Einrichtung zur Bestimmung und Anzeige eines digitalen Messwertes 1 Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestim mung und Anzeige eines digitalen Messwertes, der aus wenigstens zweistelligen Teilmesswerten zusammenge setzt ist, die aus mindestens einer Grob- und Feinteil messung hervorgehen.
Zur Bestimmung einer physikalischen Grösse mit sehr grosser Genauigkeit werden oft Messmethoden ver wendet, die lediglich Teilmesswerte liefern. Der Ge- samtmesswert muss dann aus diesen Teilmesswerten ge wonnen werden.
Eine solche Messmethode besteht darin, dass fest gestellt wird, wie oft eine bestimmte grösste Masseinheit im zu messenden Wert enthalten ist, wie oft eine klei nere Masseinheit im verbleibenden Rest enthalten ist, wie oft eine nochmals kleinere, bestimmte Masseinheit im nunmehr verbleibenden Rest enthalten ist usw. Wer den nun bei jeder Teilmessung zusätzliche Ziffernstellen als Dezimalbrüche ermittelt, die bei der Bestimmung des Restes keine Berücksichtigung finden, so ergeben sich überlappende Teilmesswerte. Naturgemäss sind die dop pelt ermittelten Stellenwerte der feineren Teilmessung genauer als diejenigen der gröberen.
Es ist eine Einrichtung bekannt, die aus den ermit telten Teilmesswerten den Gesamtmesswert bestimmt und anzeigt, wobei jeweils die doppelt ermittelten Stellen werte der gröberen Teilmessung korrigiert werden. Die Korrektur wird folgendermassen bewerkstelligt: Es sind Mittel vorhanden, die eine Differenz zwischen doppelt ermittelten Stellenwerten derart korrigieren, dass der in der gröberen Messung ermittelte Stellenwert mit der kleinstmöglichen Anzahl digitaler Schritte auf den Wert der feineren Messung gebracht wird. Durch Stellenwert übertrager werden bei Übergängen über die Ziffer Null die nächstgröberen Stellen nachgestellt.
Für die Anzeige ist einer der doppelt ermittelten Stellenwerte, die nun mehr auf den gleichen Wert korrigiert sind, abgedeckt, um nicht doppelt abgelesen zu werden.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung zur Bestimmung und Anzeige eines digitalem Messwertes zu schaffen, der aus wenigstens zweistelligen Teilmesswerten zusammengesetzt ist, die aus mindestens einer Grob- und Feinteilmessung hervor gehen.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die paarweise zu vergleichenden Zählstufen mit einer Matrix in Verbindung stehen, von welchen Zählstufen die eine Zählstufe die Spalten und die andere Zählstufe die Zeilen der Matrix mit Spannun gen ansteuert und so eine Spalte bzw.
eine Zeile durch den eingezählten Wert der Zählstufe auszeichnen, dass an den Koppelpunkten der Matrix, bei denen die Differenz der zugeordneten Zählwerte, absolut genommen, gleich oder grösser als sechs ist, die Zeilen und Spalten mit lo gischen Gattern verbunden sind und dem Vorzeichen der genannten Differenz entsprechend zwei verschiedene Gruppen bilden, dass ferner die Ausgänge der logischen Gatter gruppenweise auf je ein ODER-Gatter geführt und die ODER-Gatter mit Einzählanschlüssen der Zähl stufe für die zweitkleinsten Einheiten des gröberen Teil messwertes verbunden sind, in der Weise, dass das ODER-Gatter der Gruppe, welche bei einer Differenz anspricht,
die eine Korrektur im Sinne einer Vergrösse rung des Teilmesswertes bewirkt, mit dem Einzähl- anschluss für Vorwärtszählung und das ODER-Gatter der anderen Gruppe mit dem Einzählanschluss für Rückwärtszählung verbunden ist.
Die erfindungsgemässe Einrichtung hat den Vorteil, dass der Stellenwert der zweitkleinsten Einheit des grö beren Teilmesswertes korrigiert werden kann, ohne dass vorerst der doppelt ermittelte Stellenwert zur überein stimmung gebracht werden muss, der ohnehin nicht zur Anzeige gelangt. Es ergibt sich daraus eine Vereinfa chung der Mittel zur Korrektur des gröberen Teilmess- wertes.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei der Ver wendung der erfindungsgemässen Einrichtung der Kor rekturvorgang unmittelbar an die Einzählung anschlie ssen kann, so dass der angezeigte Messwert endgültig ist und nicht nachträglich noch Korrekturen erhält.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen erläutert: Fig. 1 zeigt ein logi- sches Schema. Fig. 2 zeigt eine Einrichtung, die einen Messwert aus zwei Teilmesswerten zusammensetzt und anzeigt. Fig.3 zeigt eine Schaltung der Matrix. Fig.4 zeigt eine weitere Schaltung der Matrix.
