DE2015576A1

DE2015576A1 - System zur stellung einer überdrehzahl

Info

Publication number: DE2015576A1
Application number: DE19702015576
Authority: DE
Inventors: William R. Oakland; Franklin Robert C San Jose; Calif. Boyd (V.A.)
Original assignee: Beckman Instruments Inc., Fullerton, Calif. (V.St.A.); Vö: Wallach, Dipl.-Ing. C; Koch, Dipl.-Ing. G.; Haibach, Dr. T.; Pat,-Anwälte, 8000 München
Priority date: 1969-04-01
Filing date: 1970-04-01
Publication date: 1970-10-15
Also published as: GB1256816A; US3636545A; JPS513869B1

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. C. Wallach Dipl. Ing. G. Koch Dr. T. Haibach

8 München 2

KBufingerstr.8jel.24027ö

BBCKI4A.1I IKSTHUMENTS, IWC. Pullerton, Calif-./tTSA

System zur Feststellung einer Überdrehzahl

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Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Feststellung einer überdrehzahl und zum Abschalten bei Überdrehzahl» Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System zur Feststellung, wann die Drehzahl einer Drehvorrichtung eine gewünschte Drehzahl um einen bestimmten Prozentsatz übersteigt, um dann automatisch die Antriebskraft von der Drehvorrichtung abzuschalten.

Das vorliegende System wurde zur Verwendung bei einer Zentrifuge,und zwar^nsbesondere einer Ultra-Zentrifuge ausgebil-* det, welche hohe Drehzahlen in der Größenordnung von 10.000 bis 80.000 Umdrehungen pro Minute oder mehr benutzt. Es sei jedoch mit Nachdruck darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße System auch zur Überwachung eines potentiell gefährlichen Überdrehzahlzustandes verwendet werden kann, der bei irgendeiner Drehvorrichtung auftreten kann, und zwar insbe-

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sondere bei einer, wo die Drehzahl in diskreten Schritten duroh einen Drehzahl- oder Frequenzwähler auswählbar ist.

Bei den mit hohen Drehzahlen arbeitenden Ultra-Zentrifugen let es nicht möglioh, den Rotor mit einem Sicherheitsfaktor auszubilden, wie er üblicherweise ingenieurmäßig vorgesehen wird; deshalb ist es erforderlich, eine Überwachung hinsiohtlich übermäßiger Drehzahlen vorzusehen. Wenn beispiels weise ein Rotor für eine maximale Drehzahl von 20.000 Umdrehungen pro Minute ausgelegt let, so kann eine übersteigende Drehzahl in der Größenordnung von 25,000 Umdrehungen pro Hinute das Bersten des Rotors verursachen, was die Beschädigung anderer Teile der Ausrüstung zur Folge haben kann und möglicherweise auch nooh eine Verletzung der Bedienungsperson bedeutet.

Ein Schutzsystem für Überdrehzahlen für eine Ultra-Zentrifuge ist Insbesondere deshalb schwer vorzusehen, da der Rotorantrieb normalerweise so ausgebildet ist, daß Irgendeine Drehzahl aus einer Vielzahl von Drehzahlen einstellbar 1st» so daß das System irgendeine der ausgewählten Drehzahlen steuern und regulieren muß.

Anfangs verwendeten im wesentlichen sämtliche Ultra-Zentrifugen ein mechanisches Überdrehzahl-Abschaltsystem. Ein derartiges System verwendet im allgemeinen ein zerbrechliches Element, welches Im Rotor untergebracht ist, und zwar an einer gegenüber der Drehachse der Zentrifuge radial versetzten Stelle j dieses Element war so ausgebildet, daß es bei einer bestimmten duroh die Zentrifugalkraft hervorgerufenen Last zerbrioht, wenn der Rotor seine maximale Sloherheitsdrehzahl überschreitet. Nach dem Zerbreohen lief das zerbrechliche Element radial nach außen, um auf ein Schaltelement aufzutreffen, wodurch der

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elektrische Kreis unterbrochen wurde, der dem Antriebsmotor dit elektrische Leistung zuführt.

Be wurden sowohl unter Spannung ale auoh unter der Einwirkung einer Scherkraft zerbreohende Elemente verwendet. BeI-■pielflweiBe zeigen die USA-Patente 2 66 572 und 3 101 322 typieohe mechanieche derzeit verwendete Überdrehzahl-Abechalteyeteme. Während derartige Systeme im allgemeinen bei der Err·lohung dee gewünschten Ergebnisses nützlich Bind, haben jeflooh sämtliche mechanischen Überdrehzahl-Abeohaltsysteme aindeetens einen großen Naohteil. Der Nachteil besteht in der verhältnismäßig großen Streuung der Brechlasten von einen ■erbreohliohen Element zum andern, was ee praktisch unmöglich naoht, solche Elemente herzustellen, die wiederholt Innerhalb eng begrenzter Drehzahlgrenzen broohen_c

