DE1211255B - Schaltungsanordnung zur Phasenmodulation einer Traegerimpulsfolge - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Phasenmodulation einer TraegerimpulsfolgeInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/06
Nummer: 1211255
Aktenzeichen: R 28513 VIII a/21 al
Anmeldetag: 8. August 1960
Auslegetag: 24. Februar 1966
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Phasenmodulation einer Trägerimpulsfolge
gemäß Informationen, die in Form von Befehlsimpulsen oder ähnlichen Signalen zugeführt
werden. Eine solche Schaltungsanordnung läßt sich ζ. B. bei einem Servosystem benutzen, bei dem ein
Befehlssignal seinen Befehl als Phase einer regelmäßigen Trägerimpulsfolge mitführt und bei dem
ein hervorzurufender Befehl oder ein Rück- bzw. Gegenkopplungssignal in Impulsform erscheint, ohne
daß eine bestimmte Phasenbeziehung zu der Trägerimpulsfolge besteht.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Schaltungsanordnung eine Einrichtung zum Erzeugen der Trägerimpulsfolge
und einen Zähler, wobei die normale Periodendauer der Trägerimpulsfolge gleich der Zeit
ist, die zum Zählen einer bestimmten Anzahl von Impulsen benötigt wird, sowie eine Mischstufe, in
der die Befehlsimpulse mit den regelmäßig auftretenden Trägerimpulsen kombiniert werden, indem
beim Auftreten eines Befehlssignals ein Impuls zu den Trägerimpulsen hinzugefügt oder von diesen abgezogen
wird.
Wenn bei einer solchen Anordnung zu den regelmäßig aufeinanderfolgenden Impulsen beim Auftreten
eines Befehlsimpulses ein Impuls hinzugefügt wird, so wird natürlich die Phase der Trägerimpulsfolge
beschleunigt, denn die η Impulse (wobei η die
erwähnte bestimmte Anzahl von Impulsen ist) werden innerhalb einer kürzeren Zeit gezählt, als normalerweise
η in regelmäßigen Abständen aufeinanderfolgende Impulse gezählt werden. Wenn man umgekehrt
von den regelmäßig aufeinanderfolgenden Impulsen einen Impuls abzieht, was in Abhängigkeit
vom Auftreten eines Befehlsimpulses geschieht, kann die Phase der Trägerimpulsfolge verzögert
werden.
Zweckmäßig ist eine Synchronisationsstufe vorgesehen, die die Befehlsimpulse so verzögert, daß sie
in einer vorbestimmten zeitlichen Beziehung zu den regelmäßig auftretenden Trägerimpulsen stehen, bevor
sie der Mischstufe zugeführt werden. Hierdurch vereinfacht sich das Hinzufügen bzw. das Abziehen
eines Impulses zu den regelmäßigen Trägerimpulsen.
Um die Phase der Trägerimpulsfolge zu beschleunigen bzw. vorzuverlegen, kann man die Synchronisationsstufe
z. B. so ausbilden, daß sie die Befehlsimpulse derart verzögert, daß sie in Zeitpunkten
zwischen den regelmäßigen Trägerimpulsen auftreten; dann kann man die verzögerten Befehlsimpulse
und die regelmäßigen Trägerimpulse miteinander vereinigen, indem man sie durch ein »Oder«-Gatter
Schaltungsanordnung zur Phasenmodulation
einer Trägerimpulsfolge
einer Trägerimpulsfolge
Anmelder:
George Richards & Company Limited,
Altricham, Cheshire (Großbritannien)
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
Beaumont John Davies, Putnoe, Bedford
(Großbritannien)
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 7. August 1959 (27 147)
leitet. Die Befehlsimpulse können mit Impulsen einer zweiten Folge von regelmäßigen Trägerimpulsen
synchronisiert sein, deren Impulse zwischen denjenigen der ersten Folge auftreten.
Wenn die Phase der Trägerimpulsfolge verzögert werden soll, kann man die Befehlsimpulse derart
verzögern, daß sie synchron mit Impulsen der ersten Folge von regelmäßigen Trägerimpulsen auftreten
und dann umgekehrt werden; die regelmäßigen Trägerimpulse und die umgekehrten synchronisierten
Befehlsimpulse können dadurch miteinander kombiniert werden, daß man sie den beiden Eingängen
eines »Und«-Gatters zuführt, das von den regelmäßigen Trägerimpulsen nicht passiert werden kann,
wenn diese gleichzeitig mit einem umgekehrten synchronisierten Befehlsimpuls auftreten.
Wenn man mit einer Kombination der beiden vorstehend beschriebenen Anordnungen arbeitet, kann
man natürlich eine Folge von Befehlsimpulsen benutzen, um die Phase der Trägerimpulsfolge vorzuverlegen,
während eine weitere Folge von Befehlsimpulsen dazu dient, die Phase zu verzögern.
