NL8600667A - Automatische penrecorder van het balanstype met een servomechanisme. - Google Patents

Description

' ïL ^ N.0. 33728 1 —

Automatische penrecorder van het balanstype met een servomechanisme. „

Penrecorders worden alom gebruikt voor de analoge registratie van diverse meetsignalen.

Figuur 1 toont een uit de stand der techniek bekende automatische penrecorder van het balanstype. In figuur 1 wordt met het referentie-5 cijfer 1 een kaartcassettebehuizing aangeduid voorzien van een regis-tratiekaart 2 welke behuizing losneembaar gemonteerd is op een (niet getoond) hoofdlichaamchassis. Met 3 is een penwagen aangegeven waarop losneembaar een pen 4 is gemonteerd, welke wagen verschuifbaar is bevestigd op een geleidingsas 5 die zich uitstrekt in een richting lood-10 recht op de transportrichting van de registratiekaart 2. Een aandrijfsysteem voor het teweeg brengen van een heen en weer gaande beweging van de penwagen 3 langs zijn geleidingsas 5 is aangeduid met 6 en dit systeem wordt bekrachtigd met een servomotor 7 en een potentiometer 8 voor het terugkoppelen van de positie van de penwagen 3. De servomotor 15 7 en de potentiometer 8 vormen een servo-eenheid die via de leidingen 9 en 10 en de connectoren 11 en 12 is verbonden met een moederplaat 13 die op zijn beurt is verbonden met een servoversterkerplaat 14 en een voorversterkerplaat 15.

De uit de stand der techniek bekende penrecorder van het zojuist 20 beschreven type omvat een aantal verbindingsdraden en connectoren en heeft daarmee het nadeel dat het moeilijk is om een hoge verpakkings-dichtheid te bereiken en dat er vele foutfactoren kunnen optreden zoals onbevredigende verbindingen, losrakende koppelingen en dergelijke.

Voor het realiseren van een multi-penrecorder moet verder elk pen-25 registratiesysteem worden voorzien van de servo-eenheid van het type dat in figuur 1 getoond is, zodat een aanzienlijke grote installatie-ruimte nodig is en het als gevolg daarvan moeilijk is om een multipen-recorder compact van afmetingen te maken.

Bovendien is de uit de stand der techniek bekende recorder van het 30 boven beschreven type niet voorzien van een afdrukmechanisme voor het afdrukken van vooraf bepaalde afdrukpatronen, zoals de transportsnelheid van de registratiekaart, een meetdatum, een meettijdstip, alarmin-formatie, een tijdmarkering of dergelijke behorend bij de registratie van het meetsignaal door de pen, zodat het lastig is om de geregis-35 treerde data te analyseren.

Bovendien moet bij de bekende penrecorder van het boven beschreven type de grootte van een meetsignaal worden uitgelezen uit de positie van de penwagen 3 en de data, geregistreerd op de registratiekaart 2.

:* C 0 8 8 7 ί ϊ .

2

Met andere woorden, het is moeilijk om intuïtief grip te krijgen op de geregistreerde data. Dit nadeel treedt bijzonder sterk aan het licht in het geval van een multi-penrecorder waarin de meetresultaten worden geregistreerd op de kaart door correctie of instelling van tijdverschil-5 len corresponderend met de afstand tussen de aangrenzende pennen die zijn geplaatst in de transportrichting van de kaart.

De onderhavige uitvinding heeft nu ten doel de bovenstaande en ook andere problemen, die optreden in de uit de stand der techniek bekende penrecorders, te overwinnen en heeft in het bijzonder ten doel een pen- 10 recorder te verschaffen die compact in afmetingen is vanwege een gerealiseerde hoge verpakkingsdichtheid, zeer betrouwbaar is in bedrijf, goedkoop kan worden gefabriceerd en gemakkelijk kan worden onderhouden en bediend en geschikt is om te worden omgevormd tot een multi-penrecorder.

15 De bovenstaande en andere doelstellingen, effecten, eigenschappen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden uit de navolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen ervan waarbij wordt verwezen naar de begeleidende figuren.

Figuur 1 is een schematisch aanzicht van een uit de stand der 20 techniek bekende penrecorder.

Figuur 2 is een perspectief aanzicht van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een penrecorder volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 3 is een soortgelijk aanzicht als figuur 1 maar illustreert de inwendige componenten ervan.

25 Figuur 4 is een schematische vertikale doorsnede door de penrecor der van figuur 2.

Figuur 5 is een perspectief aanzicht van een kaartcassette ervan.

Figuur 6 is een perspectief aanzicht van een weergeefeenheid ervan.

30 Figuur 7 is een perspectief aanzicht van een servo-eenheid ervan.

Figuur 8 is een aanzicht met uiteen genomen delen van een magneto-strictie-potentiometer die wordt gebruikt in de servor-eenheid die getoond is in figuur 7.

Figuur 9 is een aanzicht dat wordt gebruikt ter verklaring van de 35 constructie van een servomotor die wordt gebruikt in de servo-eenheid van figuur 7.

Figuur 10 is een blokschema van de servo-eenheid die getoond is in figuur 7.

Figuur 11 is een blokschema van een andere servo-eenheid.

40 Figuur 12 is een blokschema van een voorkeursuitvoeringsvorm van *» . 1 * % Ί Λ «9 : \ : o / it 4 3 een drie pensrecorder in overeenstemming met de onderhavige uitvinding.

Figuur 13 is een aanzicht dat wordt gebruikt voor het verklaren van een geheugen dat wordt gebruikt in de drie pensrecorder getoond in 5 figuur 12.

Figuur 14 is een stroomschema dat wordt gebruikt ter verklaring van de bedrijfswijze van de drie pensrecorder die getoond is in figuur 12.