Wegen dieses sämtlichen mechanischen Überdrehzahl-Abschälteyetemen innewohnenden Nachteils wurde die Verwendung elektrleoher Absohalteyeteme vorgeschlagen. Ein typisches elektrleches ÜberdrehzahX-AbBChaltsystem verwendet einen Wandler, um ein Auegangseignal zu erzeugen, dessen Frequenz eine Funktion der Drehzahl dee Zentrifugenrotore let, wobei ein Bezugeeignalgenerator und ein Mischer vorhanden let, um das abgeleitete AuBgangseignal mit dem Frequenzstandard von BezugBBignalgenerator zu miechen, um ein Differenzfrequenz-Bignal zu erzeugen* Ein mit dem Ausgang dee Mischers gekuppeltes Tiefpaßfilter IMSt das Differenzfrequenesignal durch, wenn ee unter eine vorbestimmtβ Frequenz fällt, welohe Änaelgt,, ^afl die Ro torf rehzahl über einen vorbe^tlmnten Pegel angestiegen 1st. Das durch den Tiefpaßfilter hindurohgelassene Signal wird einem LeiBtungsabpohaltkreie, wie beiepleleweiee der ioi?elektwödö ielnee |fe«%euerteü JSllizlunigltloWlchtars suieftihrt, m dl« Aütrlebölelötung vom fcentrifugenrotor abeueohalten.

Obwohl derartige elektrische Überdrehzahl-Abeohaltsysteme •ine Verbesserung gegenüber mechanischen Systemen insofern bringen, ale sie die Leistung vom Zentrifugenrotor genau abschalten, sobald die Drehzahl einen vorbestimmten Pegel erreloht, tritt jedooh ein anderer Nachteil auf. Viele der vorhandenen elektrischen Abeohalteysteme können nioht über tlnen großen Bereloh von Rotordrehzahlen hinweg betrieben werden. Zudem sind die meisten elektrischen System vorzeitigen Abschaltungen infolge von Stör-AuelöseSignalen oder sehr kurzen Überdrehzahlperioden ausgesetzt.

Die Erfindung vermeldet diese Nachteile und sieht ein System lur Feststellung einer Überdrehzahl und zum Abschalten vor, welches digital auszubilden 1st und eine kontinuierliche DrehzahlUberwachung über einen großen Drehzahlbereioh hinweg ermöglicht, wobei der zulässige überdrehzahlprozentaatz einstellbar 1st.

Bei einem Überdrehzahl-Feststell- und Abschaltsystem, welches auf eine erste Impulsfolge und eine zweite Impulsfolge anspricht, wobei die ersten Impulse eine bekannte Anzahl von Umdrehungen einer Drehvorrichtung angeben, wobei das Intervall zwischen den zweiten Impulsen ein gegebenes Zeitintervall definiert, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß Mittel auf die Anzahl der ersten Impulse ansprechen, die während eines gegebenen Zeitintervalls auftreten und einen Zählerstand erreichen, der einen Auf-Drehzahlzustand zur Erzeugung tines Betätigungssignals zeigt, und wobei Mittel nach dem Auftreten des Betätigungseignais arbeiten, um festzustellen, ob eine vorbestimmte Zahl zusätzlicher erster Impulse oder ein zweiter Impuls zuerst auftritt, und um ein Überdrehzahlsignal au erzeugen, um die Drehvorrichtung dann abzuschalten, wenn dl· vorbestimmte Anzahl zusätzlicher erster Impulse zuerst auftritt.

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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben eich Insbesondere auch aus den Unteransprüohen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung.ergeben sich aus der Beschreibung eines Aueführungsbeispiels anhand der Zeichnung; in der Zeichnung 1st ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Systems zur Feststellung der Oberdrehzahl und zur Stillsetzung dargestellt.

Bas vorliegende Überdrehzahlfeststell- und Stillsetz-System J ist im ganzen mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet und nimmt erste und zweite Eingangssignale über Leitung 11 bzw. 12 auf und erzeugt auf einer Leitung 13 ein Ausgangssignal. Das erste Eingangssignal 1st ein Wechselstrom-Leitungssignal, welches zur Ausbildung eines Bezugszeltintervalls für die überdrehzahlzählschaltungen verwendet wird« Im einzelnen wird das Wecheelstrom-Leitungssignal über Leitung 11 an eine Leitungsfrequenzteilerschaltung 14 angelegt, welche die Eingangssinuswelle durch einen geeigneten Paktor teilt und auf Leitung 15 ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Periode beispielsweise 0,1 Sekunde beträgt. Dies macht eine Teilung durch 5 bei einem 50-Hz-Eingangssignal und durch 6 bei einem 60-Hz-Eingangssignal erforderlich. Dieses Ausgangssignal auf | Leitung 15 wird an einen Rückstellimpulsgenerator 16 angelegt, der für jeden Zyklus des Ausgangssignals vom Teiler 14 einen Impuls auf Leitung 17 erzeugt. Diese Impulse, die alle 0,1 Sekunde auftreten, erzeugen das Bezugszeitintervall für die Überdrehzahlzählschaltung·

