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Anordnung zur Gewinnung von Zählimpulsen und Signalen zur Festlegung
der Zählrichtung aus phasenverschobenen Rechtecksignalen Bei der digitalen Abbildung
einer Größe wird diese Größe quantisiert, z. B. in eine Folge von Impulsen abgebildet,
deren Anzahl ein Maß für den Wert der abzubildenden Größe darstellt. Zur Erfassung
der Impulszahl dient dabei ein Zähler. Die Impulse werden z. B. durch photoelektrisches
Abtasten eines Strichrasters oder durch induktives Abtasten eines mit impulsförmiger
Magnetisierung versehenen magnetischen Trägers erzeugt. Diese Signalgeber erzeugen
somit eine Impulsreihe in Form von Rechtecksignalen (Zählspur). Wechselt die Richtung
der Abbildung, so muß der Zählerstand entsprechend verringert werden, so daß bei
digitaler Abbildung mit wechselnder Richtung der Abbildung ein bidirektionaler Zähler
benötigt wird.
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Um die Richtung der Abbildung unterscheiden zu können, ist es bekannt,
eine zweite Impulsreihe in Form von Rechtecksignalen (Hilfsspur) zu erzeugen, die
gegenüber der ersten Impulsreihe (Impulse der Zählspur) eine gewisse Phasenverschiebung
aufweist. Dies kann z. B. mit Hilfe eines zweiten Rasters oder durch ungeradzahlige
Versetzung von zwei ein Raster abtastenden Gebern erfolgen. Es hat sich als vorteilhaft
herausgestellt, wenn für beide Impulsreihen jeweils Signaldauer und Signalpause
gleich lang und die beiden Impulsreihen um 90° gegeneinander versetzt sind.
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Die Richtung der Abtastbewegung ergibt sich durch Vergleich der Durchlaufrichtung
der Flanken der Rechtecksignale der Zählspur mit dem jeweiligen Signalzustand der
Hilfsspur.
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Es sind Auswerteeinrichtungen bekannt, die nach obigem Prinzip aus
den phasenverschobenen Rechtecksignalen Vorwärts- und Rückwärtszählimpulse an getrennten
Leitungen erzeugen. Als Zähler benötigt man für diesen Fall einen bidirektionalen
Zähler mit einem Eingang für die Vorwärts- und einem zweiten Eingang für die Rückwärtsimpulse.
Derartige Zähler sind recht aufwendig, so daß man betrebt ist, Zähler zu verwenden,
bei denen neutrale Zählimpulse zur Zählung herangezogen werden und bei denen die
Zählrichtung durch die Steuerungen zweier Richtungstore festgelegt wird. Diese Zähler
sind bekanntlich weniger aufwendig als die obengenannten bidirektionalen Zähler,
insbesondere dann, wenn man bidirektionale tetradische Zähler verwendet, d. h. dann,
wenn jede Dekade aus vier bistabilen Kippstufen aufgebaut ist. Bei Verwendung eines
derartigen Zählers besteht somit die Aufgabe, aus den phasenverschobenen Impulsreihen
neutrale Zählimpulse und die Torsignale zur Festlegung der Zählrichtung abzuleiten.
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Es sind bereits Auswerteeinrichtungen zur Gewinnung von Zählimpulsen
und Signalen zur Festlegung der Zählrichtung aus phasenverschobenen Rechtecksignalen
bekannt, die einen Zähler im vorstehenden Sinn verwenden. Bei der einen Auswerteeinrichtung
werden monostabile Multivibratoren zur Erfassung der Flanken der Rechtecksignale
verwendet. Diese Lösung hat den Nachteil, daß durch die Toleranzen in dem Zeitverhalten
unübersichtliche Verhältnisse entstehen. Bei der anderen Auswerteeinrichtung werden
dieser einmal die phasenverschobenen Rechtecksignale zum anderen deren komplementäre
Signale zugeführt. Durch NICHT-Glieder und Speicher, die mit den NICHT-Gliedern
rückgekoppelt sind, werden für jede Impulsreihe immer dann Impulse (Richtungsimpulse)
erzeugt, wenn ein Signalwechsel (Flanke) in einer bestimmten Richtung auftritt,
z. B. von »L« auf »0« (positive Flanke). Die von einem Signalzug erzeugten Impulse
liegen dann relativ zu den anderen Rechtecksignalzügen verschieden, je nachdem,
ob vorwärts oder rückwärts abgetastet wird. Durch UND-Glieder werden alle nur möglichen
Kombinationen obiger Zustände für die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung erfaßt, wobei
alle UND-Glieder für die Vorwärtsrichtung auf den Speichereingang, die UND-Glieder
für die Rückwärtsbewegung auf den Löscheingang eines Speichers geschaltet werden.