Figuur 15 is een aanzicht dat wordt gebruikt ter verklaring van de 10 relatie tussen de transportsnelheid van de registratiekaart en een aantal gemeten data in de drie pensrecorder die getoond is in figuur 12.

Figuur 16 is een aanzicht dat wordt gebruikt voor het verklaren van de bedrijfsmodus van het in figuur 11 getoonde servosysteem.

Figuur 17 is een stroomschema dat wordt gebruikt ter verklaring 15 van de bedrijfsmodus van het servosysteem dat getoond is in figuur 11 in samenhang met figuur 16.

Figuur 18 is een perspectief aanzicht dat gebruikt wordt ter verklaring van de constructie van een afdrukmechanisme in de eerste uitvoeringsvorm als getoond in figuur 4.

20 De voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zullen hierna in detail worden beschreven verwijzend naar de bijgaande tekeningen.

Figuur 2 toont het uitwendige aanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een penrecorder volgens de onderhavige uitvinding. Figuur 3 toont een perspectief aanzicht ervan en figuur 4 een schematische ver-25 tikale doorsnede. De eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding heeft drie pennen.

Verwijzend naar de figuren 2, 3 en 4 heeft een doosvormige behuizing 16 een voorzijde die geopend of gesloten kan worden door een deur 17 en die een inwendige samenstelling 18 herbergt op zodanige wijze dat 30 de inwendige samenstelling 18 uit de behuizing 16 kan worden getrokken.

Een kaartcassette 19, die de registratiekaart 20 bevat, is losneembaar gemonteerd aan het onderste voorste gedeelte van de inwendige samenstelling 18 (zie figuur 5). De kaartcassette 19 bevat een cilindrische plaat 19a waar omheen de kaart 20 is gewikkeld en die roteerbaar is, 35 een eerste kaartopslageenheid 19b die dat gedeelte van de registratiekaart bevat dat nog niet is beschreven, en een tweede kaartopslageenheid 19c, integraal gevormd met de eerste kaartopslageenheid 19b, bestemd voor het ontvangst van het geregistreerde gedeelte van de kaart.

De kaartcassette 19 omvat verder een aandrukelement 19d voor het gelei-40 den van de beschreven kaart 20b vanaf de plaat 19a naar de tweede 7 4 kaartopslageenheid 19c. Het onderuiteinde van het aandrukelement 19d is scharnierbaar zodat het bovenuiteinde ervan zich bevindt tegenover de plaat 19a en op een geschikte afstand ervan. Een weergeefeenheid 21 is bevestigd aan het bovenste gedeelte van de inwendige samenstelling 18 5 op zodanige wijze dat de weergeefeenheid 21 roteerbaar is in de richting tegengesteld aan de richting waarin de deur 17 kan draaien. Zoals het best te zien is in figuur 6 heeft de weergeefeenheid 21 digitale weergeefcomponenten voor het digitaal weergeven van meetomstandigheden, meetdata en het niveau van een ingesteld alarmsignaal, en drie staaf-10 vormige weergeefeenheden 23^-233 voor het weergeven van de grootten van de gemeten signalen en alarmsignalen verkregen voor de systemen van de drie pennen B1-B3 in de vorm van staafgrafieken in breedterich-ting van en binnen de effectieve registratiebreedte van de kaart 20. De weergeefeenheid 21 omvat verder een weergeefelement 24 voor het weerge-15 ven van de registratiemodus of alarmmodus. De kleuren van de staafgrafieken, weergegeven op de staafgrafiekweergeefeenheden 23^-233 zijn dezelfde als die van de inkt, die door de respectievelijke pennen P^- ~~ P3 wordt opgebracht op de kaart 20 (bijvoorbeeld rood, blauw en groen). Een bedieningseenheid 25 voor het instellen van de meetomstan-20 digheden is bevestigd aan een zijwand van de inwendige samenstelling 18. Voor het instellen van de meetomstandigheden draait de operateur de weergeefeenheid 21 totdat deze laatste zich in het vlak bevindt van de bedieningseenheid 25 en stelt dan de meetomstandigheden in terwijl hij de digitale weergeefeenheid 22 waarneemt. De pennen B]_-B3 zijn als 25 een analoog registratiemechanisme AR boven elkaar aangebracht boven de plaat 19a. Een pen PO wordt gebruikt voor het registreren van een gewenst patroon op de regsitratiekaart 20 en is als afdrukmechanisme CP gepositioneerd onder het analoge registratiemechanisme AR.

Figuur 7 is een perspectief aanzicht dat gebruikt wordt voor het 30 verklaren van de constructie van een servo-eenheid die gebruikt wordt als analoog registratiemechanisme in de onderhavige uitvinding, en figuur 8 is een perspectief aanzicht met uiteen genomen delen van een magetostrictie-potentiometer die gebruikt wordt in de servo-eenheid die getoond is in figuur 7. Met verwijzing naar de figuren 7 en 8 zijn 35 klampen 26 en 27 vervaardigd in dezelfde vorm en bevestigd aan de respectievelijke voorzijkanten van de gedrukte bedradingsplaat 28 en een geleidingsas 30 voor het geleiden van de penwagen 29 wordt gesteund door de klampen 26 en 27. Een bladvormioge magnetostrictiedraad 31a van een magnetostrictiepotentiometer 31 strekt zich plat uit over het op-40 pervlak van een montage-element 31 parallel met de richting waarin de ’ λ j ' 7

V ..· · .,· ; J J

5 penwagen 29 wordt verschoven, en een beschermplaat 31c is aanwezig voor het beschermen van de bladvormige magnetostrictiedraad 31a. Het magne-tostrictie-element 31a is integraal gevormd met een montage-element 31e, via een aantal verbindingsdelen 31d. Het montage-element 31e heeft 5 een cirkelvormig montagegat 31f en elyptische montagegaten 31g en 31h. Als de magnetorestrictiedraad 31a op het montage-element 31, dan passen de pennen 31i-31k die uitsteken van een getrapt gedeelte van het montage-element 31 in de respectievelijke montagegaten 31f—31h, en op deze pennen worden respectievelijke elastische ringvormige doppen 311-31n 10 gestoken. Daarna wordt de beschermplaat 31c geplaatst over de magnetostrictiedraad 31a en de uiteinden van de beschermplaat 31c worden vastgezet in de respectievelijke rechthoekige openingen in de klampen 26 en 27 terwijl het middengedeelte van de beschermplaat 31c wordt bevestigd aan het montage-element 31 met een schroef 31o. De bladvormige magneto-15 strictiedraad 31 heeft een aandrijfspoel 31p aan een uiteinde ervan de magnetostrictiedraad 31a is zodanig bevestigd aan het montage-element ...____31b' dat de draad zich in lengterichting kan uitrekken of samentrekken.