Das zweite Eingangssignal ist eine Folge von Datenimpulsen, wobei jeder Impuls eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen der unter Kontrolle befindlichen Drehvorrichtung angibt. Die

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Detenimpulse können auf irgendeinen von vielen mögliohen Wegen hergestellt werden. Beispielsweise kann eine Photo- bsw« liohtgebervorriohtung und eine Scheibe verwendet werden, die auf dem Antriebsmotor der Drehvorrichtung be festigt ist ι um für jede Umdrehung der Drehvorrichtung einen Impuls zu erzeugen. Diese Impulse können durch eine feste Teilersohaltung geleitet werden, welche die Impulse beispielsweise durch einen Faktor 10 teilt, worauf die Im» pulse dann zur Ansteuerung eines Impulsbreiten Generators mit konstanter Impulsbreite verwendet werden, der seinerseits eine Treiberschaltung steuert, die Impulse mit konstanter Amplitude und konstanter Breite erzeugt. Diese Impulse, und zwar für jeweils 10 Umdrehungen der Drehvorrichtung einer, werden über Leitung 12 an den Zählereingang eines Dekadenzählers 20 angelegt, dessen Ausgänge in der üblichen 1-2-4-8 binärkodierten Dezimalform kodiert sind. D "8"-Ausgang des Dekadenzählers 20 erzeugt ainen ins Positive gehenden Obergang für jeweils 10 Eingangeimpulse. Dieser positive Obergang wird dem Zählereingang C eines zweiten Dekadenzählers 21 zugeführt. Die .¹M", "2", "4" und "8" Ausgänge des Dekadenzählers 21 stehen mit einem binärkodlerten Dezimal/Dezimal-Dekodierer 22 in Verbindung, der an seinen Klemmen 0 bis 9 Ausgangssignale als Funktion der vom Dekadenzähler 21 empfangenen Eingangaimpulse erzeugt. Für jeweils 10 Datenimpulse am Zählereingang C des Dekadenzählers 20 verschiebt sioh dor Dekadenzähler 21 um eine Zähleranzeige„ In gleicher Weise erzeugt jede Änderung des Zählerstands des Dekadenzählers 21 eine entsprechende Änderung in der Ausgangsgröße des Dekodierers 22. Bei auf Null zurückgestelltem Dekadenzähler 21 erscheint ein O-Ausgangssignal am "0"-Ausgang des Dekodierers 22, ein 1-Ausgangssignal am "9"-Auegang des Dekodi«rers 22, ein 2-Ausgangeslgnal am "8"-Ausgang des

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Dekodierers 22 usw., wobei ein 9-Ausgangesignal am "1"-Auegang des Dekodierers 22 erscheint. Wenn der Dekaden« zähler 21 um eine Zählung weitersohreitet, schreitet jeder Ausgang des Dekodierers 22 um eine Zählung weiter und der Ausgang mit einem 9-Ausgangssignal geht auf Null Burüok. Demgemäß geht naoh 10 Datenimpulaen der "1"-Ausgang des Dekodierere 22 von 9 auf Null, naoh 20 Daten·« iapulsen geht der "2"»Ausgang des Dekodierers 22 von 9 auf Hull usw. Naoh 100 Datenimpuleen geht der "0"-Ausgang dee Bekodierers 22 auf Null. Dieser Übergang beim "0"-Ausgang des Dekodierere Γ2 wird, über einen Impulsformer 23 den Triggereingang T eines Flip-Plop-Multivibratore 24 zugeführt. Der "0"-Ausgang dee Flip-Flop 24 steht mit dem "A-"Eingang eines NOR-Gatters 25 in Verbindung, welches an seinem B-Eingang das Signal von einer der Klemmen 1 bis 9 des Dezlmaldekodlerers 22 empfängt, und zwar über einen Arm 36 eines Drehzahlwählschalterβ 37 und über einen Impulsformer 26. Der "1"-Ausgang des Flip-Flop 24 ist mit dem Trigger eingang ¹J? einee Flip-F]op-Mult!vibrators 27 verbunden, dessen ¹¹I"-Ausgang am A-Eingang eines NOR-Gattere 2Θ Über einen Diffentiator 29 liegt, Das NOR-Gatter 28 nimmt an seinem B-Eingang die Ausgangsgröße des NOR-Gattere 25 auf.

