stufen bei 4 Bit Auflösung bis zu einer praktisch kontinuierlichen Stufung bei 16 Bit Auflösung. Jedoch schon bei 8 Bit Auflösung lassen sich Stufungen von 0,4 Prozent Aufteilung erreichen, was Auflösungen von Präzisionspotentiometern entspricht, so daß eine weitere Auflösung darüber hinaus selten nötig ist.
Die verwendeten Netzwerke müssen nicht notwendigerweise nur seriell aufgebaut sein, sondern können auch parallel sowie komplex aufgebaut sein; insbesondere sind aus der A/D und D/A- Wandlertechnik und Microcomputertechnik bekannte R-2R-Netzwerke oder RCL-Netzwerke erfindungsgemäß möglich. Die Wertestufung der Bauelemente wird zweckmäßig so vorgenommen, wenn nicht speziell ein R-2R-Netzwerk eingesetzt wird, daß eine binäre Codierung gilt:
R 0 =   R
R 1 =  2R
R 2 =  4R
R 3 =  8R
R 4 = 16R
R 5 = 32R
R 6 = 64R
usw.
usw.
R (N - 1) = 2(N - 1) · R
Damit kann jede Größe bitweise realisiert werden.
Selbstverständlich sind auch andere Stufungen möglich und je nach Aufgabe zweckmäßig.
Desweiteren errechnet sich daraus folgt für
Die danach errechneten Widerstandswerte müssen je nach Ergebnis gerundet werden, um Widerstände bzw. Bauteile aus der Nennzahlreihe bzw. käuflich zu erhalten.
Desweiteren gibt es Toleranzprobleme bei den größten Widerständen des Netzwerks. Es wird deshalb vorgeschlagen, die Festwiderstände R i mit einstellbaren Widerständen in Reihe oder parallel zu ergänzen bzw. diese ganz durch Präzisionspotentiometer zu ersetzen, so daß sich alle Widerstände bei Abgleich der Schaltung präzise auf ihren Nennwert einstellen lassen.
Identische Überlegungen lassen sich auf L- oder C-Netzwerke anwenden. Fig. 3 zeigt beispielsweise ein Widerstandsnetzwerk, das ein 4 KΩ-Einzelwiderstand (Potentiometer) ersetzen soll in einer LED-Ansteuerschaltung, mit der sich die Empfindlichkeit einer Lichtschranke einstellen läßt. Der errechnete Widerstand für R 0 = 15,6 KΩ. Gewählt wurden Potentiometerwerte, die jeweils in der Mitte des Einstellbereiches liegen. Um niedrige Kapazitäten zu erhalten, sind auch integrierte Netzwerke vorteilhaft, wobei auch Kompensationen des Innenwiderstandes des elektronischen Schalters möglich sind.
Beim elektronischen Schalter 4 lassen sich im Prinzip bekannte Relais einsetzen. Diese sind allerdings sehr groß und relativ langsam. Der vorgeschlagene elektronische Schalter 5 wird über einen Durchschaltimpuls 11 gesetzt, so daß die vom Microcomputer 10 kommenden Datensignale D 0 bis D (N-1) am Datenbus 9 über ein sogenanntes D-Flip-Flop 7 durch einen Datenübernahmeimpuls 8 an die bilateralen bipolaren Schalter 13 und 14 gelangen, und das gewünschte Bit- bzw. Widerstandsmuster erzeugen.
Dieser bekannte elektronische Schalter CMOS 4016/4066 13 und 14 enthält vier bilaterale (bipolare) Schalter, und man kann damit leicht in 4er Gruppen entsprechende Ports realisieren, vorzugsweise mit dem IC 4066.
Jeder 4016/4066-Schalter verfügt über zwei Daten (In und Out) sowie über einen Kontrollabschluß (Cont.). Liegt am Kontrollanschluß L-Signal an, so ist der Schalter geschlossen. Liegt am Kontrollanschluß H-Signal, so ist der Schalter für einen Signalfluß in beiden Richtungen geöffnet. Zweckmäßig ist jedoch meist die Vorschaltung von D-Flip-Flops.