" Een buiging in dikterichting van de plaat wordt voorkomen en ook een vervorming als gevolg van temperatuurvariaties wordt voorkomen zodat de 20 potentiometer uitstekende eigenschappen bezit. De aandrijfsnaar 32 is gewonden rond de geleidewieltjes 33 en 34 die zich bevinden aangrenzend aan de respectievelijke klampen 26 en 27. De voorste uiteinden van de klampen 26 en 27 hebben respectievelijke ü-vormige groeven 26a en 27a, die dienst doen voor het bepalen van de positie van dè servo-eenheid 25 wanneer deze laatste is bevestigd aan het inwendige frame van de recorder. De penwagen 29 wordt door de aandrijfsnaar 35, gewikkeld rond de geleidewieltjes 33 en 34, heen en weer bewogen en de geleidingsas 30 verloopt door het centrale deel van de penwagen 29. Een deel aan een uiteinde van de penwagen 29 staat in contact met het montage-element 30 31b zodat de penwagen 29 beweegbaar is langs de geleidingsas 30. Een (niet getoonde) detectiespoel van de magnetostrictiepotentiometer 31 is gemonteerd op de penwagen 29 tegenover de magnetostrictiedraad 31a en is via een flexibele bandkabel 36 verbonden met de gedrukte bedradings-plaat 28. Een penhouder 37 is roteerbaar gemonteerd op de penwagen 29 35 en een (niet getoonde) pen is losneembaar bevestigd aan de penhouder 37. Een motor (waarvan alleen een jukplaat 38, die het magnetische circuit van de motor vormt, in figuur 7 is getoond), een motoraandrijfeenheid, een voorversterker voor het versterken van een meetsignaal en een servo-versterker voor het verkrijgen van een verschilsignaal in tespon-40 sie op het positieterugkoppelsignaal van de potentiometer 31 en het J 7 ï- y 'v 6 uitgangssignaal afgeleid van de voorversterker zijn gemonteerd op de gedrukte bedradingsplaat 28 en vormen tezamen de servo-eenheid.

Figuur 9 is een aanzicht dat gebruikt wordt om de constructie van de motor voor het aandrijven van het in figuur 7 getoonde wiel 35 te 5 verklaren. Dezelfde referentiecijfers worden gebruikt om in de figuren 7 en 9 overeenkomstige onderdelen aan te geven. In figuur 9 is de juk-plaat 38, die tevens als chassis dienst doet, gemonteerd op een hoofdoppervlak van de gedrukte bedradingsplaat 38. Verder zijn ook het wiel 35 en de overbrengingstandwielen 39 en 40 gemonteerd aan dezelfde zijde 10 van de gedrukte bedradingsplaat 28. De aandrijfsnaar 32 is gewikkeld rond het wiel 35 en dit wiel is voorzien van een inwendige vertanding die samenwerkt met het tussentandwiel 40 teneinde de rotatie van de motor op het wiel over te dragen. Een naaf 41 steekt door de gedrukte bedradingsplaat 28 en door de jukplaat 38 en een uiteinde van de naaf 41 15 steekt voorbij de jukplaat 38 en is zodanig gevormd dat dit deel een lager vormt voor het ondersteunen van het wiel 35, terwijl het andere uiteinde ervan eindigt in een montagegedeelte voor het monteren van een lager 43 van een rotoras 42. In de cilindrische wand van de naaf 41 is een opening aanwezig boven de jukplaat 38 aangrenzend aan een uiteinde 20 van de naaf zodanig dat een uitgangstandwiel 44, gedragen door een uiteinde van de rotoras 42, kan samenwerken met een tussentandwiel 39. Een rotor 46 met een aantal in de omtreksrichting op onderlinge afstand verdeelde magneten 45 is bevestigd aan het andere uiteinde van de rotoras 42. Er wordt op gewezen dat de delen die grenzen aan de magne-25 tisch neutrale punten van de rotor 46 dunner zijn uitgevoerd zodat de rotor 46 een laag gewicht heeft. Als resultaat daarvan heeft de rotor . 46 een laag traagheidsmoment en vertoont derhalve een snelle responsie. De servo-motor heeft daarmee toereikende responsie-eigenschappen. De gedrukte bedradingsplaat 28 is voorzien van een aantal montagegaten 48 30 waarin een aantal respectievelijke ankerspoelen 47 zijn aangebracht, en twee verdere montagegaten 51 en 52 (waarvan 52 niet is getoond) waarin Hall-elementen 49 en 50 zijn ingebracht (waarvan 50 niet is getoond) op zodanige wijze dat ze onderling zijn gepositioneerd onder een elektrische hoek van 90°. De gedrukte bedradingsplaat 28 is verder voorzien 35 van een aantal montagegaten voor het monteren van componentdelen van een geïntegreerde halfgeleiderschakeling die behoren tot de motoraan-drijfschakeling en waarbij de jukplaat 38 wordt gebruikt als koelplaat, maar deze montagegaten zijn niet getoond. De rotor 46 wordt beschermd door een beschermdeksel 53. Derhalve heeft de motor de vorm van een 40 platte borstelloze gelijkstroommotor en kan de hoogte-afstand tussen ·*·»-.· ‘ 1 .·1 ; * _ " Ί ./ ^

* -S

7 .

het aandrijvende wiel 35 en de beschermdeksel 56 worden verminderd en kan derhalve de installatieruimte nodig voor het monteren van de motor met inbegrip van de reducerende overbrenging worden verkleind. Daaruit volgt derhalve dat wanneer een dergelijke motor wordt gebruikt de ser-5 vo-eenheid als geheel dun en qua afmetingen compact kan worden uitgevoerd.