Fig. 5 zeigt eine Einrichtung zur Bestimmung und Anzeige eines Mess- wertes, bei der die Teilmesswertspeicher aus elektro mechanischen Zählwerken bestehen, in die die Teihmess- werte über elektronische Zwischenspeicher eingezählt werden. In Fig. 6 ist der vom vorhergehenden Ausfüh rungsbeispiel abweichende Teil der Schaltung aufge zeichnet, wobei als Speicherelemente anstatt der Stufen schalter eine Hilfszählstufe verwendet wird.
Die Einrichtung enthält eine Matrix, die entspre chend dem logischen Schema gemäss Fig. 1 aufgebaut ist und die entscheidet, bei welchen Kombinationen der doppelt ermittelten Stellenwerte eine Korrektur des grö beren Teilmesswertes vorgenommen werden soll.
In der Fig. 1 stellen die Ziffern unter a diejenigen des gröberen Teilmesswertes und die Ziffern bei b die jenigen des feineren Teilmesswertes dar.
Von hundert Kombinationsmöglichkeiten verlangen deren achtzig keine Korrektur. Bei zehn Kombinationen soll eine Korrektur in positivem Sinne vorgenommen werden, bei zehn anderen in negativem Sinne. Aus dem logischen Schema kann abgeleitet werden, dass bei Zif fernkombinationen, bei denen die Subtraktion der Ziffer des gröberen Teilmesswertes vom feineren Teilmesswert einen Wert ergibt, der gleich oder positiver als sechs ist, eine Korrektur in positivem Sinne verlangt wird. Ergibt sich dagegen ein Wert von gleich oder negativer als minus sechs, so ist eine Korrektur in negativem Sinne notwendig.
Bei einer Korrektur in positivem bzw. nega tivem Sinne wird der Stellenwert der zweitkleinsten Ein heit des gröberen Teilmesswertes um eine Einheit erhöht bzw. vermindert.
In Fig. 2 sind zwei Teilmesswertspeicher dargestellt, die aus je drei dekadischen Zählstufen 1, 2, 3 bzw. 4, 5, 6 bestehen. Diese Zählstufen können irgendeine be kannte Form von Impulszählern aufweisen. Sie können also aus rein elektronischen Schaltungen oder aus elek tromechanischen Zählwerken bestehen, die für direkte Ablesung geeignet sind. Die beiden Zählstufen 1 und 2 des gröberen Teihnesswertspeichers sind für Vor- und Rückwärtszählung geeignet. Die dem gröberen Teil messwert proportionale Anzahl Messimpulse wird über den Anschluss 8 auf den Eingang V für Vorwärtszählung der Zählstufe 3 gegeben.
Die dem feineren Teilmesswert proportionale Anzahl Messimpulse gelangt über den An schluss 9 auf den Eingang V für Vorwärtszählung der Zählsufe 6. Bei jedem zehnten Eingangsimpuls wird vom Ausgang E einer solchen Zählstufe 3 bzw. 6 ein Impuls an den Eingang V der nächsten Zählstufe 2 bzw. 5 ge liefert. Diese Zählstufe gibt wiederum für jeden zehnten Eingangsimpuls einen Impuls über den Ausgang E an die folgende Zählstufe 1 bzw. 4 ab.
In der erstgenannten Zählstufe 3 bzw. 6 werden demnach die Einer, in der nächsten Zählstufe 2 bzw. 5 die Zehner und in der fol genden Zählstufe 1 bzw. 4 die Hunderter gespeichert. Werden dagegen Impulse an den Eingang R für Rück wärtszählung einer Zählstufe 1 oder 2 gegeben, so wird deren gespeicherter Wert mit jedem Impuls um eine Einheit vermindert. Wird dabei der Wert Null in dieser Richtung unterschritten, so erscheint beim übergang von Null auf Neun ein Impuls am Ausgang U.
Der Aus gang U der Zehner-Zählstufe 2 ist mit dem Eingang R für Rückwärtszählung der Hunderter-Zählstufe 1 des selben Teihnesswertspeichers verbunden. Die Stellenüberträge von der Zählstufe 2 zur Zähl stufe 1 werden also in positiver und negativer Richtung vorgenommen. Die Stellenüberträge im feineren Teil messwertspeicher und von der Zählstufe 3 auf 2 sind nur in positiver Richtung vorgesehen.