Nachteilig ist hier ein gewisser - zwar niedriger - Leitungswiderstand in der durchgeschalteten Leitung, der berücksichtigt werden muß durch entsprechend hohe Steuerspannung am Control-Anschluß, oder durch Parallelschaltung jeweils mehrerer Schaltleitungen.
Statt der angegebenen integrierten Schaltungen 4016/4066 lassen sich auch sogenannte Optokoppler in Relaisersatzschaltung zum Zuschalten der Netzwerkelemente einsetzen, wobei diese vorwiegend in Darlingtonausführung verwendet werden, jedoch auch ein zusätzlicher Aufwand am Optokopplereingang besteht, um diesen Microprozessor kompatibel zu gestalten, sowie in der Ausgangsbeschaltung, um die Wirkung eines Relais nachzubilden. Weiter ist nachteilig, daß Optokoppler nur in einer Richtung wirken, während die ICs 4016/4066 bidirektional arbeiten und auch die Polung keine Rolle spielt.
Die sicherlich wichtigste Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Anordnung liegt im Einsatz als stellbarer Stufenwiderstand. Es gibt allerdings noch weitere vorteilhafte Anwendungen, wo Potentiometer als Spannungsteiler eingesetzt werden. In Fig. 4 wird eine Möglichkeit gezeigt zur programmierbaren Farbmischung bei mehrfarbigen LEDs. Solche Lumineszensdioden 14 haben drei Anschlüsse, eine Kathode und zwei Anoden A 1 und A 2.
Im Kathodenzweig liegt ein Vorwiderstand R v zur Begrenzung des Diodenstromes. Zwischen den Anoden liegt in der Regel ein Spannungsteilerpotentiometer von 250 Ω, an dessen Mittelanschluß V cc = 12 V, oder eine andere Spannung, angelegt wird. Je nach Einstellung des Potis wird eine Farbmischung von rot zu gelb oder grün erreicht, was sich als Sender für Sensoren für Farbmessungen ausnutzen läßt. Wird nun der Poti gegen das R-Netzwerk 15 ausgetauscht, in dessen linkem und rechtem Zweig jeweils mindestens zwei bis vier Widerstände liegen, so daß jeder Zweig maximal 250 Ω erreichen kann, dann muß man lediglich durch die erfindungsgemäße Schaltung dafür sorgen, daß im rechten Zweig das Bitmuster jeweils invertiert wird, so daß die Σ R der Widerstände jeweils 250 Ω ergibt. Es ergeben sich auf jeder Seite, wie ersichtlich, 17 R-Kombinationen mit R v , so daß in Stufen von ca. 4 Nanometern eine Wellenlängenvariation und somit Farbänderung möglich wird.
In Fig. 4 sind weiterhin ersichtlich die elektronischen Schalter 12 und 13, weiter zwei RAM-Bausteine 16 und 17, die sequentiell programmierbar sind mit 16 Worten/Adressen zu je 4 Bit und in denen das äquivalente Widerstandsmuster als Bitmuster abgelegt werden kann, sowie an einem RAM beispielhaft ein 4-fach Inverter 18, der die Datenbits von Kanal 0 oder Kanal 1 invertiert, um die Spannungsteilerschaltung zu realisieren. Die Invertierungsstufe kann auch vor dem RAM und zwischen dem elektronischen Schalter liegen, das RAM durch andere Speicher wie ROM und Eprom ersetzt werden.
Die Dateneingabe 19 kann von einer Tastatur oder einem Rechnerbus/ Port aus erfolgen bei der Programmierung oder während des Programmablaufs.