Bei einer Form einer Synchronisationsschaltung wird ein bistabiler Kreis durch einen Befehlsimpuls
eingestellt, und sein Ausgangssignal wird einem der beiden Eingänge eines »Und«-Gatters zugeführt,
609 509/313
dessen anderem Eingang in regelmäßigen Abständen auftretende Trägerimpulse zugeführt werden;
dann wird ein Impuls der Folge von regelmäßigen Impulsen das »Und«-Gatter passieren, wenn vorher
ein Befehlsimpuls den bistabilen Kreis eingestellt hat. Es kann dafür gesorgt sein, daß der Impuls
nach dem Passieren des »Und«-Gatters den bistabilen Kreis wieder zurückstellt.
Bei einer solchen Synchronisationsschaltung ist es möglich, daß dann, wenn der bistabile Kreis nahezu
im Zeitpunkt des Eintreffens eines Impulses von der Quelle für die regelmäßigen Trägerimpulse eingestellt
wird, ein gewisser Zweifel besteht, ob der bistabile Kreis richtig eingestellt worden ist oder nicht;
daher kann man bei der Synchronisationsschaltung ein zweites »Und«-Gatter vorsehen, das so ausgebildet
ist, daß einer seiner Eingänge durch einen zweiten bistabilen Kreis gespeist wird, dessen Einstellung
durch einen Ausgangsimpuls des ersten »Und«-Gatters erfolgt, während der zweite Eingang
des zweiten Gatters mit einer Folge regelmäßig aufeinanderfolgender Impulse gespeist wird, die in Abständen
nach den Impulsen der dem ersten »Und«- Gatter zugeführten Folge von regelmäßigen Impulsen
auftreten, wobei diese Abstände größer sind als die Dauer des Abklingens einer Störung am Ausgang
des ersten »Und«-Gatters, die darauf zurückzuführen ist, daß das Einstellen des ersten bistabilen
Kreises kurz nach dem Auftreten eines der regelmäßigen Impulse an dem ersten »Und«-Gatter erfolgt.
Normalerweise kann sich ein bistabiler Kreis bekannter Ausführung nach einer solchen Störung
innerhalb eines Bruchteils einer Mikrosekunde wieder beruhigen, so daß dann, wenn zwischen den
regelmäßigen Impulsen der beiden Folgen Abstände von mehreren Mikrosekunden vorhanden sind, keine
Gefahr besteht, daß ein Impuls zu dem zweiten »Und«-Gatter durchgelassen wird, da an dem ersten
»Und«-Gatter eine Störung auftritt, bei der es sich nicht um einen deutlichen Impuls handelt. Die synchronisierten
Ausgangsimpulse des zweiten »Und«- Gatters können benutzt werden, um die beiden bistabilen
Kreise zurückzustellen und sie so für den nächsten Befehlsimpuls bereitzumachen.
Wenn mehr als zwei Folgen von Befehlsimpulsen zur Modulation der Trägerimpulse benutzt werden
sollen, ist es natürlich erforderlich, mit einer weiteren Folge von regelmäßigen Trägerimpulsen zu arbeiten,
deren Impulse zeitlich so abgestimmt sind, daß sie zwischen denjenigen der ersten Folge von regelmäßigen
Trägerimpulsen oder zwischen denen der ersten und der zweiten Folge auftreten.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der Steuereinrichtung;
F i g. 2 veranschaulicht schematisch die Wellenform der Spannung an verschiedenen Punkten der
Einrichtung;
Fig. 3 zeigt die Schaltung eines alternativ verwendbaren Teils der Einrichtung.
An einem Bauteil einer hier nicht gezeigten Werkzeugmaschine, z. B. am Bett, ist ein kurzes Beugungsgitter
11 in einer zur Bewegungsrichtung des Schlittens der Werkzeugmaschine parallelen Ebene
so angebracht, daß sich die Linien des Gitters, wie bei 12 angedeutet, rechtwinklig zur Bewegungsrichtung
des Schlittens erstrecken. Am Schlitten der Werkzeugmaschine ist ein langes Beugungsgitter 13
befestigt, das in einer Ebene angeordnet ist, die parallel zu der das kurze Beugungsgitter 11 enthaltenden
Ebene und in einem geringen Abstand von letzterer verläuft. Bei. jeder Bewegung des Schlittens der
Werkzeugmaschine bewegt sich das lange Beugungsgitter relativ zu dem kurzen Beugungsgitter.
Auf einer Seite des kurzen Beugungsgitters 11 ist
ίο eine Lampe 14 angeordnet, deren Licht durch eine
Linse 15 auf das kurze Beugungsgitter fällt. Auf der anderen Seite des langen Beugungsgitters befinden
sich vier Phototransistoren 16, die in einer Reihe angeordnet sind, und das die beiden Beugungsgitter
11 und 13 passierende Licht der Lampe 14 fällt durch vier verstellbare Verschlüsse 17 und eine zylindrische
Linse 18 auf die Phototransistoren 16. Die Verschlüsse 17 dienen zum Einstellen der die einzelnen
Photozellen treffenden Lichtmengen, damit Abweichungen der Lichtempfindlichkeit der Photozellen
ausgeglichen werden können, um zu gewährleisten, daß sämtliche Photozellen die gleiche effektive Empfindlichkeit
besitzen.
