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DE2122967A1 - Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse

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DE2122967A1
DE2122967A1 DE19712122967 DE2122967A DE2122967A1 DE 2122967 A1 DE2122967 A1 DE 2122967A1 DE 19712122967 DE19712122967 DE 19712122967 DE 2122967 A DE2122967 A DE 2122967A DE 2122967 A1 DE2122967 A1 DE 2122967A1
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DE
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pulse
voltage
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switching device
pulses
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DE19712122967
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English (en)
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DE2122967C3 (de
DE2122967B2 (de
Inventor
Volker 6081 Klein-Gerau; Holdinghausen Paul Dipl.-Ing.; Müller Martin Dipl.-Ing.; 6101 Bickenbach. P Guyot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Schenck AG
Original Assignee
Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Priority to US00250727A priority patent/US3852673A/en
Priority to FR7216310A priority patent/FR2139327A5/fr
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Publication of DE2122967B2 publication Critical patent/DE2122967B2/de
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Priority to US05/572,624 priority patent/US4020423A/en
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Priority to JP7878581A priority patent/JPS5766333A/ja
Priority to JP7878681A priority patent/JPS5766334A/ja
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153—Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
    • H03K5/1532—Peak detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14—Determining imbalance
    • G01M1/16—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22—Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH O 19 9 QR 7 4.172
28. April 1971 Z IZZ3O/
Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse für die Bestimmung der Unwuchtwinkellage an Wuchtkörpern in Abhängigkeit vom Umlauf beliebiger, mit einer Marke versehener, rotierender Wuchtkörper durch rUckwirkungsfreies Abtasten der Marke.
Bei einem bekannten Verfahren (DBP 1 Io3> 657) wird aus einer fotoelektrisch oder elektromagnetisch abgetasteten Marke eine nadelimpulsförmige Abtastung erzeugt, aus welcher Bezugsimpulse für die Bestimmung der Unwuchtwinkellage gewonnen werden. Es sollen damit Rechteckspannungen erzeugt werden, die aus exakt geformten Impulsen bestehen und weitgehend frei von überlagerten Oberwellen sind. Mit einem bekannten fotoelektrischen Winkellagengeber (DBP 1 Ioj5 6j59) sollen ebenfalls aus der Abtastung einer relativ schmalen Marke am Wüchtkörper Bezugsimpulse erzeugt werden, welche die Messung der Unwuchtwinkellage gestatten.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung und Weiterleitung elektrischer Bezugsimpulse ist die g Abhängigkeit der Genauigkeit der erzeugten Impulse von der Genauigkeit, mit welcher bei gleichen und verschiedenen Wuchtkörpern die abzutastende Marke angebracht ist. Außerdem lassen sich derartige Verfahren und Einrichtungen nur für schmale abzi.itastende Marken benutzen. Weiterhin besteht bei den bekannten Verfahren und Einrichtungen keine Möglichkeit, Fehler, welche beispielsweise durch Alterung der verwendeten Fotozellen auftreten, und welche zwangsläufig eine Änderung des Impulses in
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seiner Schärfe und damit in der Genauigkeit des weiterzuleitenden Bezugssignals hervorrufen, zu erkennen und zu beseitigen. Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von der Anordnung der abzutastenden Marke, unabhängig von der Güte, mit welcher die Marke am Wuchtkörper angebracht wird, und unabhängig von den zum Abtasten verwendeten fotoelektrischen oder elektromagnetischen Systemen einen von Störimpulsen befreiten Bezugsimpuls zu erzeugen und weiterzuleiten, welcher den Anforderungen der Auswuchttechnik in bezug auf die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse entspricht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses von d,er Mitte des Abtastimpulses gesteuert wird.
Ein wesentlicher Vorteil dieses neuen Verfahrens besteht darin, daß unabhängig von der Drehzahl des Wuchtkörpers und unabhängig von der Form oder der Lage der abzutastenden Marke ein stets exakter Bezugsimpuls weitergeleitet wird, und weiterhin darin, daß es hierdurch erstmals möglich wird, breite Marken oder nur tangential abzutastende Marken als■Bezugsmarken zu verwenden.
Um den Einfluß von Störimpulsen zu vermeiden, welches auch Aufgabe des oben genannten Standes der Technik ist, wird dort vorgeschlagen, schmale Marken abzutasten und hieraus durch rückwirkungsfreies Abtasten nadeiförmige Impulse zu erzeugen. Die so erzeugten Impulse besitzen jedoch ebenfalls einen nicht vermeidbaren Anteil an Störimpulsen, durch welche die Weiterverarbeitung dieser Impulse zu Bezugsimpulsen in Frage gestellt ist. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch "gekennzeichnet, daß die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe gesteuert wird. Hierdurch wird eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens geschaffen, welche im Hinblick auf die Vermeidung von Störimpulsen oder Oberwellen auch in sich allein anwendbar ist.