Die Ausgangssignale dieses Speichers sind die Signale zur Festlegung der Zählrichtung,
wobei das Signal am Speicherausgang das Zählertor für die Vorwärtsrichtung und das
Signal am Löschausgang das Zählertor für die Rückwärtsrichtung öffnet. Die Zählimpulse
werden erzeugt, indem die übergangsimpulse nacheinander in einem weiteren Speicher
eingegeben werden, der jeweils in dem Zeitintervall zwischen zwei Übergangsimpulsen
wieder gelöscht wird.
Diese bekannte Einrichtung weist folgende
Nachteile auf. Zunächst öffnen die Signale zur Festlegung der Zählrichtung so lange
das zugeordnete Zählertor, solange in einer Richtung abgetastet wird. Störimpulse,
die in dieses unter Umständen sehr lange Zeitintervall fallen, verfälschen somit
das Meßergebnis, da sie in den Zähler eingezählt werden. Außerdem kann eine Fehlzählung
dadurch entstehen, daß bei der Voreinstellung des Zählers Überträge wirksam werden.
Hinzu kommt, daß in der bekannten Auswerteeinrichtung die Zeitpunkte, in denen Schaltvorgänge
erfolgen, relativ unsicher sind, zumal Eigenzeiten der Speicher ausgenutzt werden,
die je nach dem Aufbau des Speichers schwanken können. Beim Aufbau der bekannten
Auswerteeinrichtung muß daher ein genauer Abgleich bezüglich der Zeiten vorgenommen
und konstant gehalten werden. Als weiterer Nachteil ist zu werten, daß der Zählimpuls
relativ kurz hinter dem Torimpuls folgt. Das Zeitintervall ist dabei durch die Breite
der Richtungsimpulse gegeben. Ist diese Breite sehr klein, so ist das Tor wegen
der Schaltverzögerung unter Umständen noch nicht geöffnet, wenn der Zählimpuls kommt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Gewinnung von Zählimpulsen und
Signalen zur Festlegung der Zählrichtung aus über je eine Leitung zugeführten phasenverschobenen
Rechtecksignalen, bei der die Zählrichtung jeweils durch Vergleich der Richtung
des Signalwechsels (Durchlaufrichtung der Flanke) in dem einen Rechtecksignalzug
(Zählspur) mit dem beim Richtungswechsel vorhandenen Signalzustand im anderen Rechtecksignalzug
(Hilfsspur) festgelegt wird, vermeidet diese Nachteile.
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Erfindungsgemäß sind entsprechend der Anzahl der durchzuführenden
Vergleiche an ihren Ausgängen die Signale zur Festlegung der Zählrichtung abgebende
dynamische Speicher mit Toren (Richtungsspeicher) vorgesehen, deren Speichertore
von den Rechtecksignalen der Hilfsspur und deren Speichereingänge von den Rechtecksignalen
der Zählspur gesteuert werden, und daß zur Erzeugung der Zählimpulse mindestens
ein weiterer dynamischer Speicher mit Toren (Zählspeicher) vorgesehen ist, der von
den Ausgangssignalen der gespeicherten Richtungsspeicher vorbereitet sowie durch
einen Taktgeber gespeichert bzw. gelöscht wird und von dessen den Zählimpuls liefernden
Ausgangssignal ein Signal zur Löschung bzw. zur Vorbereitung der Löschung der Richtungsspeicher
mit dem Ende des Zählimpulses abgeleitet wird.
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Die erfindungsgemäß vorgesehenen Richtungsspeicher werden somit immer
dann gespeichert und geben je nach der gewählten Zuordnung ein Signal zur Festlegung
der Zählrichtung ab, wenn eine bestimmte Flanke des einen Rechtecksignalzuges am
Speichereingang auftritt und gleichzeitig das Speichertor durch die Rechtecksignale
des anderen Signalzuges geöffent ist. Die Zuordnung zwischen Flankenrichtung in
dem einen Signalzug und Signalzustand im anderen Signalzug, d. h. die Festlegung,
wann vorwärts und wann rückwärts gezählt werden soll, ergibt sich dabei ohne weiteres
aus dem Impulsbild der phasenverschobenen Rechtecksignale. Der erfindungsgemäß durchgeführte
Vergleich der Flankenrichtung in dem einen Signalzug mit dem jeweiligen Signalzustand
im anderen Signalzug mit Hilfe von dynamischen Speichern hat gegenüber der bekannten
Anordnung, bei der dieser Vergleich dadurch durchgeführt wird, daß mit NICHT-Gliedern
und Speichern von den Flanken Impulse abgeleitet werden, die über UND-Glieder mit
den Rechtecksignalen verglichen werden, einmal den Vorteil, daß der Aufwand erheblich
geringer ist, und zum anderen wird auf einfache Weise ein definierter Speicherimpuls
beim Durchlaufen einer Flanke erzeugt, was bei der bekannten Anordnung mit der Rückkopplung
eines Speichers auf ein NICHT-Glied nicht ohne weiteres möglich ist.