Das aus F i g. 1 ersichtliche Interferenzmuster 20 ist annähernd sinusförmig, wobei sich die Phasenverschiebung
jeweils nach der Stellung des Schlittens der Werkzeugmaschine richtet. Die Abstände zwischen
den vier Phototransistoren 16 entsprechen einem Viertel der Wellenlänge des Interferenzmusters.
Die vier Phototransistoren 16 sind parallel an eine gemeinsame Last 19 angeschlossen, und es sind nachstehend
beschriebene Mittel vorgesehen, um die Phototransistoren zyklisch nacheinander mit dieser
Last zu verbinden, und zwar jeweils für gleich große Abschnitte der Periode. Bei dem hier beschriebenen
Ausfuhrungsbeispiel wird jeder Phototransistor während
einer Hälfte einer vollständigen Periode eingeschaltet, doch könnte er auch während eines Viertels
oder eines anderen Bruchteils einer Periode eingeschaltet werden. Da die Phototransistoren in Parallelschaltung
mit einer gemeinsamen Last verbunden werden, enthält das resultierende Signal eine Komponente
mit der Frequenz des Umschaltsignals, und die Phase des resultierenden Signals richtet sich nach
der relativen Stellung der beiden Beugungsgitter. Wie nachstehend beschrieben, wird diese Komponente in
einem geeigneten Filter extrahiert und rechteckig gemacht. Das resultierende Signal 21 bildet ein
Stellungssignal, dessen Phase ein Maß für die tatsächliche Stellung des Werkzeugmaschinenschlittens
ist. Durch noch zu beschreibende Mittel wird dieses Stellungssignal mit einem Befehlssignal 22 verglichen,
das die gleiche Frequenz aufweist und das phasenmoduliert ist, um eine gewünschte Bewegung des
Schlittens der Werkzeugmaschine anzuzeigen. Der Vergleich zwischen dem Stellungssignal und dem Befehlssignal
wird so durchgeführt, daß ein Fehlersignal 23 erzeugt wird, dessen Gleichstromkomponente sich
nach der Phasenabweichung und somit nach dem Unterschied zwischen der Iststellung und der Sollstellung
des Schlittens richtet. Dieses Fehlersignal 23 wird zu einem Motor 24 zurückgeleitet, durch den
der Schlitten angetrieben wird, bis das Fehlersignal auf Null zurückgegangen ist.
Wenn infolge der Feinheit der Beugungsgitter 11 und 13 die durch eine Periode des Fehlersignals 23
repräsentierte Strecke kleiner ist als die für das Servosystem benötigte, so kann man diese Strecke
mit einem Faktor multiplizieren, indem man das Befehlssignal 22 und das Stellungssignal 21 vor dem
Phasenvergleich durch diesen Faktor dividiert.
Sowohl die Befehlssignale als auch die Umschaltsignale für die Photozellen werden einem gewöhnlichen,
mit 10 kHz arbeitenden Multivibrator 31 entnommen, der zwei Transistoren 32 umfaßt.
Das Ausgangssignal eines dieser Transistoren dient zur Erzeugung des Umschaltsignals und wird einem
Dekadenzähler 33 zugeführt, der nach einem 5121-Code arbeitet, um ein Signal von 1 kHz zu erzeugen,
das durch eine Umschaltstufe 34 geleitet wird, welche vier rechteckwellenförmige Umschaltspannungen
erzeugt, die sämtlich die gleiche Frequenz von 500 Hz besitzen, jedoch bezüglich ihrer
Phase jeweils um 90° gegeneinander verschoben sind und eine konstante Phasendrehung aufweisen. Jedes
dieser Signale wird jeweils einem von vier Umschalttransistoren 35 zugeführt, die ihrerseits an die vier
Phototransistoren 16 angeschlossen sind, um die einzelnen Phototransistoren während der Markierungen
der betreffenden rechteckwellenförmigen Umschaltspannungen einzuschalten, um so der gemeinsamen
Last 19 ein Signal 37 zuzuführen, das sich aus vier Komponenten zusammensetzt, von denen jede der
Beleuchtung des zugehörigen Phototransistors entspricht.
Sämtliche Phototransistoren 16 und die Umschalttransistoren 35 werden unter ähnlichen Grundvorspannungsbedingungen
betrieben, so daß die Wirkungen der thermischen Auswanderung dazu neigen, sich gegenseitig auszugleichen. In den Basiskreisen
der Phototransistoren angeordnete Potentiometer dienen zum Abgleichen der Dunkelströme. Das
sich als Summe dieser vier Signale 37 ergebende Signal 38 wird durch eine Integrationsstufe 40 hindurchgeleitet,
um eine Wellenform 39 zu erzeugen, bei der es sich um eine Wechselspannung handelt,
die einer Schmidt-Schaltung 41 zugeführt wird. Diese erzeugt das Stellungssignal 21 in Gestalt einer Rechteckwelle
mit Markierungen, die der positiven Hälfte der Wellenform 39 entsprechen, welche die gleiche
Frequenz hat wie die Umschaltsignale, deren Phase jedoch ein Maß für die relative Stellung der beiden
Beugungsgitter ist.