Die zu vergleichenden Einer- und Hunderterzähl stufen 3 bzw. 4 sind mit Ausgängen versehen, wovon jeder einem Zählwert zugeordnet ist. Entsprechend dem eingezählten Wert ist der zugeordnete Anschluss mit einer Spannung beaufschlagt. Die beiden Zählstufen 3 und 4 stehen mit einer als Vergleichsmittel dienenden Matrix 7 in Verbindung. Dabei sind die Ausgänge der einen Zählstufe 3 mit den Spalteneingängen GO und G9 und die Ausgänge der Zählsufe 4 mit den Zeilenein gängen F0 bis F9 verbunden.
Eine Ausführungsform der Matrix 7 ist in Fig. 3 dargestellt. An den Koppelpunkten gemäss dem logi schen Schema Fig. 1 sind die Zeilen und Spalten mit UND-Gattern verbunden. Die Ausgänge der einen Gruppe von UND-Gattern U1 bis U10, die eine Korrek tur in positivem Sinne auslösen soll, sind in einem ersten gemeinsamen ODER-Gatter<B>01</B> zusammengefasst. Die Ausgänge der UND-Gatter U11 bis U20 der anderen Gruppe sind mit einem gemeinsamen zweiten ODER- Gatter 02 verbunden.
Der Ausgang Al des ersten ODER-Gatters<B>01</B> ist mit dem Eingang V für Vor wärtszählung der Zehner-Zählstufe 2 verbunden. Der Ausgang A2 des zweiten ODER-Gatters 02 führt auf den Eingang R für Rückwärtszählung derselben Zähl stufe 2.
Eine weitere Ausführungsform der Matrix 7 ist in Fig. 4 dargestellt. Diese unterscheidet sich von der erst beschriebenen dadurch, dass jeweils alle Spalten, die mit derselben Zeile verkoppelt sind, vorerst in einem ODER- Gatter 03 bzw. 04 bzw. 05 bzw. 06 bzw. 07 bzw. 08 zusammengefasst sind. Der Ausgang dieses ODER-Gat- ters führt dann auf ein UND-Gatter U21 bzw. U22 bzw. U23 bzw. U24 bzw. U25 bzw. U26 bzw. U27 bzw. U28, das mit derselben Zeile verbunden ist. Die UND-Gatter U21 bis U24 der einen Gruppe sind über ein gemeinsames ODER-Gatter<B>01</B> auf den Ausgang A1 geführt.
Die UND-Gatter U25 bis U28 sind über ein gemeinsames ODER-Gatter 02 auf den Ausgang A2 geführt. Es ergibt sich bei dieser zweiten Ausfüh rungsform eine Einsparung von logischen Schaltelemen ten. Funktionsmässig sind beide Ausführungsformen identisch.
Die Ermittlung und Anzeige eines Messwertes, der aus zwei Teilmesswerten gewonnen werden soll, spielt sich nun folgendermassen ab: Es sei vorausgesetzt, dass die zwei sich überlappen den Grob- und Feinteihnesswerte bereits bestimmt und in die entsprechenden Teihnesswertspeicher eingezählt sind.
Mittels der Matrix 7 wird nun festgestellt, ob eine Korrektur der Zehnerzählstufe 2 des gröberen Teil messwertes notwendig ist. Sind die den beiden zu ver gleichenden Stellenwerten zugeordneten Ausgänge der Zählstufen 3 und 4 auf ein gemeinsames UND-Gatter der Matrix 7 geschaltet, so wird je nach Gruppenzuge hörigkeit ein Korrektursignal an den Eingang V oder den Eingang R der Zählstufe 2 gebracht. Der gespei cherte Wert dieser Zählstufe 2 wird in diesem Fall um eine Einheit erhöht oder vermindert. Durchgänge durch den Stellenwert Null werden auf die Hunderter-Zähl- stufe übertragen.
Für die Ablesung des Gesamt-Mess- wertes ist die gröbere Zählstufe 3 der doppelt ermittel ten Stellenwerte abgedeckt. Erfindungsgemäss können derartige Einrichtungen für die Zusammensetzung beliebig vieler Teilmesswerte gebraucht werden. Es ist dann zweckmässig, die Ma trix zur Korrektur der Teilmesswerte umzuschalten.
In Fig.5 ist als zweites Ausführungsbeispiel eine derartige Einrichtung dargestellt, mit der ein Messwert aus drei dreistelligen, sich überlappenden Teilmesswer- ten bestimmt wird. Die Teilmesswertspeicher bestehen aus elektromechanischen Zählwerken 10 bis 16. Die Zählwerke werden über elektromagnetisch betätigte Kupplungen 17 bis 23 von einem gemeinsamen Motor 24 angetrieben. An die Zählwerke 12 und 14 ist je ein Stufenschalter 25 bzw. 26 angekuppelt, der den ge speicherten Stellenwert über einen Umschalter 30 auf die Matrix 40 führt.
