DE19902736C2 - Elektronischer Umdrehungszähler - Google Patents
Elektronischer UmdrehungszählerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Umdrehungszähler
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Anlagen- und Apparatebau müssen Bauteile häufig sich wie
derholende Bewegungen ausführen und dabei bestimmte Positio
nen anfahren. Die kostengünstigste Lösung zur Positionsbe
stimmung besteht darin, die Umdrehungen des Antriebsmotors
des jeweiligen Bauteiles zu zählen und mit einem Sollwert zu
vergleichen.
Beim Zählen der Umdrehungen ist dafür Sorge zu tragen, daß
die jeweilige Positionsangabe nicht flüchtig ist, d. h. auch
nach Abschalten der Energieversorgung (Stillstand nach Ar
beitsende oder während der Betriebsferien) nicht verloren
geht.
Eine weitverbreitete Lösung besteht in einer mechanischen
Speicherung der Information mit Hilfe eines vielstufigen Ge
triebes, bei dem jeder Getriebestufe ein bestimmter Zählwert
zugeordnet wird. Nach Einschalten der Energieversorgung läßt
sich der aktuelle Zählerstand ablesen. Bei hochtourigen An
trieben ist diese mechanische Lösung weniger vorteilhaft, da
zumindest die erste Stufe der mechanischen Untersetzung einem
hohen Verschleiß unterliegen kann. Entsprechende Verschleiß
probleme lassen sich dadurch vermeiden, daß man die Umdrehun
gen elektronisch erfaßt und speichert. Dies geschieht bei
einem aus der EP 0 550 794 B1 bekannten Umdrehungszähler da
durch, daß zwei Aufnehmer vorhanden sind, aus deren zeitli
cher Reihenfolge des Ansprechens die Drehrichtung bestimmt
wird, und daß ein elektronischer Zähler jeweils herauf- oder
heruntergesetzt wird. Der Zählerstand kann dann gelesen und
weiterverarbeitet werden.
Der elektronische Zähler muß seine Information auch nach Ab
schalten der Energieversorgung der Anlage über längere Zeit
speichern, dies bedeutet, daß der Energieverbrauch der gesam
ten Zählschaltung so klein wie möglich gehalten werden muß,
damit eine Batterie oder ein Kondensator als Energiequelle
ausreicht. Bei dem bekannten Umdrehungszähler liegen mecha
nisch schließende Schaltelemente in Reihe mit sehr hochohmi
gen Widerständen an der Batteriespannung. Beim Schließen der
Schaltelemente erhält die elektronische Auswerteschaltung
Low-Signale und beim Öffnen der Schaltelemente über die
hochohmigen Widerstände High-Signale. Damit die Eingänge der
elektronischen Schaltung nicht zu störempfindlich werden,
sind dem Widerstandswert Grenzen gesetzt. Andererseits stel
len diese Widerstände eine Belastung für die Batterie oder
den Kondensator dar, wenn die Schaltelemente geschlossen
sind. Abgesehen hiervon bildet bei dem bekannten Gerät eine
gewisse Gefahr, daß im praktischen Einsatz unter dem Einfluß
von Schock oder Vibration ein Schaltelement oder auch beide
kurzfristig schließen oder öffnen. Hierdurch können fehler
hafte Zählimpulse ausgelöst werden.
Während bei dem elektronischen Umdrehungszähler nach der EP 0 550 794 B1
als Schaltelemente Reed-Schalter zum Einsatz ge
langen, dienen bei einer aus der US-PS 3 866 092 bekannten
Schaltung zum Zählen von Signalen als Schaltelemente
Umschalter, die zum Unterdrücken eines sogenannten Rebonnel-
Effektes mit einer Entprellschaltung kombiniert sind, die aus
einem nicht invertierenden Gatter und einem Rückkopplungswi
derstand besteht. Durch die Entprellschaltung wird erreicht,
daß beim Umschalten das Potential des Umschaltkontaktes fest
gehalten wird, bis der Umschaltkontakt seine Endstellung er
reicht hat.