Zwar sind die Wellenformen 38 und 39 in F i g. 1 eingezeichnet, doch kann man die Vereinigung der
vier Ausgangssignale der Detektoraggregate sowie den Integrations- und Summierungsvorgang derart
kombinieren, daß die Wellenformen 38 und 39 an keiner Stelle tatsächlich vorhanden ,sind.
Das Befehlssignal wird ebenfalls dem Multivibrator 31 entnommen, dessen beide Ausgangssignale durch
die zugehörigen monostabilen Kreise 43 und 44 hindurchgeleitet werden, die jeweils so ausgebildet sind,
daß sie einen Satz von Ausgangsimpulsen erzeugen, wobei die von dem Kreis 44 gelieferten Impulse
zwischen den dem Kreis 43 entnommenen Impulsen liegen oder diesen gegenüber um 180° phasenverschoben
sind.
Diese letzteren Impulse aus dem Kreis 43 werden über ein »Oder«-Gatter 45 und ein »Und«-Gatter 46,
auf deren Zweck noch eingegangen wird, einem Dekadenzähler 47 zugeführt, der eine Division durch
zehn bewirkt, sowie einer Flip-Flop-Schaltung 48, die eine Division durch zwei bewirkt, um das rechteckige
Befehlssignal 22 zu erzeugen, das sich aus Markierungen zusammensetzt, welche der Dauer von
zehn der dem Dekadenzähler 47 zugeführten Impulsen entsprechen, auf die jeweils Lücken folgen, die den
nächsten zehn Impulsen entsprechen, usw.
Das Stellungssignal 21 und das Befehlssignal 22 sind somit Rechteckwellen von gleicher Frequenz,
zwischen den gegebenenfalls eine Phasenverschiebung vorhanden ist, die sich nach einem etwa vorhandenen
Unterschied zwischen der tatsächlichen Stellung des Schlittens der Werkzeugmaschine und
ίο der durch das Befehlssignal 22 bestimmten gewünschten
Stellung des Schlittens richtet.
Eine Flip-Flop-Schaltung 49, deren beiden Eingängen jeweils die Signale 21 und 22 zugeführt
werden, erzeugt ein sich nach diesem Phasenunterschied richtendes Ausgangssignal 23, das in der
bereits beschriebenen Weise dazu dient, die Stellung des Werlczeugmaschinenschlittens zu berichtigen.
Wenn der Schlitten nach vorn oder nach hinten bewegt werden soll, muß man die Phase des Befehlssignals
22 vorverlegen oder verzögern, und daher wird je nach der gewünschten Bewegungsrichtung ein
Befehlsimpuls an der Klemme 51 oder an der Klemme 52 zugeführt.
Dieser Impuls wird in der nachstehend beschriebenen Weise mit dem nächstfolgenden Impuls des
monostabilen Kreises 44 bzw. 43 synchronisiert.
Wenn der Schlitten nach vorn bewegt werden soll, wird der Befehlsimpuls der Klemme 51 zugeführt
und mit dem nächsten Impuls aus dem monostabilen Kreis 44 synchronisiert, so daß er am Eingang des
»Oder«-Gatters 45 in der Mitte zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen aus dem monostabilen Kreis 43
erscheint, da die Impulse aus dem Kreis 44 selbst in dieser Weise gegenüber den Impulsen aus dem Kreis
43 verschoben sind.
Das »Und«-Gatter 46 empfängt infolge dieses »Vorwärts«-Befehlsimpulses an seinem Eingang einen
zusätzlichen Impuls aus dem »Oder«-Gatter 45.
Das Ergebnis ist, daß die kombinierte Zähleinrichrung 47, 48 die Phase des Befehlssignals 22 um ein Zwanzigstel der Periodendauer des Fehlersignals 23 vorverlegt, da während der Zeit, in der der monostabile Kreis 43 zwanzig Impulse abgibt, der kombinierten Zähleinrichtung 47, 48 einundzwanzig Impulse zugeführt werden.
Das Ergebnis ist, daß die kombinierte Zähleinrichrung 47, 48 die Phase des Befehlssignals 22 um ein Zwanzigstel der Periodendauer des Fehlersignals 23 vorverlegt, da während der Zeit, in der der monostabile Kreis 43 zwanzig Impulse abgibt, der kombinierten Zähleinrichtung 47, 48 einundzwanzig Impulse zugeführt werden.
Wenn der Schlitten nach hinten bewegt werden soll, wird der Befehlsimpuls bei 52 zugeführt und mit
dem nächstfolgenden Impuls des Impulszuges aus dem monostabilen Kreis 43 synchronisiert; dann wird
er umgekehrt und dem anderen Eingang des »Und«- Gatters 46 zugeführt. Dieses logische Element 46
läßt an den beiden Eingängen zugeführte Impulse durch, vorausgesetzt, daß zwei solche Impulse zusammen
auftreten.
Beim Auftreten eines »Rückwärtse-Befehlsimpulses an der Klemme 52 wird daher dem am Ausgang des
monostabilen Kreises 43 erscheinenden Impulszug ein Impuls entnommen, der dem Dekadenzähler 47
zugeführt wird.