Figuur 10 is een blokschema van de servo-eenheid met de bovenbeschreven constructie. Dezelfde referentiecijfers worden gebruikt voor het aangeven van gelijke delen in de figuren 7 en 10. In figuur 10 10 wordt met het referentiecijfer 31q een potentiometerstuurschakeling aangeduid; 54 is een voorversterker; 55 is een servoversterker; 56 is een motorstuurschakeling; en M is de motor zelf. De componentdelen, omsloten door de streep-stip-lijn zijn integraal ondergebracht op de gedrukte bedradingsplaat 28.

15 Met de boven beschreven constructie wordt de penwagen 29 ver plaatst via een automatisch balansmechanisme bestaande uit de servoverst erker 55, de motor M en de potentiometer 31 in een richting loodrecht op. de transportrichting van de registratiekaart in responsie öp de grootte van een meetsignaal dat wordt aangeboden aan de voorversterker 20 54, zodanig dat analoge data representatief voor de grootte van het meetsignaal, wordt geregistreerd op de registratiekaart 20.

Met de boven beschreven constructie worden nagenoeg alle componentdelen direct gesoldeerd op de gedrukte bedradingsplaat, zodat de verpakkingsdichtheid kan toenemen en derhalve de penrecorder compact 25 van afmetingen kan worden gemaakt en het aantal fabrikagestappen kan worden gereduceerd. Verder kunnen fouten in draadleidingen en cönnectoren, die optreden bij de bekende penrecorders, worden geëlimineerd zodat een hoge mate van betrouwbaarheid van de penrecorder volgens de uitvinding kan worden verzekerd. Bovendien kan de werking van de servo-30 eenheid als êên enkele eenheid worden gecontroleerd zodat inspectie en onderhoud kan worden vereenvoudigd en vergemakkelijkt. Bovendien zijn de servo-eenheden van het boven beschreven type geheel uitwisselbaar, zodat het voor het fabriceren van een multipen-recorder voldoende is om een aantal servo-eenheden van hetzelfde type te vervaardigen waardoor 35 massaproductie haalbaar wordt en de fabrikagekosten kunnen worden gereduceerd. Verder kan de samenstelling van de servo-eenheid met het hoofdlichaamsframe worden gerealiseerd door eenvoudig de servo-eenheid op een vooraf bepaalde plaats in te steken. Derhalve blijven de fabrikagestappen, in tegenstelling met de uit de stand der techniek bekende 40 multipenrecorders, ongewijzigd ongeacht het aantal pennen dat toegepast · Λ ^ 'f

Λ , . V * J

£ * 8 wordt, zodat het fabrikageproces aanzienlijk kan worden vereenvoudigd.

In het bovenstaande is beschreven dat de motor en andere compo-nentdelen zijn gemonteerd op een gemeenschappelijke gedrukte bedra-dingsplaat, maar het zal duidelijk zijn dat een gedeelte van de gedruk-5 te bedradingsplaat, waarop de motor is gemonteerd, afzonderlijk kan worden vervaardigd en nadat de motor op dit afzonderlijke deel is gemonteerd kan dit deel worden gecombineerd met de gedrukte bedradingsplaat en kan de motor elektrisch worden verbonden met de op de resterende gedrukte bedradingsplaat aanwezige componenten door solderen of 10 dergelijke. Daarmee wordt het mogelijk om de motor afzonderlijk te assembleren en wordt het gemakkelijk om de motor te vervangen.

Verder is het mogelijk om een meetsignaal om te vormen in een digitaal signaal dat op zijn beurt wordt aangeboden aan het servosysteem onder besturing van een microprocessor (kortweg aangeduid als "CPU").

15 Figuur 11 toont een blokschema van een servo-eenheid die gestuurd wordt door een CPU op de boven beschreven wijze. Dezelfde referentiecijfers worden gebruikt om dezelfde onderdelen aan te'duiden in de figuren 10 en 11. In figuur 11 wordt een meetsignaal aangeboden via de voorver-sterker 54 aan een A/D-omvormer 57 om te worden omgevormd tot een digi-20 taal signaal. Het digitale uitgangssignaal van de A/D-omvormer 57 wordt aangeboden via een bus 58 aan de CPU 59 die vooraf bepaalde rekenkundige operaties uitvoert. Het digitale uitgangssignaal van de CPU 59 wordt aangeboden via de bus 58 aan een D/A-omvormer 60 om tot een analoog signaal te worden omgevormd. Derhalve voert de servo-eenheid de automa-25 tische balansering uit in responsie op het analoge uitgangssignaal dat afgeleid wordt uit de D/A-omvormer 60, zodat bijvoorbeeld tijdens het registreren met de pen de operaties voor het corrigeren van de tijdas tussen de aangrenzende pennen zodanig kunnen worden uitgevoerd dat de analoge registratie kan plaats vinden zonder begeleidende faseverschil-30 len op de tijdas.