Die erwähnten 16 Adressen/Worte werden von dem Adressenzähler 20 automatisch fortlaufend erzeugt, wenn der Adressenzähler von Hand über die Takttaste 22 oder von dem Taktgenerator 21 angesteuert wird. An dem Speicherausgang erscheinen dann nacheinander die gespeicherten Worte, und das Bauelement wird geschaltet in Form von veränderten Widerstandswerten und somit veränderten Farben. Nach jedem Durchlauf von 16 Adressen wird wieder bei Adresse 0 angefangen.
Zum Baustein 12 und 13 kann auch noch eine Anzeige parallel gelegt werden, so daß die Bitmuster als Ziffer oder Zahl abgebildet werden können. Ebenfalls ist jedem Fachmann geläufig, hier eine Tastatur anzuschließen. Für diese Anordnung gibt es so viele Anwendungsmöglichkeiten, daß nur einige aufgezählt werden können: Steuerung von Lichteffekten, von Modell-anlagen, Farbsensoren, Zeitschaltungen usw.
Die Ausgabe des Speicherinhaltes soll meistens automatisch nacheinander erfolgen, z. B. bei der Sensorsteuerung. Auf der Schaltung ist deshalb einTaktgenerator untergebracht, der die entsprechende Weiterschaltung des Adressenzählers bewirkt. Man muß dazu die beiden mit "Auto" bezeichneten Kontakte miteinander verbinden. Die Taktzeitfolge ist mit dem Trimmpotentiometer einstellbar; durch Auswechseln des Kondensators können kürzere oder längere Zeiten erzeugt werden.
Die Anordnung kann auch fremdgetaktet werden, wenn nicht die vom Taktgenerator gelieferte gleichmäßige Taktgabe gewünscht ist. Die beiden Kontaktstifte an Bauteil 20 stellen den Takteingang des Adressenzählers dar. Erforderlich ist TTL-Pegel; der Adressenzähler schaltet bei der negativen Flanke weiter, dies kann jedoch auch anders gelöst werden.
Es ist ohne weiteres möglich, zwei oder mehrere Anordnungen parallel zu schalten, indem einfach die Takteingänge miteinander verbunden werden und von einem gemeinsamen Taktgeber angesteuert werden. Die Wortlänge erweitert sich dann entsprechend; bei drei vollbestückten Anordnungen hat man z. B. eine Wortlänge von 24 bits. Damit lassen sich z. B. mehrere unterschiedliche Farbsensoren steuern oder eine bessere Auflösung erreichen.
Um einen hochempfindlichen Sensor ähnlich Fig. 1 in 257 Stufen programmieren zu können, läßt sich die Schaltung nach Fig. 4 noch abwandeln wie in Fig. 5 gezeigt, so daß man einen selbständig verstellbaren Sensor erhält, der entweder ständig variable Werte erzeugt oder auf einen Festwert eingestellt ist, der extern vorgewählt werden kann. So bedeutet 23 einen Strahlungssender, der seine Strahlung auf einen Empfänger 24 kontinuierlich oder veränderlich abgibt. In 25 werden die Signale verstärkt und in 26 getriggert, um ein Schaltsignal zu erhalten, das in 27 abgegeben wird. Die Empfindlichkeiteinstellung ist in dieser bekannten Anordnung am Sensor 24 oder am Verstärker 25 herausgezogen auf das erfindungsgemäße R i -Netzwerk 28, hier mit 8 unterschiedlichen Widerständen ausgestattet.
Das Netzwerk wird mit den elektronischen Schaltern 29 geschaltet, wenn an den RAMs 30 je 4 × 256 Bits ein L- oder H-Signal am Ausgang ansteht. Um die 256 Adressen der RAMs sequentiell anzusteuern, werden jeweils zwei 4-Bit-Binärzähler kaskadiert, so daß ein 8-Bit-Zähler entsteht. Die übrige Anordnung kann wie nach Fig. 4 gewählt werden, jedoch sind auch noch andere Anordnungen möglich, insbesondere Anschluß an das Parallelport eines Computers oder Prozessors. Dies ist bei einem Sensor besonders vorteilhaft, da dann die Steuerung des Netzwerks nicht mehr nur sequentiell erfolgt, sondern in wahlfreier Reihenfolge. So zeigt Fig. 6 den Anschluß an das Parallelport 33 eines Computers.