Wenn an der Klemme 52 ein »Rückwärts«-Beiehlsimpuls
erscheint, wird das Befehlssignal 22 phasenmäßig um ein Zwanzigstel der Pericdendauer des
Fehlersignals 23 verzögert, da die Zähleinrichtung wegen der Auslassung eines Impulses einen weiteren
Impuls zählen muß.
Das Servo-Rückkopplungssystem arbeitet dann in der üblichen Weise, um den Schlitten in diejenige
Stellung zu bringen, bei welcher das Stellungssignal
7 8
21 bezüglich seiner Phase mit dem neuen Befehls- gegebenen Impulszug und dem Eintreffen des nächsignal
22 übereinstimmt. sten Impulses in dem Impulszug, der von dem Kreis
Eine kontinuierliche Bewegung des Schlittens kann 44 aus dem zweiten Eingang des »Und«-Gatters 64
dadurch herbeigeführt werden, daß man den Klem- zugeführt wird. Beim Erreichen des Zeitpunktes, in
men 51 oder 52 einen Satz von »Vorwärts«- oder 5 dem der nächste Impuls aus dem monostabilen Kreis
»Rückwarts«-Befehlsimpulsen zuführt, und man muß 44 an dem »Und«-Gatter 64 erscheint, wird das
lediglich dafür sorgen, daß die Impulswiederholungs- andere Eingangssignal für das Element 64 deutlich
geschwindigkeit dieser Impulse nicht höher ist als entweder einer Einheit oder Null entsprechen, und
diejenige der dem monostabilen Kreis 43 entnomme- wenn es Null ist, wird kein Impuls durchgelassen,
nen Impulse. io Jedoch wird sich der nächste Impuls aus dem
nen Impulse. io Jedoch wird sich der nächste Impuls aus dem
Es sind zwei Synchronisationskreise vorhanden. monostabilen Kreis, der dem logischen Element 62
Jeder dieser Kreise dient zum Synchronisieren eines zugeführt wird, mit dem Einheits-Ausgangssignal
Befehlsimpulses mit dem nächsten Impuls, der am vereinigen, das an der Flip-Flop-Schaltung 61 noch
Ausgang eines der monostabilen Kreise 43 und 44 andauert, um einen unmißverständlichen Eingangserscheint;
da die beiden Kreise gleichartig aufgebaut 15 impuls für die Flip-Flop-Schaltung 63 zu erzeugen,
sind, wird nachstehend nur einer von ihnen be- Auf diese Weise wird jede Doppeldeutigkeit verschrieben, mieden, und jeder beliebige Befehlsimpuls wird mit
sind, wird nachstehend nur einer von ihnen be- Auf diese Weise wird jede Doppeldeutigkeit verschrieben, mieden, und jeder beliebige Befehlsimpuls wird mit
Der an der Klemme 51 zugeführte positive Befehls- dem einen oder anderen der Impulse des von dem
impuls wird einem Eingang einer Flip-Flop-Schaltung monostabilen Kreis abgegebenen Impulszuges syn-61
zugeführt, um diese Schaltung so einzustellen, daß 20 chronisiert.
sie an ihrem Ausgang ein Einheitssignal liefert. Im folgenden wird die Einrichtung 34 beschrieben,
Dieses Ausgangssignal gelangt zu einem Eingang mittels deren ein Umschaltsignal in Phasenbeziehung
eines »Und«-Gatters 62, dessen anderem Eingang die zu dem Befehlssignal 22 erzeugt wird. Sie umfaßt die
Impulse aus dem monostabilen Kreis 43 zugeführt beiden Flip-Flop-Schaltungen 71 und 72 sowie ein
werden; wenn der nächste Impuls aus dem Kreis 43 25 »Und«-Gatter 73.
eintrifft, wird somit eines der Elemente 62 einen Aus- Signale, die an einem Ausgang (Ausgang b) des
gangsimpuls abgeben, da beiden Eingängen Energie Dekadenzählers 33 erscheinen, welcher eine durch
zugeführt wird. fünf teilende Stufe umfaßt, an die sich eine durch
Dieses Ausgangssignal wird zum Einstellen einer zwei teilende Stufe anschließt, werden unmittelbar
zweiten Flip-Flop-Schaltung 63 verwendet, so daß 30 den beiden Eingängen des durch zwei teilenden
diese ein Einheitssignal abgibt, das einem zweiten Kreises 71 zugeführt, so daß jeder Eingangsimpuls
»Und«-Gatter 64 zugeführt wird, zu dem auch die eine Umschaltung des Ausgangssignals der Flip-Flop-Impulse
aus dem monostabilen Kreis 44 gelangen. Schaltung 71 bewirkt. Jedes Ausgangssignal der
Wenn der nächste Impuls aus dem monostabilen Flip-Flop-Schaltung 71 umfaßt eine der Umschalt-Kreis
44 eintrifft, wird er somit bewirken, daß das 35 spannungen für die Transistoren 35, und es sei be-
»Und«-Gatter 64 ein Ausgangssignal abgibt, das dem merkt, daß diese Umschaltspannungen gegeneinander
zweiten Eingang des »Oder«-Gatters zugeführt wird. um 180° phasenverschoben sind und die gleiche Fre-Wenn
an der Klemme 51 kein Befehlsimpuls er- quenz haben wie die Impulse am Ausgang der Flipschienen
wäre, würde natürlich kein von dem Kreis Flop-Schaltung 48, da die Flip-Flop-Schaltung 71
43 oder dem Kreis 44 abgegebener Impuls bewirken, 40 eine Teilung durch zwei bewirkt, um die durch die
daß das zugehörige »Und«-Gatter 62 bzw. 64 ein Flip-Flop-Schaltung 48 bewirkte Teilung durch zwei
Ausgangssignal abgibt, und nur bei der Zuführung auszugleichen.