Würde man bei dem bekannten Umdrehungszähler die Reed-Schal
ter durch Umschalter ersetzen, so wäre dadurch noch nicht die
Gefahr gebannt, daß es unter äußeren Stoß- oder Vibrations
einwirkungen auf die Schaltelemente zu kurzfristigen Schließ-
oder Öffnungsvorgängen und daraus resultierenden fehlerhaften
Zählimpulsen kommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Umdrehungszähler der in Betracht gezogenen Gattung zu
schaffen, der unempfindlich gegen von außen auf ihn einwir
kende Schockbelastungen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsge
mäß durch die Lehre des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die gegenläufige Bewegungsrichtung der Kontaktzungen
der Umschalter wird bei einem Schock jeweils ein Umschaltkon
takt in seiner Lage festgehalten, während der andere unter
dem Einfluß des Schocks möglicherweise öffnet oder gar
umschaltet.
Durch eine geeignete, in Hardware oder Software realisierte
Logikschaltung läßt sich sicherstellen, daß sich nur dann ihr
Ausgangszustand ändert, wenn beide Umschaltkontakte eines
Paares gemeinsam umschalten. Schaltet nur einer der Kontakte
um, so ändert die Logikschaltung ihren Zustand am Ausgang
nicht.
Auf der Basis der durch die erfindungsgemäße Anordnung gewon
nenen Impulse werden nach bekannten Verfahren Signale zum
Herauf- oder Herabsetzen eines elektronischen Zählers er
zeugt. Der Zählerstand kann dann in üblicher Weise gelesen
werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung und die elektronische Auswer
tung verbrauchen im Ruhezustand, wenn keiner der Umschaltkon
takte seine Position ändert, nur wenig Strom. Will man den
Stromverbrauch auf ein Minimum begrenzen, so empfiehlt es
sich, nur noch den eigentlichen Zähler zum Aufrechterhalten
des Zählerstandes mit Energie zu versorgen und die restliche
Schaltung komplett von der Energieversorgung abzutrennen.
Dies läßt sich dadurch erreichen, daß jeder Umschalter in
einer Spule angeordnet ist, die in Abhängigkeit von den die
Umschalter beaufschlagenden Magnetfeldänderungen Spannungsim
pulse zur Aktivierung der Schaltung liefert.
Wenn sich bei Drehung der zu erfassenden Welle das Magnetfeld
ändert, das die Umschalter durchsetzt, so wechseln ab einer
bestimmten Größe des Magnetfeldes die Umschaltkontakte
schlagartig ihre Schaltposition. Diese Bewegung führt zu ei
ner abrupten Änderung des Magnetfeldes, was in der das jewei
lige Umschalterpaar umgebenden Spule zu einem Spannungsimpuls
führt, mit dessen Hilfe die elektronische Schaltung aus ihrem
"Ruhezustand" in den aktiven Zustand zurückgesetzt werden
kann. Nachdem die neue Position der Umschaltkontakte und da
mit die Drehung der zu messenden Welle erfaßt ist, kehrt die
Schaltung in den "Ruhezustand" zurück, sofern sie nicht durch
weitere Spannungsimpulse im aktiven Zustand gehalten wird.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnungen erläu
tert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Umdrehungs
zählers und
Fig. 2 das Prinzip der Impulsgewinnung bei dem Umdrehungs
zähler gemäß Fig. 1.
In Fig. 1 liegen die Umschalter 1 und 1' sowie 2 und 2' mit
jeweils einem ihrer Kontakte 1.1 bzw. 1.2' und 2.1 bzw. 2.2'
gemeinsam an einer Versorgungsspannung UB. Der jeweils andere
Kontakt 1.2 bzw. 1.1' und 2.2 bzw. 2.1'. liegt an Masse. Je
weils zwei Kontaktzungen 1.3 bzw. 1.3' und 2.3 bzw. 2.3'
liegen in der gezeichneten Stellung jeweils an Masse. Die
Kontaktzungen werden durch ein Magnetfeld, das von der umlau
fenden Welle moduliert wird, in die jeweils andere Stellung
gebracht. Handelt es sich um monostabile Umschalter, so keh
ren die Kontaktzungen in ihre stabile Position zurück, wenn
das Magnetfeld einen gewissen Minimalwert unterschritten hat.