Diese Ports können unterschiedlich breit sein, und gewährleisten eine schnelle Datenausgabe, so daß eine Stufe in weniger als einer Millisekunde umgestellt werden kann. Vom Adressenbus 34 wird ein bestimmtes Port angewählt, und das Bitmuster vom D-Flip-Flop 35 zum elekronischen Schalter 4 durchgesteuert, und von da zum Netzwerk 15, wo im angeschlossenen Gerät sodann ein Ersatzwiderstand/Ersatzkondensatorwert 36 usw. zur Verfügung steht.
Sollen eine größere Anzahl Sensoren oder Bauelemente angeschlossen werden, so kann, wie dem Fachmann ohne weiteres verständlich, von einem oder mehreren seriellen Signalquellen 37 eines Systems ein Seriell-Parallel-Umsetzer SIP 38 angesteuert werden, vorzugsweise als Schieberegister ausgebildet, der dann je nach Bauweise 39 zuerst das D-Flip-Flop 35 oder direkt den elektronischen Schalter 4 ansteuern kann. Durch die seriell-parallele Umsetzung verlangsamt sich allerdings der Umstellvorgang beträchtlich.
Erfindungsgemäß wird bei dem beschriebenen Verfahren und der Schaltungsanordnung jede Grundschaltung 43 von Potentiometern und Kapazitäten und Induktivitäten usw., wie in Fig. 7 als Beispiel gezeigt, nur durch Beschaltung und Programmierung in wählbaren diskreten Schritten möglich und erfindungswesentlich, je nach Zahl der Elemente oder der Bitmuster, die auch in Festwertspeichern abgelegt sein können, auch in mehrfachen seriellen oder parallelen Kombinationen. So sind vor allem microprozessorkompatible bzw. -steuerbare passive Bauelemente möglich, die sich leicht in einem IC integrieren lassen, und dann mit herausgeführten Anschlüssen direkt in Schaltungen Verwendung finden können, und so mechanische Verstellelemente ersetzen können.
Desweiteren sind in Verbindung mit Microcomputern und -prozessoren einerseits steuerbare und andererseits rückgekoppelte Sensoren möglich, wie in Fig. 8 gezeigt. Im Vorwärtszweig wird der Sensortrimmer wie in Fig. 6 lediglich an- und umgesteuert, eventuell auch mit Berücksichtigung von externen Einflüssen 40. Im Rückwärtszweig in der Rückkopplung wird entweder am Sensor 24 oder Verstärker 26 oder auch schon am Sender 23 ein oder mehrere Analogsignale über Meßglieder 41 abgegriffen, von dort zu bekannten Analogdigitalwandlern 42 geleitet, die am Microcomputer angekoppelt sind. Die anstehenden Datenwörter können über entsprechende Software mit den ausgehenden verglichen werden, so daß beispielsweise Regelungen aller Art möglich werden.
Weiterhin kann ein Sensor von der Grundeinstellung aus in seiner Empfindlichkeit so verändert werden, daß am A/D-Wandler ein maximales oder minimales Signal ankommt; nunmehr werden diese Werte mit einer Frequenz von mehreren K-Hertz ständig ermittelt und abgespeichert, und können zusammen mit dem Speicherinhalt die Grundlagen für selbstoptimierende Sensoren zum Einsatz an Näh- und Textilmaschinen ergeben.