eines Befehlssignals wird ein zusätzlicher Impuls dem Eines der Ausgangssignale der Flip-Flop-Schal-Hauptimpulszug
aus dem Kreis 43 an dem »Oder«- tung 71, das im folgenden als das erste Ausgangs-Gatter
45 synchron mit einem Impuls aus dem Kreis 45 signal bezeichnet wird, wird als Eingangssignal dem
44 zugeführt. »Und«-Gatter 73 zugeführt, dessen anderem Ein-Ein am Ausgang des »Und«-Gatters 64 erscheinen- gang Impulse von dem anderen Ausgang (Ausgang a)
der Impuls wird zu den beiden Flip-Flop-Schaltungen des Dekadenzählers 33 zugeführt werden, wobei die
61 und 63 zurückgeleitet, und zwar bei der Flip- Phase des Ausgangs α gegenüber der Phase des Aus-Flop-Schaltung
63 über eine Umkehrungsstufe (in- 50 gangs b um 180° versetzt ist. Die dem Ausgang a des
verier), um diese Flip-Flop-Schaltungen zur Vor- Zählers 33 entnommenen Impulse und das Ausgangsbereitung
auf den nächsten Befehlsimpuls auf das signal des »Und«-Gatters 73 werden jeweils als Ein-Ausgangssignal
Null zurückzustellen. gangssignale der Flip-Flop-Schaltung 72 zugeführt. Wenn der bei 51 zugeführte Befehlsimpuls etwa Am Ausgang des »Und«-Gatters 73 treten nur
zur gleichen Zeit auftritt wie das Ende eines Impulses 55 dann Impulse auf, wenn gleichzeitig an beiden Eindes
in dem monostabilen Kreis 43 erzeugten Impuls- gangen dieses Gatters Impulse erscheinen. Der
zuges, ist es möglich, daß das »Und«-Gatter 62 »zweite« Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 72 wird
keinen deutlichen Ausgangsimpuls erzeugt. Wenn der auf Eins umgestellt, wenn das Eingangssignal von
Impuls nicht rechtzeitig eintrifft, um ein deutliches dem »Und«-Gatter 73 positiv wird. Dies findet dann
Ausgangssignal des logischen Elements 62 hervor- 60 statt, wenn das Signal am Ausgang a des Zählers 33
zurufen und die Flip-Flop-Schaltung so einzustellen, positiv wird, nachdem das erste Ausgangssignal der
daß sie ein Einheitssignal abgibt, kann es vorkommen, Flip-Flop-Schaltung 71 positiv geworden ist. Auf
daß die Flip-Flop-Schaltung betätigt, jedoch nicht diese Weise muß das »zweite« Ausgangssignal der
einwandfrei eingestellt wird. Entweder klingt die Flip-Flop-Schaltung 72 stets auf das erste Ausgangs-Störung
ab, oder es wird trotzdem am Ausgang ein 65 signal der Flip-Flop-Schaltung 71 folgen, so daß die
Einheitssignal nach einer Zeit eingestellt, die kürzer Phasendrehung stets die gleiche ist.
ist als die Zeitspanne zwischen dem Ende des Im- Da die beiden Ausgangssignale des Zählers 33 pulses in dem von dem monostabilen Kreis 43 ab- gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, sind
ist als die Zeitspanne zwischen dem Ende des Im- Da die beiden Ausgangssignale des Zählers 33 pulses in dem von dem monostabilen Kreis 43 ab- gegeneinander um 180° phasenverschoben sind, sind
die Übergänge der Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung 72 um 90° phasenverschoben gegenüber
den Übergängen in den Ausgangssignalen der Flip-Flop-Schaltung 71.
Es wurde bereits erwähnt, daß die Flip-Flop-Schaltung 49 nur die Anstiegskanten des Befehlssignals 22 ausnutzt, um das Fehlersignal 23 zu erzeugen;
daher ist es möglich, das Befehlssignal 22 zur Übertragung weiterer Informationen zu benutzen,
indem man das Verhältnis zwischen den Markierungen und den Abständen verändert, ohne die Stellung der
Anstiegskanten zu verändern. Bei einer Werkzeugmaschine kann z. B. eine andere Spindeldrehzahl
oder ein Werkzeugwechsel durch die Länge der Markierungen in dem Befehlssignal angezeigt werden,
ohne daß die einwandfreie Erzeugung des Fehlersignals 23 beeinträchtigt wird.