Die Modulation des Magnetfeldes kann dadurch erfolgen, daß
ein Magnet mit der zu messenden Welle umläuft oder daß ein
den Umschaltern ortsfest zugeordnetes Magnetfeld von einer
mit der Welle umlaufenden Blende periodisch abgeschattet
wird.
Die Umschalter 1 und 1' bzw. 2 und 2' sind mechanisch so an
geordnet, daß bei der Verwendung von monostabilen Umschaltern
die Kontaktzungen 1.3 und 1.3' bzw. 2.3 und 2.3' näherungs
weise zeitgleich vom Magnetfeld betätigt werden, und zwar in
entgegengesetzter Richtung, wie in Fig. 1 dargestellt. Bei
einem Schock aus Richtung 7 oder 7' wird jeweils eine der
Kontaktzungen 1.3 oder 1.3' bzw. 2.3 oder 2.3' in ihrer mo
mentanen Lage bestätigt, wohingegen es möglich ist, daß die
jeweils andere Kontaktzunge unter dem Einfluß des Schocks
ihre momentane Lage verläßt und vorübergehend in die andere
Kontaktstellung umschaltet.
Im normalen Betrieb, wenn sich die Kontaktzungen 1.3 und 1.3'
bzw. 2.3 und 2.3' näherungsweise gleichzeitig, aber in entge
gengesetzter Richtung bewegen, treten an den Ausgängen 5 und
5' bzw. 6 und 6' von Entprellschaltungen 3 und 3' bzw. 4 und
4' die identischen Logikpegel low (entspricht Masse) und high
(entspricht Pluspotential der Stromversorgung UB) auf. Wenn
jedoch die Kontaktzungen 1.3 oder 1.3' bzw. 2.3 oder 2.3'
unter dem Einfluß von Schock unterschiedliche Schaltstellun
gen einnehmen, so treten an den Ausgängen 5 und 5' bzw. 6 und
6' voneinander abweichende Logikpegel auf.
Jede Entprellschaltung 3 bzw. 3' und 4 bzw. 4' besteht aus
einem nicht invertierenden CMOS-Gatter 3.1 bzw. 3.1' und 4.1
bzw. 4.1' und einem Rückkopplungs-Widerstand 3.2 bzw. 3.2'
und 4.2 bzw. 4.2', der den Ausgang des Gatters jeweils mit
dem Eingang verbindet. An den Ausgängen 5, 5', 6 und 6' er
scheint das von der Kontaktzunge 1.3, 1.3', 2.3 bzw. 2.3'
jeweils abgegriffene Potential, in der dargestellten Stellung
der Kontaktzungen Masse. In der oberen Position wäre es das
Plus-Potential der Versorgungsspannung UB. Wenn die Kontakt
zungen 1.3, 1.3', 2.3 bzw. 2.3' von den Kontakten 1.2, 1.1'
bzw. 2.2, 2.1' oder 1.1, 1.2' bzw. 2.1', 2.2' wegen Prellens
oder Umschaltens abheben, so bleibt an den Ausgängen 5 bzw.
5' und 6 bzw. 6' das Potential der Kontaktzungen 1.3, 1.3'
bzw. 2.3, 2.3', das vor dem Abheben bestand, so lange erhal
ten, bis die Kontaktzunge den jeweils anderen Kontakt erst
mals berührt.
Die Entprellschaltungen können bei gleicher Funktion auch
durch andere Hardware-Lösungen realisiert werden. Wird das
Potential der Kontaktzungen 1.3, 1.3' bzw. 2.3, 2.3' einem
Prozessor zur Weiterverarbeitung übergeben, so kann die Ent
prellung auch durch eine Software realisiert werden, die das
rückgekoppelte Gatter nachbildet.