In het geval van een analoge registratie zonder begeleidende faseverschillen op de tijdas tussen de aangrenzende pennen wordt in het algemeen de grootte van het meetsignaal, dat aangeboden wordt aan het servosysteem, omgevormd tot een digitaal signaal met een frequentie die 35 correspondeert met de transportsnelheid van de registratiekaart. Derhalve varieert de meetfrequentie in responsie op de transportsnelheid van de kaart, zodat het onmogelijk wordt op een vooraf bepaalde snelheid te meten. In het bijzonder wanneer de transportsnelheid van de kaart wordt verminderd wordt de bemonsteringsfrequentie van de meetsig-40 nalen langer, zodat het moeilijk wordt om de geregistreerde data waar * Λ , -» -ΊΓΪ

·,.· ‘ν'--· J

W 4 9 te nemen. Om dit probleem te overwinnen is het voldoende om de meetsig-nalen, afgeleid uit een aantal systemen, om te vormen tot digitale signalen op een vooraf bepaalde frequentie onafhankelijk van de transport-snelheid van de registratiekaart en resp. onder besturing van de CPU 5 aan te bieden aan de servosystemen.

Figuur 12 toont een diagram ter verklaring van een verdere uitvoeringsvorm van een penrecorder in overeenstemming met de onderhavige uitvinding, die functioneert op de zojuist in het bovenstaande beschreven wijze. Met verwijzing nu naar figuur 12 zijn de registratiepennen 10 Pi“1?3 parallel aangebracht in de transportrichting (aangeduid met een pijl) van de registratiekaart 20 en de pennen ?2 en P3 staan op respectievelijke vooraf bepaalde afstanden van de pen P]_. De plaat 19a draait met een vooraf bepaalde omwentelingssnelheid, ingesteld door de CPU 59, met behulp van een registratiekaart transportmechanisme 61 15 waartoe een pulsmotor behoort. De meetsignalen, aangeboden aan de respectievelijke ingangsaansluitingen Tii-Ti3 worden versterkt door de respectievelijke voorversterkers 54^-543 en aangeboden aan de respectievelijke A/D-omvormers 57^-57β teneinde tot digitale signalen te worden omgevormd. In dit geval worden de analoge signalen, in res-20 ponsie op een stuursignaal dat uitgezonden wordt door de CPU 59 via een fotokoppeling of opto-isolator 624, door de A/D-omvormers 57q-57 3 omgevormd tot digitale signalen op een vooraf bepaalde frequentie onafhankelijk van de transportsnelheid van de registratiekaart 20 en worden de digitale uitgangssignalen van de A/D-omvormers 57^-573 aangebo*? 25 den via de respectievelijke fotokoppelingen 62^-623 als meetdata aan de CPU 59. Als resultaat daarvan wordt, als de transportsnelheid van de kaart 20 vertraagd, het aantal data-omvormingen verhoogd terwijl bij verlagen van de transportsnelheid van de registratiekaart 20 het aantal data-omvormingen af neemt. De meetdata van het systeem behorend 30 bij de referentieregistratiepen P^ wordt sequentieel aangeboden via de CPU 59 aan een servosysteem SL3, zodat een registratie in echte tijd van de meetdata wordt uitgevoerd door de registratiepen P^. Anderzijds wordt de meetdata van de systemen, behorend bij de registratiepennen P2 en P3 aangeboden aan de CPU 59 zodat een maximum waar-35 de, een minimum waarde en een gemiddelde waarde van alle meetdata gedurende een transportstap van de registratiekaart 20 worden verkregen en opgeborgen in de geheugens M2 en M3. In responsie op het stuursignaal van de CPU 59, dat afhankelijk is van de ingestelde transportsnelheid van de registratiekaart 20, worden een of meer data selectief ge-40 lezen uit de geheugens M£ en M3 en aangeboden aan de servosystemen ^ ; ; o / * 10 SL2 en SL3 op zodanige tijdstippen dat een vooraf bepaalde tijdsvertraging wordt verkregen als compensatie voor het faseverschil met de referentieregistratiepen en via de pennen P2 en P3 op de kaart 20 geregistreerd.

5 Figuur 13 toont een diagram dat wordt gebruikt voor het verklaren van het onderliggende principe van de geheugens M2 en M3 die aangegeven zijn in het blokschema van figuur 12. Als er een faseverschil bestaat corresponderend met n stappen in de transportrichting van de kaart 20 tussen de pennen, dan wordt een ringbuffer, die in staat is om 10 een aantal van n datagegevens óp te bergen als getoond in figuur 13(a), gebruikt en wordt ervoor gezorgd dat de ingangsaanwijzer IP en de uit-gangsaanwijzer OP worden verschoven. De verschuivingen van de ingangen uitgangaanwijzer IP en OP worden telkens uitgevoerd wanneer de kaart 20 over een stap wordt getransporteerd in responsie op een interruptie-15 signaal. Figuur 13(b) toont dat de data een maal door de buffer circuleert en figuur 13(c) toont dat de data twee maal in de buffer circuleert. Figuur 13(d) toont de inhoud van de buffer op het tijdstip B in figuur 13(c). Het blijkt uit figuur 13(d) dat wanneer het tijdstip van de registratiekaart-transportstap gelijk is aan (n + m), dat data wordt 20 afgeleid op een tijdstip m van de kaarttransportstap. Dat betekent (n + m) - m * n, zodat de fasecorrectie van n stappen is gerealiseerd.