Bei einem Verfahren zum Modifizieren des Befehlssignals 22 kann man einen zweiten Ziffernumwandler
vorsehen, der ebenfalls die Elemente 43, 44, 51 52, 61, 62, 63, 64, 65, 45, 46, 47 und 48 umfaßt
und ein zweites ähnliches Befehlssignal 221 zu erzeugen. Zusätzlich zu den dem ersten Ziffernumwandler
an den Klemmen 51 und 52 zugeführten Befehlsimpulsen werden dem zweiten Ziffernumwandler
an dessen Eingängen 511 und 521 weitere Impulse zugeführt, die von solcher Art sind, daß die
Phase des Signals 221 so verschoben wird, daß die Rückseiten der Impulse in dem endgültigen Befehlssignal an den gewünschten Stellen auftreten. Die Signale
22 und 221 werden jeweils als Eingangssignale einer Flip-Flop-Schaltung zugeführt, die ein Rechteckwellensignal
erzeugt, dessen Anstiegskante durch die Anstiegskante am Ausgang für das erste Befehlssignal 22 bestimmt ist, während die Abstiegskante
durch die Abstiegskante des zusätzlichen Befehlssignals 221 bestimmt ist.
Bei einem alternativen Verfahren zum Erzeugen des modifizierten Befehlssignals, das in F i g. 3 dargestellt
ist, werden der Zähler 47 und die Flip-Flop-Schaltung 48 miteinander vertauscht, und es wird ein
zusätzlicher Steuerkreis vorgesehen, um das Ausgangssignal des Zählers 47 für die Flip-Flop-Schaltung
49 zu steuern.
Der Zähler 47 besteht aus vier Flip-Flop-Schaltungen, die als vierstufiger binärer Zähler angeordnet
sind, wobei eine Rückkopplung von der letzten Stufe, die der bedeutsamsten Ziffer zugeordnet ist, zur
zweiten und zur dritten Stufe erfolgt, um zu gewährleisten, daß beim Zählen der Ausgangssignale der
Flip-Flop-Schaltung 48 sechs der sechzehn möglichen Stellungen ausgelassen und nur zehn gezählt werden.
Der Zähler ist so ausgebildet, daß er in einem umgekehrten 2421-Code zählt.
Die Ausgangssignale der zweiten und der dritten Stufe werden als zwei Eingangssignale einem »Und«-
Kreis 81 zugeführt, dessen dritter Eingang an eine Quelle 82 für Steuersignale angeschlossen ist, und
der Ausgang dieses »Und«-Gatters 81 ist mit einem Eingang eines »Oder«-Gatters 85 verbunden, dessen
Ausgang an den Flip-Flop-Kreis 49 angeschlossen ist. Das Ausgangssignal der vierten Stufe des Zählers
47 wird als ein Eingangssignal einem »Und«- Gatter 83 zugeführt, dessen anderes Eingangssignal
über einen Wandler 84 einer Steuersignalquelle 82 entnommen wird. Dies bedeutet, daß nur eines der
»Und«-Gatter 81 und 83 in irgendeinem Zeitpunkt geöffnet sein kann, und zwar das Gatter 81, wenn
bei 82 ein Einheitssignal erscheint, und das Gatter 83, wenn bei 82 ein Nullsignal auftritt.
Wenn das »Und«-Gatter 83 offen ist, wird das Ausgangssignal der letzten Stufe des Zählers 47
durchgelassen und gelangt durch das »Oder«-Gatter 85 zu der Flip-Flop-Schaltung 49, und in dem beschriebenen
Zähler besteht dieses Ausgangssignal der letzten Stufe aus acht Einem, auf die zwei Nullen
folgen. Dies bedeutet, daß bei der Befehlswellenform
ίο das Verhältnis zwischen den Markierungen und den
Abständen 8 : 2 beträgt. Wenn dagegen das »Und«- Gatter 81 offen ist, d. h., wenn ein Einersignal an
der Steuerklemme 82 erscheint, werden die kombinierten Ausgangssignale der zweiten und der dritten
Stufe des Zählers benutzt, doch wird ein Einer-Ausgangssignal für die Sperre 81 rmr dann abgegeben,
wenn die Ausgangssignale der zweiten und der dritten Sperre beide Einersignale sind, und bei dem beschriebenen
Zähler sind sie nur während der beiden ersten der zehn Zählschritte beide Einersignale. Dies
bedeutet, daß bei dem das »Oder«-Gatter 85 passierenden Signal das Verhältnis zwischen Markierungen
und Abständen 2: 8 beträgt.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Steuer-Signalen mit ihren verschiedenen Verhältnissen zwischen Markierungen und Abständen läßt sich leicht erkennbar machen, indem man die Gleichstromkomponente herauszieht, die z. B. als Ausgangssignal benutzt werden kann, um festzulegen, welche von zwei möglichen Spindeldrehzahlen oder welches von zwei Werkzeugen benutzt werden soll.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Steuer-Signalen mit ihren verschiedenen Verhältnissen zwischen Markierungen und Abständen läßt sich leicht erkennbar machen, indem man die Gleichstromkomponente herauszieht, die z. B. als Ausgangssignal benutzt werden kann, um festzulegen, welche von zwei möglichen Spindeldrehzahlen oder welches von zwei Werkzeugen benutzt werden soll.