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Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist der Taktgeber,
der einmal über den Zählspeicher die Ableitung eines Zählimpulses aus den Signalen
der Richtungsspeicher und zum anderen nach einer zweckmäßigen Weiterbildung der
Erfindung durch die Löschung der Richtungsspeicher eine definierte Länge der Zähltor-Richtungsimpulse
bewirkt (Fensterbildung). Infolge der- nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
vorgesehenen Vorbereitung der Löschtore der Richtungsspeicher durch den Ausgang
des Zählspeichers wird dabei gewährleistet, daß der Zähltor-Richtungsimpuls erst
dann endet, wenn der Zählimpuls abgegeben worden ist. Andererseits wird durch die
Vorbereitung des Zählspeichers durch die Richtungsspeicher bewirkt, daß der Zählimpuls
erst dann abgegeben werden kann, wenn die Zähltore in der gewünschten Zählrichtung
stehen.
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Wegen der Schaltverzögerung der Zähltore ist es zweckmäßig, zwischen
die Richtungsspeicher und den Zählspeicher einen weiteren Speicher (Richtungsspeicher)
zu schalten, der einen bestimmten zeitlichen Abstand zwischen Richtungsimpuls und
Zählimpuls gewährleistet. Der Taktgeber bewirkt dabei mit Vorteil, daß definierte
Schaltpunkte gegeben sind. Dadurch, daß der Zähltorimpuls jeweils beendet wird,
wenn der Zählimpuls abgegeben worden ist und nicht wie bei der bekannten Anordnung
für die Dauer der Beibehaltung einer Zählrichtung vorhanden ist, wird mit Vorteil
erreicht, daß sich Impulse am Zähleingang, die in die Schließzeit der Zähltore fallen,
nicht auswirken können. Dies ist z. B. bedeutungsvoll beim Auftreten von Störimpulsen
und Zählvoreinstellimpulsen bei bestimmten Zählertypen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich an Hand der
Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild der Gesamtanordnung zur richtungsabhängigen
digitalen Abbildung einer Größe, F i g. 2 a ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Auswerteanordnung, bei der nur eine Flanke der Rechtecksignale für die Zählrichtungen
maßgebend ist, F i g. 2b die beiden auszuwertenden phasenverschobenen Rechtecksignalzüge,
F i g. 2 c Impulsbilder zu der Anordnung nach Fig.2a, F i g. 3 a ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Auswerteanordnung, bei der beide Flanken der RechtecksignaIe
zur Festlegung der Zählrichtung maßgebend sind, F i g. 3 b die beiden auszuwertenden
phasenverschobenen Rechtecksignalzüge, F i g. 3 c Impulsbilder zu der Anordnung
nach Fig.3a, F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel für eine überwachungseinrichtung auf
Störimpulse,
F i g. 5 ein Schaltungsbeispiel für die synchrone Umschaltung
des der erfindungsgemäßen Auswerteanordnung nachgeschalteten Zählers.
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F i g. 1 zeigt im Blockschaltbild die Gesamtanordnung für die richtungsabhängige
digitale Abbildung einer Größe. Mit 1 ist ein Umformer (Geber) bezeichnet, der die
zu erfassende Größe in eine Impulsreihe umformt, wobei die Anzahl der Impulse ein
Maß für den Wert der Größe ist. Diese Impulse werden über die Leitung 1 a übertragen.
Um die Abbildungsrichtung erfassen zu können, erzeugt der Geber eine zweite Impulsreihe,
die auf der Leitung 1 b übertragen wird und die gegenüber der auf der Leitung 1
a übertragenen Impulsreihe um 90° phasenverschoben ist. Die beiden Impulsreihen
bzw. Rechtecksignalzüge werden gegebenenfalls über Impulsformer den Eingängen El
und E2 einer Auswerteanordnung 2 zugeführt, die aus den Impulsreihen am Ausgang
2 b neutrale Zählimpulse, am Ausgang 2 a Signale für die Vorwärtszählrichtung und
am Ausgang 2c Signale für die Rückwärtszählrichtung erzeugt. Der Auswerteanordnung
2 ist ein bidirektionaler Zähler 3 nachgeschaltet, der einen Zähleingang 3 b, einen
Toreingang 3 a für die Vorwärtszählrichtung und einen Toreingang 3 c für die Rückwärtszählrichtung
besitzt. Der Zähler 3 ist vorteilhaft aus tetradischen Zähldekaden aufgebaut.
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Die F i g. 2 a zeigt ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße
Realisierung der Auswerteanordnung 2 der F i g. 1. Bevor jedoch diese Schaltungsanordnung
näher beschrieben wird, soll an Hand der F i g. 2 b erläutert werden, in welcher
Weise sich die Zählrichtung bestimmen läßt.