Figuur 14 is een stroomschema dat wordt gebruikt voor het verklaren van de werking van de penrecorder als getoond in figuur 12. De nieuwste maximum waarde, minimum waarde en gemiddelde waarde, opgebor-25 gen in een geheugen in de CPU 59 worden geleverd aan de geheugens* M2 en M3, zodat het geheugen inde CPU 59 wordt teruggesteld. Vervolgens worden vooraf bepaalde data geleverd vanaf de geheugens M2 en M3 naar de servosystemen SL2 en SL3. In responsie op de transportsnel-heid van de registratiekaart 20 worden selectief geleverd 30 (1) een meetgegeven betreffende de werkelijke tijd (2) een gemiddelde waarde of (3) een gemiddelde waarde-een minimum waarde-een gemiddelde waarde-een maximum waarde-een gemiddelde waarde

Als bijvoorbeeld aangenomen wordt dat de omvormingsfrequentie van de 35 A/D-omvormers 57^-573 correspondeert met 125 ms en dat de resolutie van de transportsnelheid van de registratiekaart 20 gelijk is aan 0,1 mm (0,05 x 2), dan is de relatie tussen de transportsnelheid x(mm/uur) van de registratiekaart 20 en het aantal meetdata D aangegeven in figuur 15. In het geval van 2880 ^x wordt de meetdata gelijk aan nul of 40 een. In het geval van nul wordt de meetdata geleverd op een vooraf be- • : u ö 7 ft % 11 paalde stap en in het geal van een wordt de meetdata geleverd in werkelijke tijd. In het geval van 576 <x <2880 wordt de meetdata gelijk aan een tot vijf zodat een gemiddelde waarde van de meetdata wordt geleverd. In het geval van 288 < x ^587 en x <72 wordt de meetdata groter 5 dan vijf zodat een gemiddelde waarde-minimum waarde-gemiddelde waarde-maximum waarde-gemiddelde waarde van de meetdata in de genoemde volgorde worden geleverd. Als resultaat worden de verschillen tussen de maximum en minimum waarden geregistreerd.

Met de boven beschreven constructie wordt de meting altijd uitge-10 voerd op een vooraf bepaalde frequentie onafhankelijk van de transport-snelheid van de kaart 20. Als resultaat daarvan zal, zelfs als de transportsnelheid van de registratiekaart 20 ingesteld is op een zeer lage waarde, de waarneming niet negatief worden beïnvloed dit in tegenstelling tot de uit de stand der techniek bekende penrecorders en drie 15 registratielijnen corresponderend met de grootten van de meetsignalen worden getrokken zonder enig faseverschil op de kaart 20 door de pennen Ρχ-Ρ3. In het bovenstaande is de uitvinding beschreven aan de hand van een drie pens recorder, maar het zal duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding op gelijke wijze kan worden toegepast bij een twee pens 20 recorder of bij een penrecorder met vier pennen of meer.

Zoals in het bovenstaande is beschreven worden in overeenstemming met de uitvinding de meetsignalen omgevormd tot digitale signalen en aangeboden aan de servosystemen SL onder besturing van de CPU 59. Als een meetsignaal dat groter is dan de effectieve registratiebreedte aan-25 geboden wordt aan het servosysteem SL, dan wordt de waarde van het meetsignaal dat aan het servosysteem SL wordt aangeboden gefixeerd op de effectieve registratiebreedte onder besturing van de CPU waardoor een te ver gaande beweging van de penwagen 29 wordt voorkomen.

Figuur 16(a) toont diverse breedten en het bewegingstraject van de 30 penwagen 29 in de penrecorder van het type dat getoond is in figuur 11.

Met A wordt een registratiebreedte (0-100%) aangegeven; B is een effectieve registratiebreedte (-l%-0%-101%); C is het bewegingstraject van de penwagen 29; en D is een volledig meetbaar traject. Met is de ondergrens van de effectieve registratiebreedte aangegeven terwijl b£ 35 de bovengrens daarvan aangeeft. Deze onder- en bovengrenzen zijn als digitale gegevens in een (niet getoond) geheugen opgeslagen. Met c^ wordt een mechanische stop bij 0% in het bewegingstraject C van de penwagen 29 aangegeven terwijl C2 een mechanische stop aanduidt bij 100%. Figuur 16(b) is een diagram dat wordt gebruikt voor het verklaren 40 van de signaalrelaties van het servosysteem van de penrecorder. XI ver- *-·*>· W ; jr * 1 Z y c 12 tegenwoordigt het uitgangssignaal van de D/A-omvormer 60 terwijl F een terugkoppelsignaal vertegenwoordigt dat afgeleid wordt via de potentio-meterstuurschakeling 31q.

Figuur 17 is een stroomschema dat wordt gebruikt ter verklaring 5 van de werkingswijze van de penrecorder van het type dat getoond is in figuur 11 gebaseerd op de boven beschreven eigenschappen. Een meetsig-naal X wordt versterkt (genormaliseerd) door de voorversterker 54 en omgevormd tot een digitaal signaal door de A/D-omvormer 57. Het digitale uitgangssignaal van de A/D-omvormer 57 wordt aangeboeden aan de CPU 10 59 waarin vooraf bepaalde rekenkundige operaties uitgevoerd worden zoals lineairiseren, op schaal brengen en dergelijke. Het verwerkte signaal wordt omgevormd tot een weergeefsignaal en een registratiesignaal. Het weergeefsignaal wordt aangeboden aan de weergeefeenheid zodat de waarde ervan wordt weergegeven en het registratiesignaal wordt aangebo-15 den aan de D/A-oravorraer 60 om te worden omgevormd tot een analoog signaal XI. De CPU 59 vergelijkt het analoge signaal XI met de onder- en bovengrenzen bl en b2 van de effectieve breedte B. Als bl«CXl<ib2 of als het analige signaal XI dat aangeboden wordt aan het servosysteem ligt binnen de effectieve breedte B dan varieert het analoge signaal XI 20 in responsie op de grootte van het meetsignaal X. Het analoge signaal XI wordt via de servoversterker 55 aangeboden aan de motor M en vergeleken met het signaal F dat afkomstig is van de potentiometer 31. Als het meetsignaal X ligt binnen de effectieve registratiebreedte B, zoals in het bovenstaande is beschreven, dan wordt een registratie, represen-25 tatief voor de grootte van het gemeten signaal X, uitgevoerd door de pen, die bevestigd is aan de penwagen 29. Als bl^ XI (onder de schaal), dan beperkt de CPU 59 het analoge signaal XI dat aan het servosysteem wordt aangeboden tot de ondergrens bl ongeacht de werkelijke grootte van het meetsignaal X. Als b2 <(xi (boven de schaal), dan beperkt de CPU 30 59 het aan het servosysteem aangeboden analoge signaal XI tot de boven grens b2. Als het analoge signaal XI, dat aangeboden wordt aan het servosysteem is beperkt tot de onder- of bovengrens bl of b2, dan wordt het servosysteem in evenwicht gebracht, dan wordt het servosysteem in evenwicht gebracht op bl of b2 zoals getoond is in figuur 16(b). Als 35 resultaat daarvan wordt de penwagen 29 gestopt voordat contact wordt gemaakt met de mechanische stopelementen aangebracht op cl en c2, zodat er geen mechanisme puls op de penwagen 29 wordt uitgeoefend. Bovendien wordt het servosysteem altijd gehandhaafd in een evenwichtstoestand, zodat de warmtedissipatie van de motor M tot een minimum kan worden ge-40 reduceerd en ook de vermogensopname kan worden verminderd.