Es kann erforderlich sein, Mittel vorzusehen, um die Anlage auf einen Ausgangszustand einzustellen,
bevor mit einem Arbeitsgang begonnen wird; dies könnte leicht dadurch geschehen, daß man eine Voreinstellung
der Aggregate 47 und 48 in dem Ziffernwandler auf Null durchführt bzw. bei beiden Ziffernwandlern,
wenn gemäß der beschriebenen Abwandlung ein weiterer Ziffernwandler vorhanden ist.
Aus Fig. 2, in der die Wellenformen der Spannungen an den verschiedenen Punkten der Schaltanordnung
untereinander aufgezeichnet sind, wird der zeitliche Zusammenhang zwischen den einzelnen
Wellenformen ersichtlich.
Claims (15)
1. Schaltungsanordnung zur Phasenmodulation einer Trägerimpulsfolge gemäß Informationen,
die in Form von Befehlsimpulsen oder ähnlichen Signalen zugeführt werden, gekennzeichnet
durch eine Einrichtung zum Erzeugen der Trägerimpulsfolge und durch einen Zähler, wobei die
normale Periodendauer der Trägerimpulsfolge gleich der Zeit ist, die zum Zählen einer bestimmten
Anzahl von Impulsen benötigt wird, sowie durch eine Mischstufe, in der die Befehlsimpulse
mit den regelmäßig auftretenden Trägerimpulsen kombiniert werden, indem beim Auftreten
eines Befehlssignals ein Impuls zu den Trägerimpulsen hinzugefügt oder von diesen abgezogen
wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Synchronisationsschaltung,
mittels der Befehlsimpulse so verzögert werden, daß sie in einer vorbestimmten zeitlichen
Beziehung zu den regelmäßig auftretenden
609 509/313
Trägerimpulsen stehen, bevor sie der Mischstufe zugeführt werden.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsschaltung die Befehlsimpulse so verzögert, daß
sie in Zeitpunkten zwischen den regelmäßigen Trägerimpulsen auftreten.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befehlsimpulse
mit Impulsen einer zweiten Folge von regelmäßig auftretenden Trägerimpulsen synchronisiert werden, wobei die Impulse der zweiten Impulsfolge
zwischen den Impulsen der ersten Trägerunpulsfolge auftreten.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsschaltung
die Befehlsimpulse so verzögert, daß sie synchron mit Impulsen der ersten Impulsfolge
' auftreten.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Synchronisationsschältungen,
nämlich eine nach Anspruch 3 und 4 sowie eine nach Anspruch 5.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Synchronisationsschaltung
einen bistabilen Kreis umfaßt, der durch einen Befehlsimpuls eingestellt
werden kann, und dessen Ausgangssignal einem der beiden Eingänge eines »Und«-Gatters zugeführt
wird, deren anderem Eingang die regelmäßigen Trägerimpulse zugeführt werden.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impuls, der das
»Und«-Gatter passiert hat, das Zurückstellen des bistabilen Kreises bewirkt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisationsschaltung
ein zweites »Und«-Gatter umfaßt, wobei einem Eingang dieses Gatters Signale von einem zweiten bistabilen Kreis aus zugeführt
werden, der durch einen Ausgangsimpuls des ersten »Und«-Gatters eingestellt wird, und
wobei dem zweiten Eingang des zweiten »Und«- Gatters eine Folge von regelmäßigen Trägerimpulsen
zugeführt wird, die in zeitlichen Abständen nach der Folge von Trägerimpulsen auftreten,
die von dem ersten »Und«-Gatter zugeführt werden, wobei diese zeitlichen Abstände
größer sind als die Zeitspanne des Abklingens einer Störung am Ausgang des ersten »Und«-
Gatters, die darauf zurückzuführen ist, daß der erste bistabile Kreis kurz nach dem Auftreten
eines der regelmäßigen Trägerimpulse an dem ersten »Und«-Gatter eingestellt wird.
-10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die dem zweiten
»Und«-Gatter entnommenen synchronisierten Ausgangsimpulse zum Zurückstellen der beiden
bistabilen Kreise dienen.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch Mittel, um mehr
als zwei Folgen von Befehlsimpulsen zum Modulieren der Trägerimpulse zuzuführen, wobei für
jede Folge von Befehlsimpulsen eine Folge von regelmäßigen Trägerimpulsen vorgesehen ist,
wobei diese Folgen von Trägerimpulsen zeitlich so abgestimmt sind, daß ihre Impulse in verschiedenen
Zeitpunkten auftreten, und wobei die Impulswiederholungsgeschwindigkeit sämtlicher
Trägerimpulsfolgen die gleiche ist.
12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die erzeugte, modulierte Trägerwelle Rechteckwellenform besitzt.
13. Anordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um bei der
Rechteckwellenform das Verhältnis zwischen den Markierungen und den Abständen zu variieren.
14. Anordnung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Befehlssignal aufgezeichnet
wird.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung auch ein
aus den regelmäßigen Impulsen abgeleitetes Bezugssignal umfaßt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
609 509/313 2.66 © Bundesaruckerei Berlin
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