Die Ausgangsgröße dee NOR-Gattere 28 liegt am Triggereingang T eines Flip-Flop-Multivibrators 30, dessen "0"-Ausgang am B-Eingang eines NOR-Gatters 31 liegt. Das NOR-Gatter 31 erhält an seinem A-Eingang die "4"-Ausgangsgröße des Dekaden- zählere 20. Die Ausgangsgröße des NOR-Gatters 31 wird an die Eingänge einer Verriegelungsschaltung 32 und einer Entriegelung sschaltung 33 gelegt, wobei der Ausgang der Ent-

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riegelungeeohaltung ebenfalls an die Verriegelungseohaltung 32 angelegt let. Die Auegangegröße der Verriegelungeaohaltung 32 wird einer Zeitverzögerungsschaltung 34 zugeführt, die auf Leitung 13 die Ausgangsgröße des erflndungsgemäßen überdrehzahlfeststell- und Still setz eyetema erzeugt. Bas Signal auf leitung 13 wird an einen Lelstungeabeohaltkreie 35 angelegt, der bei Auslösung von der Drehvorrichtung die Leistung abschaltet, Schließlich werden die Ausgangsiopulse des Rttckstell impulsgenerator 17» die all· 0,1 Sekunden auftreten, an die Rücketeileingttnge R der Dekadenzähler 20 und 21 der Flip-Flope 24, 27 und 30 und der Bntriegelungseohaltung 33 angelegt.

Im Betrieb eel zur Verfolgung der Überdrehzahlfolge als erstes angenommen, daß ein Bücketelllmpulβ gerade aufgetreten ist, und daß aämtliohe entsprechende Schaltungen mit ihrem Rliokstell- oder Nullaählerzustand beginnen. Ferner sei angenommen, daß die vorliegende Schaltung zur Überwachung der Drehzahl einer Ultra-Zentrifuge für irgendeine Drehzahl zwlsohen 11.000 bis 20,000 Umdrehungen verwendet wird, wobei die Drehzahl durch Einstellung der Lage des Armes 36 auf irgendeinen der 1- bis 0-Ausgänge des Dekodlerere 22 auswählbar let. Für jede ausgewählte Rotordrehzahl 1st die Impulsfrequenz (in Impulsen pro Sekunde) 1/10 der Rotordrehzahl (in Umdrehungen pro Minute) da, wie oben erläutert, die Ausgangsgröße eines Liohtgebers duroh einen Faktor von 10 geteilt wurde. Demgemäß erzeugt eine Drehzahl von 11*000 Umdrehungen pro Minute eine Datenfrequenz von 11.000 Impulsen pro Sekunde, während eine Dreh·* zahl von 12.000 Umdrehungen pro Minute eine Datenfrequenz von 12.000 Impulsen pro Sekunde erzeugt, uaw,

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Die vorliegende Überdrehzahlsohaltung mißt die während tines 0,1-Sekunden-Zeitintervalls auftretende Impulswahl, Wenn eine Überdrehzahl auftritt, ao übersteigt die Zahl dtr Impulse pro 0,1 see den. auf-Drehzahl Zählerstand. Der auf-Drehzahlzählerstand ist offensichtlich 110 Impulse pro 0,1 Sekuudeu für eine ausgewählte Drehzahl von 11,000 Umdrehungen pro Minute, 120 Impulse pro 0,1 Sekunden für eine ausgewählte Drehzahl von 12,000 Umdrehungen pro Minute usw. Um den zulässigen Überdrehzahlprozentsatz feetzulegen_f gestatten die vorliegenden Zählschaltungen einen Impulszählerstand von 4 über den auf-DrehzahlZählerstand, oder 114- Impulse bei 11.000 Umdrehungen pro Minute und 204 Impulse bei 20.000 Umdrehungen pro Minute, lies bedeutet annähernd 3,5 i> Überdrehzahl bei 11 «000 Umdi'ehun*· gen pro Minute und 2 # Überdrehzahl bei 20.000 UmdreHingen pro Minute. Schließlich sei angenommen, daß der Arm 2.6 des DrehzahlwählBehälters 37 sioh in der 11.000 Umdrehungtu pro Minute Stellung befindet.

Wenn die Zentrifuge mit einer Drehzahl von 11.000 Umdrehungen pro Minute umläuft, so liegt die Datenfrequenz bei 1100 Impulsen pro Sekunde oder 110 Impulsen pro 0,1 Sekuu'e, Da jeder zehnte Eingangsimpuls durch die Dekadenzähler 20 und 21 gezählt wird, schreitet der Dezimaldekodierer 22 um den Zählerstand 1 fort» Räch 100 Eingangeimpulsen durchläuft der "O"-Ausgang des Dekodlerers 22 einen 9-auf~0-Übergang« Dieser Übergang wird über dem Impulsformer 23 zum Kippen des Flip-Flop 24 in seinen "Einstell"»-Zustand verwendet. Da das Flip-Flop 24 zuvor über einen Impuls auf Leitung 17 vom Rüokstellimpulsgenerator 16 rüokgestellt war, erscheint nunmehr am "0"-Ausgang eine Null und am "1"-Ausgang eine 1. Es sei darauf hingewiesen, daß vor den Umkippen des Flip-Flop 24 durch den 100. Datenimpuls die 1 am '^"-Ausgang des Flip-Flop 24 als eine Sperrspannung für Gatter 25 wirkt und dessen Ausgang niedrig hält. Wenn daher

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der 9-auf-O-Ubergang am "1"-Ausgang des Dekodlerere 22 naoh der Zählung von 10 Impulsen erfolgt_t so wird verhindert, daß dieser Übergang duroh das Gatter 25 läuft.