Ferner ist ein dreistelliger, vor- und rückwärtszählender Teilmesswert-Zwischenspeicher vorhanden, der aus den elektronischen Zählstufen 27 bis 29 besteht. Die Matrix 40 ist umschaltbar zwischen der Zählstufe 29 und den Stufenschaltern 25 bzw. 26 angeordnet. Ferner wird ein Programmgeber benötigt, der die Einzähl-, Korrektur- und übertragungs-Vor- gänge der Reihe nach ablaufen lässt. Dieser ist in der Zeichnung nicht eingetragen; es sind lediglich die von ihm betätigten Kontakte 30 bis 35 eingezeichnet.
Die Bestimmung und Anzeige eines Messwertes geht nun folgendermassen vor sich: Die Messimpulse des Feinstteilmesswertes werden vom Anschluss 39 über die Umschalter 30 und 31 auf die Zählstufe 29 des Zwischenspeichers eingezählt. Die Stellenüberträge auf die Zählstufen 27 bzw. 28 werden über die Kontakte 31 durchgeschaltet. Ein Korrektur vorgang wird nicht durchgeführt, weil erst ein Teilmess- wert zur Verfügung steht. Durch Umlegen der Schalter 31 und 34 wird ein Übertragungsvorgang eingeleitet. Jede Zählstufe 27 bis 29 gibt an ihrem Ausgang eine Spannung ab, wenn der eingezählte Stellenwert ungleich Null ist.
Sobald vom Schalter 31 eine Spannung Sp auf die UND-Gatter 45 bis 47 gebracht wird und wenig stens einer der eingezählten Stellenwerte auf den Zähl stufen 27 bis 29 nicht Null beträgt, so wird über das ODER-Tor 41 der Motor 24 in Betrieb gesetzt. Ebenso werden die Kupplungen 21 bis 23 der Zählwerke 14 bis 16 des Feinstteilmesswertspeichers eingeschaltet. Ein vom Motor 24 angetriebener Schalter 36 gibt über die UND-Tore 42 bis 44 und den Umschalter 31 Impulse auf die Zählstufen 27 bis 29 ab, bis diese den Stellen wert Null erreicht haben. Dies wird erreicht, indem jede Zählstufe 27 bis 29 nur so lange Impulse erhält, als an deren Ausgang A Spannung vorhanden und damit das zugehörige UND-Tor 42 bzw. 43 bzw. 44 geöffnet ist.
Durch das Verschwinden der Spannung am Ausgang A schliesst das UND-Tor 45 bzw. 46 bzw. 47. Der Strom durch den Kupplungsmagneten bricht dadurch ab, so dass sich das zugehörige Zählwerk 14 bzw. 15 bzw. 16 vom Motorantrieb löst. Bei diesem übertra- gungsvorgang schaltet jede Zählstufe durch eine An zahl Impulse bis auf den Stellenwert Null weiter. Um dieselbe Anzahl Schritte dreht aber auch der Motor das zugehörige Zählwerk weiter. Die Ziffern zur Ablesung des Zählwerkes sind so angeordnet, dass von der Ziffer Null rückwärts geschritten wird.
Auf diese Weise überträgt sich der Feinstteilmesswert vom Zwischen speicher in den Feinstteilmesswertspeicher. Der über- tragungsvorgang endigt, indem die Schalter 31 und 34 wieder zurückgeschaltet werden. Nun folgt der Einzähl- vorgang für den Feinteilmesswert. Über den Anschluss 38 und den auf diesen Anschluss gestellten Schalter 30 ge- langen die Impulse des Feinteilmesswertes in den Zwi schenspeicher.
Ein Korrekturvorgang wird eingeleitet, indem der Programmgeber den Schalter 35 schliesst. Die Matrix 40, die in diesem Moment die doppelt ermit telten Stellenwerte des Fein- und Feinstteilmesswertes vergleicht, kann entsprechend den Kriterien des logi schen Schemas Fig. 1 Korrektursignale an die Zählstufe 28 abgeben. Der im Zwischenspeicher eingezählte Fein teilmesswert erhält somit an der die zweitkleinsten Ein heiten aufweisenden Stelle eine Korrektur, die sich als allfälliger übertrag auch auf die Zählstufe 27 übertra gen kann.