*·*>. .···'' ^ \ *' · %/ "'v -J * > j 13

Figuur 18 toont een aanzicht dat wordt gebruikt voor het in meer detail verklaren van de constructie van het afdrukmechanisme CP dat getoond is in figuur 4. Dezelfde referentiecijfers worden gebruikt in de figuren 4 en 18. In figuur 18 wordt met het referentiecijfer 63 een wa-5 gen aangeduid die scharnierbaar bevestigd is aan een uiteinde van de penarm 64 via de as 65 en verschuifbaar wordt gesteund door een hoofdas 66 en een hulpas 67. De beiden uiteinden van de hoofdas en de hulpassen 66 en 67 zijn stevig bevestigd aan de zijplaten 68 en 69 en de hoofdas en de hulpas 66 en 67 verlopen parallel aan elkaar. Het onderuiteinde 10 van een van de zijplaten 68 is gevormd tot een getande sector die aangrijpt op een tandwiel 71 dat aangebracht is op de uitgangsas van een motor 70, zodat bij rotatie van de motor 70 de zijplaat 68 gaat roteren rond de hoofdas 66. Het referentiecijfer 73 wijst op een bekrachti-gingsplaat voor het bewegen van de penarm 64 in de vertikale richting 15 en is roteerbaar bevestigd aan een zijplaat van een (niet getoond) hoofdlichaam. De bekrachtigingsplaat 73 is via een verbinding 74 gekoppeld met een plunjer 76 van een solenoïde 75, zodat de bekrachtigingsplaat 73 roteerbaar is. Het referentiecijfer 77 vertegenwoordigt een aandrijfsnaar voor het verplaatsen van de wagen 63, welke snaar gewik-20 keld is rond een aangedreven snaarwiel 79 dat aangedreven wordt door een motor 78 en loopt verder rond de snaarwielen 80 en 81. De aandrijf-snaar 77 is stevig bevestigd aan de wagen 63.

Tijdens bedrijf wordt de registratiekaart 20 continu getransporteerd in-een vooraf bepaalde richting, aangegeven door een pijl, met 25 een geschikte snelheid die ligt tussen 5 mm/uur en 12000 mm/uur. De grootten van de gemeten signalen worden geregistreerd op de kaart 20 op een analoge wijze door de pennen P1-P3 terwijl de pen Po diverse data registreert zoals de transportsnelheid van de kaart 20, de datum, de tijd, alarminformatie, tijdmarkeringen en dergelijke op de kaart 30 20.

Als afgedrukt moet worden met behulp van de pen Po in responsie op een afdruksignaal, dan moet de pen Po worden verplaatst in de transportrichting van de kaart 20, in een richting loodrecht op de transportrichting van de kaart 20, en in een richting loodrecht op de kaart 35 20. Om de pen Po te bewegen in de transportrichting van de kaart 20 wordt een motor 71 bekrachtigd zodat de penarm 64 voorwaarts of achterwaarts ten opzichte van de plaat 19a wordt bewogen. Om de pen Po te bewegen in de richting loodrecht op de transportrichting van de kaart 20, wordt de motor 78 bekrachtigd zodat de aandrijfsnaar 77 zorgt voor een 40 verplaatsing van de wagen 63. Om de pen Po te bewegen in een richting ψ 14 £ ^ 4 loodrecht op de registratiekaart 20 wordt de solenoïde 75 selectief bekrachtigd, zodat de bekrachtigingsplaat 73 wordt geroteerd en over de penarm 74 omhoog wordt verplaatst.

Terwijl de kaart 20 dus continu wordt getransporteerd kan en voor-5 af bepaald patroon worden afgedrukt op de kaart 20 en afhankelijk van de transportsnelheid van de kaart 20 zal het patroon een schuinstand verkrijgen. Als bijvoorbeeld aangenomen wordt dat 20 karakters worden gedrukt op een lijn en dat de afdruksnelheid twee karakters per seconde bedraagt, dan zijn er 10 seconden nodig om deze lijn te bedrukken. Als 10 de grens aan de schuinstand van het geregistreerde patroon 2 mm op 100 mm bedraagt, dan wordt de transportsnelheid van de kaart 20 begrensd op 2 mm/10 s = 720 mm/uur. In het geval van een penrecorder die in staat is om te werken met een ingestelde transportsnelheid van de kaart 20 tussen 54 mm/uur en 12000 mm/uur zoals in het bovenstaande is beschre-15 ven, kan het afdrukken met ene toelaatbare schuinstand worden uitgevoerd bij een transportsnelheid tussen 5 mm/uur en 720 mm/uur. In deze uitvoeringsvorm zijn de motoren 70 en 78 pulsmotoren met dezelfde eigenschappen die in staat zijn om af te drukken met een snelheid van ongeveer 5 cm/s en een resolutie van 0,2 mm. De motoren 70 en 78 moe-20 ten daarvoor worden teruggesteld op hun respectievelijke initiële posities. Daartoe kunnen mechanische stopelementen aanwezig zijn en de aan-drijfpulsen worden gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur aangeboden zodat de pulsmotoren uit afstemming raken en daarna teruggesteld worden. Het is ook mogelijk om schakelaars aan te brengen zodanig dat in 25 responsie op de contactsignalen de pulsmotoren worden teruggesteld. Bovendien kan een codeereenheid direct worden gekoppeld met elke pulsmo-tor zodat de initiële positie ervan kan worden bepaald. Alleen in het geval van een afdrukoperatie mogen de motoren 70 en 78 worden bekrachtigd zodat de vermogensopname tot een minimum wordt gereduceerd en de 30 temperatuurstijging in de penrecorder moet worden onderdrukt.