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Die F i g. 2 b zeigt die beiden um 90° phasenverschobenen Impulsreihen
bzw. Rechtecksignalzüge. Die Spur 1, die 0°-Spur, sei im folgenden mit Zählspur,
die Spur 2, die 90°-Spur, mit Hilfsspur bezeichnet. Die Rechtecksignale stellen
den Verlauf der von dem Geber erzeugten Spannungen dar. Es existieren nur zwei Zustände,
der Zustand »keine Spannung«, der beispielsweise mit binär »0« bezeichnet wird,
und der Zustand »Spannung vorhanden«, der beispielsweise mit binär »L« bezeichnet
wird. Es soll dabei vorausgesetzt werden, daß der Wert »L« einem bestimmten negativen
Spannungswert entspricht. Die Übergänge von »0« auf »L« bzw. umgekehrt bezeichnet
man mit Flanken. Jedes Rechteck hat damit zwei Flanken, wobei es für jede Flanke
je nach Durchlaufrichtung eine positive Flanke (Sprung von »L« auf »0«) und eine
negative Flanke (Sprung von »0« auf »L«) gibt. ; Für die Auswerteanordnung nach
F i g. 2 a liegt nun folgende Definition der Zählrichtung zugrunde. Es wird vorwärts
gezählt, wenn in der Zählspur eine positive Flanke auftritt bei gleichzeitigem Zustand
»0« der Hilfsspur. Rückwärts wird gezählt, wenn eine ; negative Flanke in der Zählspur
auftritt bei gleichzeitigem Zustand »0« der Hilfsspur. An sich sind auch andere
Definitionen möglich, z. B.
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vorwärts: postive Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand »0«
der Hilfsspur; rückwärts: positive Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand
»L« der Hilfsspur.
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In diesem Fall wird somit die eine Flanke der Rechtecke für die eine
Zählrichtung, die andere Flanke für die andere Zählrichtung ausgewertet. Die der
erfindungsgemäßen Anordnung zugrunde liegende Ausnutzung des Flankenwechsels an
einer Flanke hat den Vorteil, daß eine Fehlzählung vermieden wird, wenn beim praktischen
Einsatz auf Grund von Rüttelschwingungen in der Maschine eine Oszillierbewegung
um eine Flanke stattfindet.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 a erzeugt für jedes Rechteck
der Zählspur einen Zählimpuls sowie unter Zugrundelegung der vorstehend erläuterten
Zuordnung die Signale zur Festlegung der Zählrichtung.
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Über den Eingang Et werden die Signale der Zählspur, über den Eingang
E2 die Signale der Hilfsspur jeweils einem Trigger T1, T2 zugeführt. Es sind weiterhin
zwei dynamische Speicher Si und S2 vorgesehen, die jeweils einen Speichereingang,
einen Löscheingang, ein Speichertor und ein Löschtor aufweisen. Diese Speicher,
die im folgenden als Richtungsspeicher bezeichnet werden, sind ebenfalls wie die
noch zu erläuternden Speicher beispielsweise so ausgeführt, daß sie auf einen positiven
Spannungssprung ansprechen. Die Tore werden dabei durch den Wert binär »0« geöffnet
(leitend). Nur wenn die Tore offen sind, kann eine positive Flanke den Speicher
löschen bzw. speichern.
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Die Richtungsspeicher dienen zur Festlegung der Zählrichtung auf Grund
der vorstehend erwähnten Zuordnung zwischen den Flanken der Zählspur und dem gleichzeitig
vorhandenen Signalzustand in der Hilfsspur. Dazu ist der valente Ausgang des Triggers
T2 mit beiden Speichertoren der Richtungsspeicher, der valente Ausgang des Triggers
Ti mit dem Speichereingang des Speichers S1, des Vorwärtsspeichers, und der antivalente
Ausgang des Triggers T, mit dem Speichereingang des Speichers S2, des Rückwärtsspeichers,
verbunden. Der Vorwärtsspeicher S1 wird damit gespeichert, wenn am Eingang E2 der
Wert binär »0« ist und am Eingang El eine positive Flanke auftritt, d. h. immer
dann, wenn vorwärts gezählt wird. Am Speicherausgang des Vorwärtsspeichers S1 ist
im gespeicherten Zustand der Wert »L« und am Ausgang 2a infolge der Umkehrstufe
U1 der Wert »0«. Das Vorwärtszähltor des Zählers wird damit geöffnet. Der Rückwärtsspeicher
S2 wird dagegen gespeichert, wenn am Eingang E2 der Wert »0« anliegt und am Eingang
El eine negative Flanke, d. h. am antivalenten Ausgang des Triggers T1 eine positive
Flanke auftritt. Am Ausgang 2 c entsteht dann ein das Rückwärtszähltor des Zählers
öffnendes Signal. Die Signalzustände gehen auch aus den Impulsbildern nach F i g.
2 c hervor, die sich auf die in F i g. 2 a mit umrandeten Zahlen bezeichneten Ein-und
Ausgänge beziehen.