Nun wird der Schalter 35 geöffnet, und die Schalter 31 und 33 werden geschlossen, womit der Kor rekturvorgang beendigt und ein Übertragungsvorgang eingeleitet ist. In gleicher Weise, wie für den Feinst- teilmesswert beschrieben, überträgt sich der korrigierte Feinteilmesswert vom Zwischenspeicher in die Zähl werke 12 und 13 des Feinteilmesswertspeichers. Der Stellenwert der kleinsten Einheiten des Feinteilmesswer- tes wird nicht übertragen, weil dieser bereits im Feinst- teilmesswertspeicher enthalten ist.
Damit ist dieser Über tragungsvorgang abgeschlossen, und die Schalter 31 und 33 werden geöffnet.
Es erfolgt nun die Einzählung des Grobteilmesswertes in den Zwischenspeicher, nachdem der Schalter 30 auf den Anschluss 37 umgeschaltet wurde. Anschliessend wird wieder ein Korrekturvorgang eingeleitet, indem der Schalter 35 geschlossen wird. Die Matrix 40 ist da bei zwischen die Zählstufe 29 und den Stufenschalter 25 des Feinteilmesswertspeichers geschaltet. Eventuelle Korrektursignale der Matrix werden an die Zählstufe 28, die die zweitkleinsten Einheiten des Grobteilmesswertes gespeichert hält, abgegeben, wobei ein allfälliger Über trag auf die Zählstufe 27 übertragen wird. Der Schalter 35 wird wieder geöffnet.
Der Übertragungsvorgang für den Grobteilmesswert bildet den Abschluss der Bestim mung des gesamten Messwertes. Hiezu werden die Schal ter 31 und 32 eingeschaltet. Auch bei diesem übertra- gungsvorgang wird der Stellenwert der kleinsten Ein heiten nicht übertragen, weil derselbe bereits im Fein teilmesswertspeicher vorliegt. Der Gesamt-Messwert liegt nun in siebenstelliger, digitaler Form vor.
Als weitere Variante der erfindungsgemässen Ein richtung wird eine solche ähnlich dem zweiten Ausfüh rungsbeispiel vorgeschlagen, bei der aber als Mittel zur Anzeige der Zählstellung anstelle der Stufenschalter 25 und 26 eine dekadische Hilfszählstufe verwendet wird. Diese Einrichtung ist in Fig. 6 dargestellt.
An Hand dieser Figur wird der vom vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 abweichende Teil der Schaltung erläutert. Eine Hilfszählstufe 48 erhält wäh rend des Übertragungsvorganges über ein UND-Tor vom Schalter 36 Impulse. Die Impulszuführung wird durch das UND-Tor 49 unterbrochen, sobald die Spannung am Ausgang A der Zählstufe 27 verschwindet, d. h. so bald diese auf Null steht. Es werden also der Hilfs- zählstufe 48 nur so lange Impulse zugeführt, bis die Zählstufe 27 auf Zehn aufgefüllt ist, so dass der zu Zehn komplementäre Wert eingezählt wird.
Die zur Matrix 40 führenden Ausgänge sind deshalb den auf Zehn zu ergänzenden Einzählwerten zugeordnet.
Bei dieser Schaltung wird jeweils der gröbste Stel lenwert eines Teilmesswertes in der Hilfszählstufe ge speichert. Dann wird der nächstgröbere Teilmesswert in den Teilmesswertzwischenspeicher eingezählt. Die zwi schen die Zählstufe 29 und die Hilfszählstufe 48 ge schaltete Matrix 40 vergleicht während des nächsten Korrekturvorganges die in diesen beiden Zählstufen ge speicherten Werte und gibt allfällige Korrektursignale an die Zählstufe 28 ab.
Die Rückstellung auf Null der Hilfszählstufe 48 erfolgt unmittelbar vor dem Beginn jedes Übertragungsvorganges. Hierzu schliesst ein vom Programmgeber gesteuerter Kontakt 50 für einen kurzen Moment, so dass die Spannung Sp an den Anschluss O der Hilfszählstufe 48 gelangt und diese auf Null stellt. Die Hilfszählstufe 48 ist somit zur Aufnahme des gröb sten Stellenwertes des nächstfolgenden Teilmesswerbes be reit.
Eine Vereinfachung einer Einrichtung mit nur zwei stelligen Teilmesswertspeichern könnte erzielt werden, wenn als Zwischenspeicher nur vorwärtszählende Zähl stufen verwendet würden. Die Korrektur des gröberen Teilmesswertes könnte dann so vor sich gehen, dass bei einer Korrektur in positivem Sinne die Zählstufe für die zweitkleinsten Einheiten ein Signal erhält, bei einer Kor rektur in negativem Sinne aber das zugehörige Zählwerk um einen Schritt gedreht würde.