Haoh 100 Datenimpulsen wird das Flip-Flop 24 jedoch gekippt, wodurch eine Null an Deinem "O¹'-Ausgang erscheint, woduroh ferner die Sperrspannung am Α-Eingang des Gatters 25 entfernt wird, Naohdem 110 Datenimpulse aufgetreten Bind, erfolgt ein 9~au£O-Ubergang am "1 ".-Ausgang des Deft kodierers 22, Dieser übergang wird Über Arm 36 und Impulsformer 26 dem B-Eingang des Gatters. 25 zugeführt. Es wird nunmehr ein positiver Impuls am Ausgaag dee Gatters 25 ereoheinen, der dem B-Eingang des Gattere ?.8 auge führt wird« Demgemäß wird ein negativur Impuls au den. Iriggereingang T des Flip-Flop 30 angelegt_} wodurch, äae Flip-Flop 30 in seinen "Einstell"-Zustand gebracht wird, wo eine Null an seinem "0^H-Ausgang erscheint, Έ3 sai darauf hingewiesen, daß vor die3em Zeitpunkt eina ¹ am ^!'O"-Ausgang des Flip*·Flop 30 vorhanden war, und zwar weil das Flip-Flop 30 duroh einen Impuls auf Leitung 17 vom Rüokstellimpulsgenerator 16 zurückgestellt war- Diese 1, die an den B-Eingang des NOR-Gattero 51 angelegt wai, hielt den • Ausgang des Gatters 31 auf oinem niedrigen Pegel und verhinderte so, daß irgendein Puls am Α-Eingang hindurchlaufen konnte. Bei von der B-Eingangklemmg des Gatters 31 entfernten Sperrspannung jedoch läuft der nächst3 am A-Eingang des Gatters 31 ankommende Impuls hindurch- Da die A-Eingangsgröße des Gatters 31 vom "4"~Ausgang des Dekadenzählers 20 kommt, kommt der näohste Impuls am A-Eingang des Gatters 31 zur 114 Datenimpulszeit an, Dies würde einen annähernden 3»5 überdrehzahlzustand darstellen, Wenn jedooh die Zentrifuge unterhalb dieass überdrahzahlzustandes ar-

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btltet, erscheint ein Rücketellimpuls vom Generator 16 über leitung 17 vor einen Impule am Eingang A d©§ Gatters 31. Dieser Rückstellimpule wird daher das Flip-Flop 30 zurückstellen, was wiederum das Gatter 31 sperrt. Si© verbleibenden Schaltungen werden auoh gurüokgGBtellt und di© Zählfolge wird wiederholt«,

PUr den Fall, daß eine Überdrehzahl vorliegt, wird der 114. Impule über öatter 31 der VerriagelungeGbeltung 32 zugeführt ο Die Verriegelungesohaltiaag 32 aktiviert die ZeitverzögerungsBchaltung 34» öi® ©in© Z©itet<su©F$>@Piode von 5 Sekunden in. Gang setzt.· Wenn der gustaad ά@3? Überdrehzahl länger als 5 Sekunden dauert» wird ä@r Leistunge« abeohaltkreis 35 betätigt und die
stung wird abgeschaltet.

Jedesmal dann, wenn durch Gatter 31 ©in Isapuls an VerriegelungSBohaltung 32 angelegt wird,, tiird der Impuls auoh an die Entriegelungssohaltung 33 angelegt _t so daß ein darauffolgender RUcketellimpuls nach des 114» EiE-gangeimpuls nioht die Entriegelungsaohaltung 33 betätigen kann· Wenn jedooh während der 5-Sekunden-Seit ein Rückstellimpule auf Leitung 17 auftritt» bevor ein Impuls von Gatter 31 anzeigt_p daß die Zentrifuge unter ihre Uberdreh* Bahl abgefallen ist, wird die Entriegelungsschaltung 33 die Verriegelungsschaltung'32 rückstellen, wodurch die ZeitverzbgerungBBohaltung 34 abgeschaltet wird und die Zentrifuge weiter arbeiten kann»

Pur jede aufeinanderfolgende höhere Drehzahl steigt die Anzahl der gezählten Eingangeimpulse für jedee gegebene 0,1 Sekunden Zeitintervall, d.h_e 12*000 ündrehungen pro Minute = 120 Impulse usw. Die Schaltung kann daher zur

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überwachung Irgendeiner Drehzahl zwischen 11«000 und