Die nachfolgende Logikschaltung 8 bzw. 8' sorgt dafür, daß
ihr Ausgang 9 bzw. 9' nur dann seinen Logikpegel ändert, wenn
sich die Logikpegel ihrer Eingänge 5 und 5' bzw. 6 und 6'
gemeinsam geändert haben, ändert nur einer der Eingänge 5
oder 5' bzw. 6 oder 6' seinen Logikpegel, so ändert sich der
Logikpegel des Ausgangs 9 bzw. 9' nicht.
Die Logikschaltung 8 und 8' kann aus Zweifach-NAND-Gattern
8.1, 8.2. und 8.3. bzw. 8.1' 8.2' und 8.3' mit nachfolgendem
Dreifach-NAND-Gatter 8.4 bzw. 8.4' aufgebaut sein. Es sind
auch andere Hard- und Software-Lösungen möglich, die die o. g.
Verknüpfungsbedingung erfüllen.
Die Signale 9 und 9' gelangen an eine Schaltung 10 mit Dreh
richtungs-Erkennung, Zählung und Speicherung. Das Auslesen
des aktuellen Zählerstandes erfolgt über eine Leitung 11.
Wenn die gesamte Schaltung mit hochintegrierten Schaltkreisen
oder einem speziellen Mikroprozessor aufgebaut wird, ist der
Stromverbrauch in der Ruhe- oder Speicherstellung, wenn also
keine der Kontaktzungen 1.3, 1.3' oder 2.3, 2.3' ihre Positi
on ändert, sehr klein. Er läßt sich auf das absolute Minimum
verringern, wenn nur noch der eigentliche Speicher mit Strom
versorgt wird, während die restliche Schaltung von der Strom
versorgung UB, in diesem Fall eine Batterie, abgetrennt wird.
Wenn jedoch eine der Umschaltzungen ihren Logikpegel ändert,
muß die Schaltung wieder vollständig mit Strom versorgt wer
den. Diese Aufgabe übernimmt eine Schaltung 12 der in Fig. 2
dargestellten Art, in der die Umschalterpaare 1, 1' bzw. 2,
2' jeweils von einer Wicklung 12 bzw. 12' umgeben sind. Wenn
eine oder beide Umschaltzungen 1.3 und 1.3' bzw. 2.3 und 2.3'
schalten, was aufgrund des Reluktanzeffekts schlagartig er
folgt, so ändert sich auch das die Umschalter 1 und 1' bzw.
2 und 2' durchsetzende Magnetfeld 13, 13' schlagartig. Dies
ruft in der Wicklung 12 bzw. 12' einen Spannungsimpuls her
vor, den die Schaltung 12 auswertet mit der Folge, daß über
die Leitungen 14, 15 und 16 die nicht zur eigentlichen Spei
cherung erforderlichen Schaltungsteile an Strom gelegt wer
den. Die Leitung 17 mit dem Speicher wird ständig mit Strom
versorgt. Die Schaltung 12 bleibt solange aktiv, wie die Kon
taktzungen 1.3, 1.3', 2.3 und 2.3' ihren Schaltzustand än
dern. Anschließend kehrt sie in den stromsparenden Zustand
zurück und verharrt dort bis zur nächsten Änderung.