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Die weiterhin in F i g. 2 a dargestellten dynamischen Speicher mit
Toren, der Zwischenspeicher S3 und der Zählspeicher S4 dienen zur Erzeugung der
Zählimpulse. Das Speichertor des Zwischenspeichers S3 wird dabei über die beiden
UND-Glieder &1 und &2 geöffnet, wenn mindestens einer der Richtungsspeicher
belegt ist. Der Löschausgang des Zwischenspeichers S3 ist mit dem Speichertor des
Zählspeichers S4 verbunden. Dieses Speichertor isst damit offen, wenn der Zwischenspeicher
in Speicherstellung ist. Der Speicherausgang des Zählspeichers S4 ist über eine
Umkehr- und Entkopplungsstufe U3 mit den Löschtoren aller Speicher verbunden. Diese
Löschtore sind somit offen, wenn der Zählspeicher
in Speicherstellung
ist. Ober eine Umkehr- bzw. Entkeppelstufe U4 wird dabei vom Speicherausgang des
Zählspeichers S4 her der Zählimpuls am Ausgang 2 b erzeugt.
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In F i g. 2 a ist weiterhin ein Taktgeber, ein Multivibrator
MV vorgesehen, dessen Ausgängen, die zueinander antivalent sind, zwei Entkoppelglieder
K1 bzw. KZ nachgeschaltet sind. Der Ausgang des Koppelgliedes K1 ist mit den Löscheingängen
aller Speicher und mit dem Speichereingang des Zählspeichers, der Ausgang des Koppelgliedes
K2 mit dem Speichereingang des Zwischenspeichers S3 verbunden.
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An Hand der Impulsbilder nach F i g. 2 c wird die Wirkungsweise der
Anordnung nach F i g. 2 a ersichtlich. Es ist dabei eine willkürliche zeitliche
Zuordnung zwischen den Rechteckeingangssignalen und den Taktimpulsen angenommen.
Es sei weiterhin angenommen, daß vorwärts gezählt werden soll.
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Vom Eingang E2 her sorgt der Zustand binär »0« dafür, daß die Tore
der Speicher S1 und S2 offen sind, so daß die positive Flanke am Eingang El über
den Eingangstrigger T1 den Vorwärtsspeicher S1 belegen kann. Gleichzeitig entsteht
an ® die Bedingung zum Vorwärtszählen für den nachgeschalteten Zähler. Die Einspeicherung
des Speichers S1 bereitet das Tor des Zwischenspeichers S3 vor, so daß der darauffolgende
Takt (positive Flanke) an (Dden Zwischenspeicher belegen kann, der nun wiederum
den Zählspeicher S4 vorbereitet, so daß dieser mit dem nächstfolgenden Takt an ƒ
belegt wird, wodurch an Q7 der Zählimpuls entsteht. Gleichzeitig damit werden die
Löschtore sämtlicher Speicher geöffnet, und der nächste Takt an 0 bringt die gesamte
Schaltung wieder in ihre Ausgangslage. An ® entsteht also ein sogenanntes »Fenster«
mit der Breite tT zur Richtungsschaltung des Zählers. In dieses Fenster hinein fällt
der eigentliche Zählimpuls mit der Breite tz. Während dabei das Ende beider Impulse
zeitlich immer zusammenfällt, verschiebt sich der Einsatzpunkt des Zählimpulses
innerhalb des »Fensters« je nachdem, wie sich die zeitliche Zuordnung von Takt zu
den Rechtecksignalen ergibt. Der Zwischenspeicher S3 dient dabei im Hinblick auf
die Schaltverzögerung der Tore des Zählers dazu, den Einsatz des Zählimpulses gegenüber
dem Einsatz des »Fensters« ausreichend zu verzögern. Die Zählimpulsbreite t, ergibt
sich direkt aus der Frequenz des Multivibrators. Die Rückwärtszählung erfolgt entsprechend,
lediglich wird durch die negative Flanke am Eingang El der Richtungsspeicher S,
belegt, wenn - was Voraussetzung ist -über den Eingang E2 das entsprechende Speichertor
freigegeben ist. Das Fenster wird dann von 90 gebildet, während der Zählimpuls natürlich
weiterhin bei 07j entsteht.
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Die Taktfrequenz wird einmal durch die maximal auftretende Eingangsfrequenz
bestimmt und zum anderen auch durch die nachgeschaltete Zähleinrichtung mit ihren
charakteristischen Eingangswerten. Eine entsprechende formelmäßige Beziehung läßt
sich aus den Impulsbildern ableiten.
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Bei der Schaltung nach F i g. 2 a entspricht die Anzahl der Zählimpulse
der Teilung der Zählspur. Die F i g. 3 a zeigt eine gegenüber der Schaltung nach
F i g. 2 a erweiterte Auswerteanordnung, bei der für jede Teilung der Zählspur,
d. h. für jedes Rechteck zwei Zählimpulse erzeugt werden (Impulsverdoppelung). Bevor
die Schaltung beschrieben wird, sollen an Hand der F i g. 3 b die beiden Bedingungen
für die Vorwärts- und die Rückwärtszählrichtung abgeleitet werden.
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Vorwärts: positive Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand
»0« der Hilfsspur und negative Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand »L«
der Hilfsspur Rückwärts: positive Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand
»L« der Hilfsspur und negative Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand »0«
der Hilfsspur.