/pro Minute 20.000 Umdrehungen/verwendet werden, und zwar einfaoh duroh Änderung der Stellung dea Armee 36 dee Drehzahlwählschalters 37, Ferner sei darauf hingewiesen, daß dann) wenn der ausgewählte Drehzahlimpulβzählerβtend ansteigt, der Überdrehzahlprozenteate abnimmt, wobei die überdrehzahl in Prozent gleich

ausgewählter Drehzahlimpulszähleratand + 4

χ 100

Der zulässige Überdrehzahlprozentsatz kann jedoch duroh einfaches Umnchalten des Α-Eingangs doo Gatters 3¹ auf Irgendeinen der 1-2-4-8 Ausgänge des Dekadenschalters 20 geändert werden,

I3ei 20.000 Umdrehungen pro Minute herrscht ein spezieller Zustand dort, wo 200 Eitigangsimpulse über das 0,1 Sekunden Intervall hinweg gezählt werden müssen. Um dieser Situation Rechnung zu tragen, 1st der Arm 36 des Dreheahlwählers bei der 20 K Stellung offengelassen, so daß keine Impulse zum B-Elngtng des Gatters 25 geleitet werden. Statt dessen kippt na oh den ersten 100 Datenimpulsen das Flip-Flop wie normal und eine 1 ereoheint an seinem "1"-Ausgang. Obwohl sogar die Sperrspannung von Gatter 25 nunmehr weggenommen 1st, läuft kein Signal hlnduroh, da der Arm 36 offengelassen ist.

Bach den zweiten 100 Impulsen wird ein 9-auf~0-übergang wiederum über den Impulsformer 23 dom Flip-Flop 24 zugeführt, welches nunmehr in seinen ursprünglichen Zustand zurückgekippt wird. Der 1-aufO-Überg-ang am "1 "-Ausgang des

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Flip-Flop 24 kippt jedooh das Flip-Flop 27 in seinen ⁿEinstell"-Zustand_e Der O-auf-1-Übergang am "!"-Ausgang des Flip-Flop 27 wird durch den Differentiator 29 differenziert ι so daß ein positiver Impuls an den A-Eingang das Gatters 28 angelegt ist. Dieser positive Impuls am Α-Eingang des Gatters 28 bewirkt die gleiche Funktion wie der positive Impuls» der normalerweise am ■ B~Eingaag des Gatters 28 auftritt, so daß das Flip-Flop 30 gekippt wird und die Folge sioh wie oben beschrieben fortsetzt* , "

Es wurde hier nur ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung beschrieben; dem Fachmann Bind dabei zahlreiche Abwandlungen ohne weiteres geläufig* ohne dabei vom. Erfindungsgedanken abzuweichen. Beispielsweise wurde bei der vorliegenden Schaltung erwähnt» daß sie in der Lage ist, die Drehzahl einer Drehvorrichtung zu irgendeiner Drehzahl zwischen 11.000 und 20.000 Umdrehungen pro Minute zu überwachen. Dem Fachmann ist ohne weiteres klar» daß dieser Betriebsbereioh zu höheren Drehzahlen hin ausgeweitet werden kann» die vielfache der vorhanden Drehzahlwähler- Stellungen sind. MLt anderen Worten« einfach durch Verminderung der primären Datenfrequenz durch das Vielfache einer ganzen Zahl vor dem Anlegen an den Eingang des De- | kadenzählers 20 kann der Drehzahlbereich mit der gleichen ganzen Zahl multipliziert werden, Beispielsweise könnte ein Drehzahlbereich von 22_a000 bis 40,000 Umdrehungen pro Minute dadurch erreicht werden» daß man die primäre Dateafrequenz (2200 bis 4000 Impulse pro 0»1 Sekunden) durch teilt, wodurch man eine Datenfrequenz von 1100 bis 2000 Impulse pro 0,1 Sekunden am Eingang des Dekadenzählers läßt. Ferner kann man durch !Teilung der primären Datenfrequenz durch 4 einen Drehzahlbereich von 44*000 bis 80.000 Umdrehungen pro Minute erreichen« -

Patentansprüche » 009842/1255 -A-

Claims

-H-

PatentaaBprllohe

1. tlberdrehzahl-Feststell- und Abschalteystem, welches auf eine Folge von ersten und eine Folge von zweiten Impuloen anspricht, wobei jeder der ersten Impulse eine bekannte Zahl von Umdrehungen einer Drehvorrichtung angibt, und wobei daa Intervall zwischen den zweiten Impulsen ein gegebenes Zeitintervall definiert, gekennzeichnet duroh Mittel, welche auf die Anzahl dar ersten Impulse ansprechen, die während eines gegebenen Zeitintervalls auftreten und einen Zählerstand erreichen, der einen auf-Drehzahlzu&tand zur Erzeugung eines Betätigungesignals angibt und llittel, welche nach dem Auftreten des Betätigungssignala in Betriebszustand gelangen, um festzustellen, ob eine vorbestimmte Anzahl zusätzlicher erster Impulse oder ein zweiter Impuls zuerst auftritt, und um ein Überdrehzahlsignal zu erzeugen, um die Drehvorrichtung dann abzuschalten, wenn eine vorbestimmte Anzahl zusätzlicher erster Impulse zuerst auftritt,