Claims (5)
1. Elektronischer Umdrehungszähler für Antriebsmotore von
Arbeitsgeräten mit einer Schaltung zum Erfassen der Umdrehun
gen und der Drehrichtung einer Geberwelle sowie mit einer
drehrichtungsabhängigen Zähleinheit, die die Umdrehungen
zwecks Anzeige eines jeweils aktuellen Summenwertes addiert
bzw. subtrahiert, wobei zur Stromversorgung der Schaltung bei
einer Unterbrechung einer normalerweise genutzten externen
Stromversorgung eine Hilfsstromquelle vorgesehen ist, und
wobei zur Erzeugung von den Umdrehungszahlen entsprechenden
Impulsen mehrere in Drehrichtung der Geberwelle zueinander
versetzt angeordnete, durch ein mit der Drehung der Geberwel
le sich änderndes Magnetfeld betätigte Schaltelemente dienen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente von zwei Paa
ren von Umschaltern (1, 1'; 2, 2') gebildet werden, daß die
jeweils ersten Kontakte (1.1, 1.2'; 2.1, 2.2') eines jeden
Umschalters (1, 1'; 2, 2') miteinander und mit einem Pol der
Stromversorgung (UB) verbunden sind, während ihre jeweils
zweiten Kontakte (1.2, 1.1'; 2.2, 2.1') als Massekontakte
ausgebildet sind, und daß die Kontaktzungen (1.3, 1.3') der
Umschalter (1, 1') des ersten Umschalterpaares und die Kon
taktzungen (2.3, 2.3') der Umschalter (2, 2') des zweiten
Umschalterpaares sich jeweils in entgegengesetzter Richtung
bewegen und an jeweils elektrisch miteinander in Verbindung
stehenden Kontakten (1.2, 1.1' und 2.2, 2.1' bzw. 1.1, 1.2'
und 2.1, 2.2') anliegen, um die Schaltung mit Zählimpulsen zu
versorgen.
2. Umdrehungszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Umschalter (1, 1'; 2, 2') jeweils eine Entprellschal
tung (3, 3' bzw. 4, 4') zugeordnet ist.
3. Umdrehungszähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Entprellschaltungen (3, 3' bzw. 4, 4') aus jeweils ei
nem nicht invertierenden Gatter (3.1, 3.1' bzw. 4.1, 4.1')
und jeweils einem Rückkopplungswiderstand (3.2, 3.2' bzw.
4.2, 4.2') bestehen, die die Gatter (3.1, 3.1' bzw. 4.1,
4.1') überbrücken.
4. Umdrehungszähler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß jedem Umschalterpaar eine Logikschaltung
(8, 8') zugeordnet ist, die ihren Ausgangszustand zum Zwecke
der Weitergabe eines Zählimpulses nur dann ändert, wenn je
weils beide Umschalter (1, 1' bzw. 2, 2') eines Umschalter
paares gemeinsam umschalten.
5. Umdrehungszähler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Umschalter (1, 1',
2, 2') in einer Spule (12, 12') angeordnet ist, die in Abhän
gigkeit von den die Umschalter (1, 1'; 2, 2') beaufschlagen
den Magnetfeldänderungen Spannungsimpulse zur Aktivierung der
Schaltung liefert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999102736 DE19902736C2 (de) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Elektronischer Umdrehungszähler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999102736 DE19902736C2 (de) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Elektronischer Umdrehungszähler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19902736A1 DE19902736A1 (de) | 2000-08-03 |
DE19902736C2 true DE19902736C2 (de) | 2001-07-19 |
Family
ID=7895243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999102736 Expired - Fee Related DE19902736C2 (de) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | Elektronischer Umdrehungszähler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19902736C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308683B3 (de) * | 2003-02-28 | 2004-04-08 | Stegmann Gmbh & Co. Kg | Multiturn-Drehgeber |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3866092A (en) * | 1973-10-15 | 1975-02-11 | Gte Automatic Electric Lab Inc | Circuit for eliminating contact bounce effect |
EP0550794B1 (de) * | 1991-11-30 | 1997-05-07 | IVO IRION & VOSSELER GMBH & CO. | Drehgeber mit Absolutwert-Positionserfassung |
-
1999
- 1999-01-19 DE DE1999102736 patent/DE19902736C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3866092A (en) * | 1973-10-15 | 1975-02-11 | Gte Automatic Electric Lab Inc | Circuit for eliminating contact bounce effect |
EP0550794B1 (de) * | 1991-11-30 | 1997-05-07 | IVO IRION & VOSSELER GMBH & CO. | Drehgeber mit Absolutwert-Positionserfassung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19902736A1 (de) | 2000-08-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: HUEBNER ELEKTROMASCHINEN GMBH, 10967 BERLIN, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BAUMER HUEBNER GMBH, 10967 BERLIN, DE |
|
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140801 |