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Für jede Zähleinrichtung sind damit beide Flanken der Rechtecke maßgebend.
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Infolge der erweiterten Definition der beiden Zählrichtungen enthält
die Anordnung nach F i g. 3 a entsprechend mehr Richtungsspeicher. Die übrigen Schaltungsteile
entsprechen denjenigen der Schaltung nach F i g. 2 a. Die Speicher S1 und S1' sind
der Vorwärtszählrichtung, die Speicher S2 und S2 der Rückwärtszählrichtung zugeordnet.
Je ein Vorwärts; und Rückwärtsspeicher (Speicherpaar) sind einer Flanke der Rechtecke
zugeordnet. Es sind dies der Vorwärtsspeicher S1 und der Rückwärtsspeicher S., (erstes
Speicherpaar wie bei F i g. 2 a) bzw. der Vorwärtsspeicher S1' und der Rückwärtsspeicher
Si (Zusatz speicherpaar). Die Speichertore des ersten Speicherpaares werden vom
valenten Ausgang des der Hilfsspur zugeordneten Impulsformers TZ, die Speichertore
des Zusatzspeicherpaares vom antivalenten Ausgang dieses Impulsformers angesteuert.
Die Speichereingänge jedes Speicherpaares stehen dabei jeweils im Hinblick auf die
beiden möglichen Richtungen für jede Flanke mit zueinander antivalenten Ausgängen
des der Zählspur zugeordneten Impulsformers T1 in Verbindung, d. h. der Speichereingang
des Vorwärtsspeichers S1 mit dem valenten und der Speichereingang des Rückwärtsspeichers
S2 mit dem antivalenten bzw. der Speichereingang des Rückwärtsspeichers S2' mit
dem valenten und der Speichereingang des Vorwärtsspeichers S1' mit dem antivalenten
Ausgang des Impulsumformers T, Durch diese Signalzuführungen werden alle an Hand
der F i g. 2 b abgeleiteten Bedingungen erfaßt. Es werden nämlich gespeichert: Der
Speicher S1, wenn in der Zählspur eine positive Flanke auftritt bei gleichzeitigem
Zustand »0« der Hilfsspur (vorwärts); der Speicher S1', wenn in der Zählspur eine
negative Flanke auftritt bei gleichzeitigem Zustand »L« der Hilfsspur (vorwärts);
der Speicher S2', wenn in der Zählspur eine positive Flanke auftritt bei gleichzeitigem
Zustand »L« der Hilfsspur (rückwärts); der Speicher S2, wenn in der Zählspur eine
negative Flanke auftritt bei gleichzeitigem Zustand »0« der Hilfsspur (rückwärts).
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Von den Richtungsspeichern werden in bereits im Zusammenhang mit F
i g. 2 a erläuterter Art die Signale zur Festlegung der Zählrichtung bzw. über ODER-Glieder
V1, V2 Signale zur Vorbereitung des Zwischenspeichers S3 abgeleitet. Die Löschtore
der Richtungsspeicher werden ebenfalls wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i
g. 2 a von dem Ausgang des Zählspeichers S4 bzw. die Löscheingänge von dem Ausgang
(1) des Taktgebers MV beeinflußt.
Die Wirkungsweise der Schaltung
nach F i g. 3 a ergibt sich unter Berücksichtigung der Impulsbilder nach F i g.
3 c bzw. der Erläu:erungen zu den F i g. 2 a und ? c von selbst Die F i g. 4 zeigt
eine Schaltungsanordnung, mit der verhindert wird, daß sich Störimpulse, die auf
beiden Eingangsleitungen gleichzeitig auftreten, auf den Zähler auswirken können.
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In F i g. 4 sind zunächst die im Zusammenhang mit der F i g. 1 erläuterte
Auswerteanordnung 2 bzw. der Zähler 3 dargestellt. Der Zählausgang 2b der Anordnung
2 ist dabei über ein UND-Glied &3 mit dem Zähleingang des Zählers 3 verbunden.
Der vierte Eingang dieses UND-Gliedes steht mit dem Löschausgang eines dynamischen
Speichers S5 mit Toren in Verbindung. Der Löscheingang bzw. das Löschtor dieses
Speichers wird von der Auswerteanordnung 2 beeinflußt. Ist diese z. B. gemäß F i
g. 2 a aufgebaut, so ist das Löschtor mit dem Ausgang des UND-Gliedes &Z, der
Löscheingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes &1 verbunden. Bei ungestörtem Betrieb
wird daher der Speicher S" immer gelöscht, d. h., die UND-Bedingung für das UND-Glied
&3 ist erfüllt, und die Zählimpulse können auf den Zählereingang gelangen. Zur
Überwachung der Eingänge Ei und E2 bzw. der Ausgänge der nachgeschalteten Impulsformer
T1 und T2 auf koinzidente Störimpulse werden einmal die antivalenten Ausgänge dieser
Impulsformer auf Differenzierglieder G1 und G- zum anderen die valenten Ausgänge
auf zwei weitere Differenzierglieder G3 ; und G4 geschaltet. Diese doppelte Überwachung
dient dazu, um sowohl Störimpulse, die auftreten, wenn beide Eingänge den Wert binär
»0« haben, als auch solche, die auftreten, wenn beide Eingänge den Wert binär »L«
haben, zu erfassen. , Die Ausgänge der Differenzglieder G1 und G2 wirken auf ein
UND-Glied &4, die Ausgänge der Differenzierglieder G3 und G4 auf ein UND-Glied
&- ein. Die Ausgänge der beiden UND-Glieder stehen mit dem Speichereingang des
Speichers S5 in Verbindung, dessen Speichertor durch Anlegen an Masse M ständig
geöffnet ist. Treten nun gleichzeitig Störimpulse an beiden Eingängen auf, so wird,entweder
das UND-Glied &4 oder das UND-Glied &- ansprechen und den Speicher S" speichern.