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel ftir das Betätigungssignal Mittel zur Auswahl des Wertes des erwähnten Zählerstandes aufweisen, der einen Überdrehzahlzustand anzeigt, wodurch das System zur überwachung der Drehzahl der Drehvorrichtung über einen großen Bereich hinweg betrieben wird«

3. System nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Peststellmittel Mittel zur Auswahl des Wertes der vorbestimmten Zahl zusfitzlicher erster Impulse

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aufweisen, um die zulässige Überdrehzahl zu verändern«

4. System nach. Anspruch 1,gekennzeich~

net durch Mittel (34) zur Verzögerung der Erzeugung

des überdrehzahlaignals für ein vorbeetiramtes Zeitintervall«

5« System nach Anspruch 4, ge ken η sei ohne t durch Mittel, die nach dem Auftreten eines darauffolgenden Betätigungseignal8 arbeiten, um festzustellen, ob ein swelter Impuls"vor der erwähnten vorbestimmten Zahl eusätslioher erster Impulse während dee erwähnten vorbestimmten Zeitintervalle auftritt, um die Erzeugung des Überdrehzahlsignale zu verhindern.

System but Feststellung einer Überdrehzahl und
zur Stillsetzung, welches auf eine Folge erster Impulse und eine Folge ssweiter Impulse anspricht, wobei jeder der ersten Impulse eine bekannte Zahl von Umdrehungen einer Drehvorrichtung anzeigt,, während das Intervall zwischen den zweiten
ImpulBtn ein gegebenes Zeitintervall definiert, g e k β η η zeichne t durch folgende Elemente» einen Zähler
(20) mit einer Vielzahl von Ausgangsklemmen, die in 1-2-4-8 binärer Form kodiert Bind, wobei dieser Zähler zur Zählung | der ersten Impulse dientj einen Binär/Bezimal-Dekodierer (22) mit einer Vielzahl von Auegangeklemmen, der mit einer der
Ausgangsklemmen des Zählers zur Erzeugung eines charakteristischen Signals an jedem seiner Eingangsklemmen verbunden Ist, welches den Zählerstand im Zähler anzeigt, und wobei Zähler und Dekodlerer durch die zweiten Impulse auf Null zurüokgestellt werden; erste logische Mittel, die an mindestens einem der Ausgangsklemmen des Dekodierers liegen, um ein Betäti-

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gungβsignal dann zu erzeugen, wenn die Zahl der gezählten ersten Impulse eine vorbestimmte Zahl erreicht, die einen auf-Drehzahlzustand anzeigt; zweite logische Mittel, die mit einem der Ausgangsklemmen des Zählers in Verbindung stehen und durch das Betätigungssigiial eingeschaltet werden, um ein Überdrehzahlsignal zur Abschaltung der Drehvorrichtung dann zu erzeugen? wenn die Zahl der ersten Impulse, die nach dem Betätlgungssignal auftreten, eine vorbestimmte Zahl erreichen; die eine zulässige Überdrehzahl anzeigt, wobei die zweiten Impulse an die ersten loglsohen Mittel angelegt werden, um die rüokzustellen, wodurch die zweiten logischen Mittel gesperrt werden und die Erzeugung eines Oberdrehzahlsignals verhindert wird.

7. System naoh Anepruoh 6_f gekennzeiohn β t durch Schaltmittel (37)$ die zwischen den Ausgangsklemmen des Dekodierers (22) und den ersten logischen Mitteln liegen, um eine der Ausgangsklemmen zur Verbindung mit den ersten logischen Mitteln derart auszuwählen, um so die vorbestimmte Zahl von gezählten ersten Impulsen zu wählen, die einen auf-Drehzahlzustand anzeigen,wodurch das Syeten zur überwachung der Drehzahl der Drehvorrichtung bei irgendeiner ausgewählten Drehzahl dient«,

Θ. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten logischen Mittel mit irgendeiner der Ausgangsklemmen des Zählers verbunden werden können, um die vorbestimmte Zahl von ersten Impulsen auszuwählen, die eine zulässige überdrehzahl anzeigen, um so die zulässige Überdrehzahl zu variieren

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9. System naoh Anspruch 6, gekennzeichnet durch Zeitverzögerungsmittel, die mit dem Ausgang der zweiten logischen Mittel verbunden sind, um die Erzeugung eines Überdrehzahlsignals für ein vorbestimmtes Zeitintervall zu verzögern.

10·. System nach Anspruch 9» gekennzeichnet duroh dritte logische Mittel, die zwischen den zweiten logischen Mitteln und den Zeitverzögerungsmitteln liegen» um festzustellen, ob die Zahl der ersten nach dem Betätigungssignal auftretenden Impuls© kleiner ist als die vorbestimmte Zahl, die eine zulässige Überdrehzahl angibt, und zwar während des vorbestimmten Zeitintervalls, um die Erzeugung eines Üherdrehzahlsignals zu verhindern.