De in het bovenstaande beschreven potentiometer is voorzien van een magnetostrictiedraad. maar het zal duidelijk zijn dat ook willekeurige andere geschikte potentiometers kunnen worden gebruikt zoals potentiometers voorzien van elektrisch geleidend plastic of dergelijke.

35 Als de magnetostrictie-potentiometer wordt gebruikt dan worden een bekrachtigingsspoel en een uitgangstransformator aangebracht op de pen-wagen en wordt de magnetostrictiedraad voorzien van een detectiespoel. Een voedingseenheid wordt gekoppeld met de uiteinden van de magnetostrictiedraad, waardoor een draadloze potentiometer kan worden ver-40 schaft. In dat geval kan de flexibele kabelverbinding 36, getoond in Λ -Ί - *> * Q v ^ / * ·? * 15 figuur 7, achterwege blijven.

Zoals in het bovenstaande is beschreven kan met behulp van de onderhavige uitvinding een hoge verpakkingsdichtheid worden gerealiseerd zodat een penrecorder in overeenstemming met de uitvinding compact van 5 afmetingen is, zeer betrouwbaar in functioneren, goedkoop en fabrikage en gemakkelijk te onderhouden en te bedienen. Bovendien kan de uitvinding met hetzelfde effect worden toegepast op recorders met meerdere pennen.

O 'i " y v , „ , - .

Claims (10)

1. Penrecorder van het automatisch balanserende type, waarin een penwagen wordt bewogen door een automatisch balanseermechanisme in responsie op de grootte van een gemeten signaal in een richting loodrecht 5 op de transportrichting van een registratiekaart, welke recorder het kenmerk draagt dat de genoemde penwagen en het genoemde automatische balanseermechanisme zijn ondergebracht op een gemeenschappelijke gedrukte bedradingsplaat teneinde een geïntegreerde servo-eenheid te vormen.

2. Penrecorder volgens conclusie 1, verder gekenmerkt doordat de servomotor in de genoemde servo-eenheid voorzien is van een platte bor-stelloze gelijkstroommotor met een schijfvormige permanent magnetische rotor waarvan de magnetisch neutrale punten en de daaraan grenzende delen bij de poolposities dun zijn uitgevoerd en een aantal ankerspoelen 15 die in omtreksrichting met vooraf bepaalde tussenhoeken op onderlinge hoekafstand, van elkaar zijn geplaatst.

3. Penrecorder volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de tot de servo-eenheid behorende potentiometer een magnetostrictie potentiometer is voorzien van een bladvormige magnetostrictiedraad die zich 20 plat uitstrekt in een richting parallel aan de bewegingsrichting van de genoemde penwagen.

4. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aangedreven snaarwiel waar omheen een aandrijfsnaar is gewikkeld waarmee de reciproque beweging van de genoemde penwagen wordt 25 gerealiseerd, voorzien is van een inwendige vertanding alsmede een inwendig gepositioneerde tandwieloverbrenging waarmee de rotatie van een servomotor op het wiel wordt overgebracht.

5. Penrecorder volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een meet-signaal wordt omgevormd in een digitaal signaal en aan het servosysteem 30 wordt toegevoerd onder besturing van een microprocessor.

6. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat, in geval een meetsignaal zou leiden tot overschrijding van de effectieve registratiebreedte de aan het servosysteem toegevoerde waarde wordt beperkt tot de grootte van de effectieve registratie- 35 breedte onder besturing van een microprocessor.

7. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een staafindicatie-eenheid aanwezig is voor het weergeven van de grootte van een door de genoemde servo-eenheid te registreren meetsignaal in de vorm van een staafindicatie.

8. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het ‘V ; j j -¼ kenmerk, dat de grootten van een aantal meetsignalen worden geregistreerd op een analoge wijze in verschillende kleuren door middel van een aantal s ervo-eenheden, en dat de grootte van elk, door de servo-eenheid te registreren meetsignaal wordt weergegeven door een staaf-5 weergeefindicator in de vorm van een staafindicatie in dezelfde kleur als de kleur waarin elk meetsignaal wordt geregistreerd.

9. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de grootten van de meetsignalen, afgeleid uit een aantal systemen, worden omgevormd tot digitale signalen op een vooraf bepaalde 10 frequentie onafhankelijk van de frequentie corresponderend met de transportsnelheid van de registratiekaart, en worden aangeboden aan de respectievelijke servosystemen onder besturing van een microprocessor en worden geregistreerd met een tijdsverschil corresponderend met de tussenruimte of afstand tussen de pennen van de respectievelijke servo-15 systemen.

10. Penrecorder volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een afdrukmechanisme aanwezig is voorzien van een pen die in responsie op een afdruksignaal zichzelf verplaatst in de transport-richting van de registratiekaart, in een richting loodrecht op de ge- •20 noemde transportrichting van de registratiekaart en in een richting loodrecht op de genoemde registratiekaart teneinde daardoor een vooraf bepaald patroon op de genoemde registratiekaart vast te leggen. ******* - J J ƒ i