Damit wird jedoch die Ul`JD-Bedingung für das UND-Glied &.; nicht mehr erfüllt,
so daß sich der Störimpuls auf den Zähler 3 nicht auswirken kann.
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Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 ist an sich nur als Ausführungsbeispiel
zu betrachten. Es ist denkbar, auch andere Koinzidenzsperren vorzusehen.
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Der in F i g. 1 bis 4 dargestellte, der erfindungsgemäßen Auswerteanordnung
nachgeschaltete Zähler kann nach bekannten Methoden aufgebaut werden. Zweckmäßig
wird jedoch ein tetradischer Zähler verwendet. Drei Dekaden 2' bis 2"' eines derartigen
Zählers sind in F i g. 5 dargestellt. Die Dekaden werden dabei vorteihaft synchron
umgeschaltet. Diese Umschaltungsart hat den Vorteil, daß infolge der schnelleren
y@eiterschaltung der Zähldekaden die »Fensterbreite« der Zählertor-Richtungsimpulse
relativ klein gehalten werden kann.
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Den aus jeweils vier dynamischen Speichern bestehenden Zähldekaden
sind Anordnungen 1' bis I"' vorgeschaltet, die dazu dienen, die Zähldekaden sowohl
in Vorwärts- als auch in Rückwärtsrichtung betreiben zu können. Die vorgeschalteten
Anordnungen weisen- jeweils einen Eingang für die Zählimpulse, mindestens einen
Eingang für das Vorwärts- und mindestens einen Eingang für das Rückwärtstorsignal
auf.
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Zur übertragsbildung sind für die Vorwärtsrichtung zwei UND-Glieder
&1 bzw. &," für die Rückwärtsrichtung zwei UND-Glieder &2 bzw. &,
vorgesehen. Vier Eingänge der UND-Glieder &1 bzw. &Z sind mit den valenten
Ausgängen, vier Eingänge der UND-Glieder &, bzw. &, mit den antivalenten
Ausgängen der Speicher der zugeordneten Zähldekade verbunden. Der fünfte Eingang
des UND-Gliedes &1 ist mit dem Ausgang 2 a der Auswerteanordnung (Vorwärtstorimpuls),
der fünfte Eingang des UND-Gliedes &2 mit dem Ausgang 2c der Auswerteanordnung
(Rückwärtstorimpuls) verbunden. Der fünfte Eingang des UND-Gliedes &3 steht
mit dem Ausgang des UND-Gliedes &1, der fünfte Eingang des UND-Gliedes &,
mit dem Ausgang des UND-Gliedes &2 in Verbindung. Das UND-Glied &1 ist damit
vorbereitet, wenn alle Speicher der Einer-Dekade 2' auf »L« stehen, d. h. die Dekade
selbst auf »9« steht. Durch den folgenden Vorwärtstorimpuls wird das UND-Glied &1
durchgeschaltet, so daß der nächste Zählimpuls die Einer-Dekade auf »0« stellt sowie
in die Dekade 2' eingezählt wird. Das UND-Glied &3 ist dagegen vorbereitet,
wenn die Einer- und die Zehner-Dekade auf »9« stehen. Es wird ebenfalls beim nächsten
Torimpuls durchgeschaltet, da dann die UND-Bedingung für das UND-Glied &3 erfüllt
ist und dieses Glied den fünften Eingang des UND-Gliedes &.; belegt. Analog
liegen die Verhältnisse für die Rückwärts-UND-Glieder &2 bzw. &4.
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Die in den F i g. 2 a bzw. 3 a dargestellten Schaltungsanordnungen
stellen besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Auswerteanordnung dar. Es sind natürlich auch noch andere Varianten bzw. in besonderen
Fällen, z. B. bei geringer Frequenz der Eingangsimpulsfolgen, einfachere Ausführungen
möglich, von denen im folgenden einige erwähnt werden sollen.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 a ist auf die linke Flanke der
Rechtecke der Zählspur abgestimmt. Es kann natürlich auch die rechte Flanke verwendet
werden. Dann lauten die Bedingungen: Vorwärts: negative Flanke der Zählspur bei
gleichzeitigem Zustand »L« der Hilfsspur.