11. System nach Anspruch 6, dadurch ge k e η η zeichnet ,daß die ersten logischen Mittel einen ersten bistabilen Multivibrator (24) aufweisen, der eine Triggereingangsklemme und "1" und "0" Ausgangsklemmen aufweist, wobei die Triggereingangsklemme mit einer der Ausgangsklemmen des Dekodierers (22) verbunden 1st, die vielfache von 100 gezählten ersten Impulsen anzeigt, und wobei der erste Multivibrator sich in seinem "EinBtell"-Zustand befindet, wenn die Zahl der gezählten ersten Impulse 100 erreicht, und wobei der erste Multivibrator durch die zweiten Impulse rückgestellt wirdj erste Gattermittel mit ersten und zweiten Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme, wobei die "O"-Ausgangsklemme des ersten Multivibrators mit der ersten Eingangsklemme der ersten Gattermittel verbunden ist, und wobei die Gattermittel dann geoperrt sind, wenn der erste Multivibrator rüokgestellt ist, während diese Gattermittel dann offen sind, wenn der erste Multivibrator

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Bioh In seinem Einstellzustand befindet; Schaltmittel, die mit der zweiten Eingangsklemme der ersten Gattermittel verbunden sind und zur Verbindung irgendeiner ausgewählten Auegangsklemme des Dekodierers mit den ersten Gattermitteln dienen, wobei der Dekodierer ein charakteristisches Signal an einer unterschiedlichen der Ausgangsklemmen nach jeweils 10 ereten Impulsen erzeugt, wodurch die ersten logischen Mittel das Betatigungssignal dann erzeugen, wenn die Zahl erster Impulse ein Dekadenwert innerhalb des Bereichs von 110 bis 190 ist, und zwar abhängig davon, welche der Ausgangsklemmen des Dekodierers mit der zweiten Eingangsklemme der ersten Gattermittel verbunden 1st.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die ereteη logischen Mittel einen zweiten bistabilen Multivibrator aufweisen, der mit einer Triggereingangeklemme mit der Ausgangsklemme der ersten Gattermittel verbunden ist, wobei der zweite Multivibrator durch die Ausgangsgröße der ersten Gattermittel eingestellt und durch die zweiten Impulse rückgestellt wird, und wobei der zweite Multivibrator das Betätigungesignal bei Einstellung erzeugt*

13. System nach Anspruch 12, dadurch g e kennzeichnet , daß die zweiten logischen Mittel folgende Elemente aufweiseni zweite Gattermi'ttel mit ersten und zweiten Eingangsklemmen und einer Ausgangsklemme, wobei das Betätigungssignal an die erste Eingangsklemme der zweiten Gattermittel angelegt wird, die gesperrt sind, wenn der zweite Multivibrator rückgeatellt ist und die offen sind,

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wenn derzweite Multivibrator sich in seinem Elnstellzuetarid befindet, wobeieine der Ausgangsklemmen des Zählers mit der zweiten US ingang ski emme der zweiten Gattermittel verbunden ist, die das Überdrehzalilsignal an der Ausgangsklemme erzeugen.

14. System nach Anspruch 13» gekenn-

z ei oh η et durch Zeltverzögerungsmittel, die an die Auegangeklemme der zweiten Gatterniittel angeschlossen sind, um die Erzeugung eines Überdrehzahlsignals für ein vorbe- j stimmtes Zeitintervall zu verzögern.

15. System nach Anspruch 14» g e k e η η ζ ei O line t durch dritte logische Mittel, die zwisohen der Auegangeklemme der zweiten Q-attermittel und den Zeitverzögerungsmitteln liegen, um festzustellen, ob die Zahl der ersten nach dem Betätigungasignal auftretenden Impulse kleiner ist aln die vorbestimmte Zahl, die eine zulässige Überdrehzahl anzeigt, und zwar vrährend des vorbestimmten Zeitintervalls, um die Erzaugung eines Überdrehzahlsignal β zu verhindern.

16. Überdrehzahl-Feststell-System insbesondere ·- nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, welches auf Impulöe anspricht, die eine bekannte Zahl von Umdrehungen einer Drehvorrichtung angeben, g β k e η η ze lehn et durch Mittel zum Zählen der Zahl χ der' genannten Impulse, die während einea gegebenen Zeitinter-· vallB auftreten, wobei ferner Mittel vorhanden sind, um festzustellen, ob der Gleichung χ s: y + ζ während des gegebenen Zeitintervalls genügt wird, woboi y -= ein Gesamt-

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inrpulszählerstand ist, der die gewünschte Drehzahl der Drehvorrichtung darstellt, und wobei ζ = ein zusätzlicher Impulszählerstand ist» der eine zulässige Überdrehzahl angibt·

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