  • Liste der Bezugszeichen  1 veränderbarer Widerstand (Potentiometer)
     2 Widerstandsnetzwerk
     3 Netzwerkswiderstände
     4 elektronischer Schalter
     5 Schalterkombinationen E 0/E 1/E 2/E 3
     6 Vorwiderstand R v
     7 D-Flip-Flop (Latch)
     8 Datenübernahmeleitung
     9 Datenbus
    10 Microcomputer
    11 Durchschalteleitung
    12 bilaterale (bipolare) Schalter
    13 bilaterale (bipolare) Schalter
    14 CMOS 4016/4066
    15 R-Netzwerk
    16 RAM-Baustein SN 7489
    17 RAM-Baustein SN 7489
    18 Inverter 4-fach
    19 Dateneingabe
    20 Adressenzähler
    21 Taktgenerator
    22 Takttaste
    23 Strahlungssender
    24 Empfänger
    25 Verstärker
    26 Trigger/Schaltstufe
    27 Ausgangssignal
    28 R i -Netzwerk
    29 elektronische Schalter
    30 256 × 4 Bit RAMs
    31 4-Bit-Binärzähler
    32 kaskadierter Zähler
    33 Parallelport
    34 Adressbus
    35 D-Flip-Flop (Latch)
    36 zum Gerät (Ersatzwiderstand)
    37 serielle Signalquelle
    38 SIP Seriell-Parallel-Umsetzer
    39 Ansteuerung D-Flip-Flop oder elektronischer Schalter
    40 externer Einfluß
    41 Meßglieder
    42 AID Analog-Digital-Wandler
    43 Potentiometer-Grundschaltungen

Claims (13)

1. Verfahren zur kontaktlosen, programmierbaren Veränderung des Wertes von elektrischen und elektronischen passiven Bauelementen in Sensorsystemen und Schaltungen an Näh- und Textilmaschinen, sowie in der Automatisierungstechnik - dadurch gekennzeichnet, daß in elektrischen und elektronischen Schaltungen die zur Empfindlichkeitseinstellung vorhandenen mechanisch veränderlichen oder zuschaltbaren passiven Bauelemente (1) durch ein kontaktloses Bauelement oder System ersetzt werden, das in kleinen oder größeren Stufen (bitweise) durch speicherprogrammierbare Steuerungen, Microprozessoren oder Computer über eine parallele oder serielle Ansteuerung verändert (programmiert) werden kann um steuerbare und über Rückmeldung regelbare Bauelemente zu erreichen. Dazu werden die passiven, mechanischveränderlichen Bauelemente, durch diskrete angepasste Netzwerke (2) ersetzt, die durch einen oder mehrere computerkompatible elektronische Schalter (4) angesteuert werden, dem entweder parallele (7) oder serielle (38) Eingangsglieder oder direkt Programm-speicher (16) vorgeschaltet sind, entweder ein- oder mehrkanalig auf auf die elektronischen Schalter wirkend.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 - dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerke aus diskreten passiven Elementen wie Widerständen (3), Kondensatoren, Induktivitäten bestehen, die in Reihe, parallel oder komplex geschaltet werden können nach einem Bitmuster - durch den Prozessor - über die elektronischen Schalter, so daß sich zwischen Minimum, Maximum vorzugsweise proportional zu Zweierpotenzen einstellbare Werte ergeben können.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2 - dadurch gekennzeichnet, daß die Netzwerke aus kontinuierlich verstellbaren Elementen bestehen, um sie auf bestimmte Nennwerte vorab einstellen zu können, sowie daß Kompensationselemente vorhanden sind, um die Eigenwerte des elektronischen Schalters zu kompensieren.
4. Anordnung nach Anspruch 1 - dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere bilaterale, bipolare, elektronische Schalter (5) eingesetzt werden, um über einen Durchschalteimpuls (11) die vom Microcomputer kommenden Datensignale über ein sogenanntes D-Flip-Flop (7) an die bilateralen Schalter beispielsweise (13) und (14) gelangen.