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Rückwärts: positive Flanke der Zählspur bei gleichzeitigem Zustand
»L« der Hilfsspur.
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Unter Zugrundelegung dieser Bedingungen wären die Speichertore der
Richtungsspeicher mit dem antivalenten Ausgang des Impulsformers T" der Speichereingang
des Richtungsspeichers Si mit dem antivalenten und der Speicherausgang des Richtungsspeichers
S" mit dem valenten Ausgang des Impulsformers T., zu verbinden, vorausgesetzt, daß
die Richtungsspeicher auf positive Flanken ansprechen und deren Tore beim Zustand
»0« geöffnet sind.
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Verwendet man unter anderem auch Speicher, die auf negative Flanken
ansprechen, so könnte man beispielsweise in der Schaltung nach F i g. 2 a dem Rückwärtsspeicher
eine solche Eigenschaft geben und seinen Speichereingang mit dem valenten Ausgang
des Impulsformers Ti verbinden. Man benötigt dann den antivalenten Ausgang des Triggers
T1 nicht.
Es ist ersichtlich, daß unter Berücksichtigung aller Umstände,
z. B. nach welcher Seite die Phasenverschiebung der Impulsfolgen vorliegt, auf welche
Flanke die Speicher ansprechen bzw. bei welchem Signal die Tore geöffnet sind, eine
Vielzahl von Varianten möglich ist, die der Fachmann jedoch ohne weiters anzugeben
vermag.
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In den Anordnungen nach F i g. 2 a und 3 a werden die Tore der Richtungsspeicher
von den Signalen der Hilfsspur, die Speichereingänge von den Signalen der Zählspur
gesteuert. Es ist natürlich auch eine andere Zuordnung möglich. So könnten beispielsweise
die Speichertore der Richtungsspeicher durch die Signale der Zählspur und die Speichereingänge
durch die Signale der Hilfsspur beeinflußt werden. Es sind auch Kombinationen möglich.
Ausgehend von der Anordnung nach F i g. 3 a wäre es denkbar, vier weitere Richtungsspeicher
vorzusehen, die auf letztere Art mit den Eingangstriggern verbunden sind. Für diese
vier zusätzlichen Rich:ungsspeicher sind dann die Flanken der Hilfsspur bzw. der
Zustand der Si?näle t#. er Zählspur maßgebend. Da bei Anordnung nach F i g. 3 a
zwei Zählimpulse für jedes Rechteck der Zählspur und durch die vier Zusatzspeicher
für jedes Rechteck der Hilfsspur ebenfalls zwei Zählimpulse erzeugt werden, kann
damit eine Impulsvervierfachung erreicht werden.
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Es sei noch erwähnt, daß in F i g. 2 a bzw. 3 a zwischen den Richtungsspeichern
und dem Zwischenspeicher auch andere logische Elemente geschaltet werden können.
Es kommt im wesentlichen darauf an, daß der Zwischenspeicher vorbereitet wird, wenn
mindestens einer der Richtungsspeicher in Speicherstellung ist.
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Es wurde bereits ausgeführt, daß der in den F i g. 2 a und 3 a vorgesehene
Zwischenspeicher dazu dient, den Einsatz des Zählimpulses gegenüber dem Einsatz
des Richtungstorimpulses (Fenster) genügend zu vergrößern, damit die Tore des Zählers
durch den Richtungstorimpuls auch offen sind, wenn der Zählimpuls auftritt.
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Es ist auch denkbar, eine andere Lösung der dynamischen Speicher 'vorzusehen.
So können die Löschtore der Richtungsspeicher und des Zwischenspeichers jeweils
mit ihrem Löschvorgang sowie die Löscheingänge dieser Speicher mit dem Ausgang des
Zählspeichers verbunden werden, so daß diese Speicher beim Verschwinden des Zählimpulses
(positive Flanke) gelöscht werden. Zur Löschung des Zählspeichers kann dabei das
Löschtor des Zählspeichers mit einem Speichertor verbunden werden.
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Es ist auch möglich, einen Taktgeber mit nur einem Ausgang zu verwenden.
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Es ist ersichtlich, daß unter Berücksichtigung vorstehender Merkmale
mannigfaltige Kombinationsmöglichkeiten je nach den zu stellenden Anforderungen
gegeben sind. Ein einfaches Ausführungsbeispiel ist beispielsweise gegeben, wenn
die Richtungsspeicher gemäß Fig. 2a angeordnet und über ein ODER-Glied mit dem Speicher-
und Löschtor des Zählspeichers verbunden sind, dessen Lösch- und Speichereingang
gemeinsam von einem oder getrennt von je einem Ausgang des Taktgebers gesteuert
wird. Die Löschung der Richtungsspeicher kann dabei nach einer der vorstehend erwähnten
Methoden erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung findet mit besonderem Vorteil bei Positionierungsproblemen
in Werkzeugmaschinensteuerungen Anwendung.