5. Anordnung nach Anspruch 1 und 4 - dadurch gekennzeichnet, daß als bilateraler Schalter das IC 4016/4066 eingesetzt wird oder eine geeignete Relaisersatzschaltung aus Optokopplern, sowie zur Verkleinerung des Innenwiderstandes oder Erhöhung der Schaltleistung oder der Zahl der Elemente mehrere elektronische Schalter parallel eingesetzt werden.
6. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäße Anordnung z. B. zum Verändern der Farbe von Mehrfarbleuchtdioden programmgesteuert in Spannungsteileranordnung eingesetzt wird, wobei ein Netzwerk (15) in einem linken und rechten Zweig durch die elektronischen Schalter (12), (13) über die Programmspeicher (16), (17) unter Invertierung eines Kanals (18) vorteilhaft so gestaltet wird, daß die LED-Farbe taktgesteuert, fremdgesteuert, tastaturgesteuert oder computergesteuert (19) oder auf andere kontaktlose Art verändert werden kann.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß man einen kontaktlos verstellbaren Sensor erhält, der intern oder extern elektronisch in der Empfindlichkeit vorgewählt werden kann, bestehend aus einem Strahlungssender (23), einem Empfänger (24), einem Verstärker (25), einer Triggerung (26), sowie aus einer Empfindlichkeitseinstellung bestehend aus dem R i Netzwerk (28) mit unterschiedlichen Widerständen, mit elektronischem Schalter (29) und Speicherbausteinen (30) die von kaskadierten 4-Bitzählern (31) und (32) addressiert werden, in sequentieller Reihenfolge oder über einen Computer wahlfrei.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstellung des Netzwerks über einen Computer- oder Microprozessoranschluß erfolgt, bestehend aus Parallelport (33), Adressenbus (34), Flip-Flop (35), elektronischen Schaltern (4) und Netzwerk (15), wo sodann im angeschlossenen Gerät ein gegebenenfalls komplexer Ersatzwiderstand zur Verfügung steht.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Anzahl Sensoren oder passive Bauelemente von seriellen Signalquellen (37) über Seriell-Parallelumsetzer (38) angesteuert werden.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß alle Grundschaltungen von passiven Bauelementen durch geeignete Netzwerke und Beschaltung und Programmierung realisiert werden, in mehrfachen, seriellen und parallelen Kombinationen, und diese in einem einzigen IC integriert sind.
11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche - dadurch gekennzeichnet, daß ein vorwärts gesteuerter und rückgekoppelter Sensor entsteht, bestehend aus Sender (23), Sensor (24), Verstärker (26), Analogaufnehmer (41), Analogdigitalwandler (42), der am Microcomputer angekoppelt ist, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 und dem Netzwerk (28), dem elektronischen Schalter (29), der D-Flip- Flop-Stufe (35), so daß in Verbindung mit einer geeigneten Programmsteuerung ein selbstoptimierender Sensor zum Einsatz an Näh- und Textilmaschinen und für Automatisierungsaufgaben entsteht.
12. Anordnung und Sensor nach den vorhergehenden Ansprüchen - dadurch gekennzeichnet, daß ein mindestens zweipoliger mechanischer DIP-Schalter im Dual-Inline-Gehäuse zusammen mit dem erfindungsgemäßen Netzwerk passiver Bauteile und einer automatischen Anzeige für den eingestellten Wert eingesetzt wird, bzw. einer Meßanzeige, die U, I, R oder L/G anzeigt.
13. Anordnung und Sensor nach den vorhergehenden Ansprüchen - dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere elektronische Schalter in N-MOS-Si-Gate-Technologie, z. B. U 353 M/U 354M oder sogenannte fotovoltaische Relais mit Optokoppler BOS/FET als elektronische Allstromschalter, z. B. PVR 2300/ 3301 oder neuere Entwicklungen in entsprechender Bitbreite das erfindungsgemäße Netzwerk zur Empfindlichkeitseinstellung schalten, sowie wiederum eine automatische Schaltung zur Anzeige des eingestellten Wertes vorhanden ist.
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