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Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens besteht darin, daß die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe und von der Mitte des Abtastmarkenimpulses gesteuert wird. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Bezugsimpuls erzeugt und weitergeleitet, der praktisch ohne Störimpulse oder Oberwellen und unabhängig von der Drehzahl des Wuchtkörpers und der Abtastmarke, sowie der Güte der fotoelektrischen oder elektromagnetischen Abtastung einen exakten reproduzierbaren Wert darstellt.
Eine bevorzugte Schaltvorrichtung, zur Durchführung des Verfahrens, den Bezugsimpuls von der Mitte des Abtastmarkenimpulses " zu steuern, besteht darin, daß der Abtastmarkenimpuls mittels Gleichrichter einem Integrator zugeführt wird und abhängig vom Ende des Impulses, der am Ausgang des Integrators anstehende Spannungswert von einer Zeitstufe gesteuert, einem Speicherkondensator zugeführt, anschließend die im Integrator befindliche Spannung gelöscht wird und daß in einer Vergleichseinrichtung zur Weitergabe des Bezugsimpulses ein Teil der gespeicherten Spannung mit der vom nächsten Impuls stammenden Integratorspannung verglichen wird.
Eine Ausgestaltung dieser Schalteinrichtung besteht darin, daß über einen von einem Frequenzteiler gesteuerten Schalter, über je ä einen Gleichrichter die Abtastimpulse je einem Integrator wechselweise zugeführt werden und die am Ausgang der Integratoren zeitlich verschobenen Spannungswerte über einen weiteren, ebenfalls von den Abtastimpulsen über den vom Frequenzteiler gesteuerten Schalter einer Vergleichseinrichtung zur Weitergabe des Bezugsimpulses zugeführt werden, derart, daß ein Teil des zeitlich früheren mit dem nachfolgenden Spannungswert vor dessen Löschung verglichen wird.
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Eine andere Schalteinrichtung zur Durchführung des Verfahrens, den Bezugsimpuls von der Mitte des Abtastmarkenimpulses zu steuern, besteht darin, daß über ein vom Beginn des Abtastimpulses geöffnetes Tor von einem Impulsgenerator erzeugte Zählimpulse einem Digitalzähler zugeführt werden, dessen Zählerstand am Ende des Abtastimpulses mittels Steuerung durch die Rückflanke des Abtastimpulses auf einen Digitalspeicher übertragen wird, der Inhalt des Digitalzählers gelöscht wird und daß in einer Vergleichsstufe die in Abhängigkeit des nächsten Impulses eingezählten Werte mit einem Teil des Speicherwertes verglichen werden und bei Gleichheit der Bezugsimpuls weitergegeben wird.
Durch den Aufbau dieser Schalteinrichtung, aus digitalen Bausteinen, wird eine Kompaktbauweise erreicht, die außerdem den Vorteil besitzt, mit beliebiger Genaigkeit den Bezugsimpuls zu erzeugen und weiterzuleiten.
Eine Ausgestaltung dieser Schalteinrichtung besteht darin, daß anstelle des Digitalspeichers ein zweiter, vom nächsten Abtastimpuls gesteuerter rückwärtszählender Zähler eingesetzt wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Abgabe des Bezugsimpulses bei Zählerstand Null erfolgt und die Vergleichsschaltung sich somit auf das Peststellen des Zählerstandes Null reduziert.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß Zähler und Speicher im Dualcode arbeiten. Durch die Dualcodierung wird in besonders einfacher Weise eine Halbierung der Zählimpulse durch Verschieben des eingespeicherten Wertes um eine Stelle erreicht.
Eine besonders zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens, den Bezugsimpuls zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe zu steuern ist dadurch gekennzeichnet, daß' an einem Eingang einer Vergleichseinrichtung der in einem Kondensator über eine Diode gespeicherte Spitzenwert des
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Geberimpulses in Reihe mit dem gesamten Geberimpuls angelegt und an einen weiteren Eingang der Vergleichseinrichtung ein mittels eines verstellbaren Potentiometers fest eingestellter Spannungswert angelegt wird und in Abhängigkeit der Sehaltfunktion der Vergleichseinrichtung an deren Ausgang ein von Störeinflüssen befreiter Bezugsimpuls weitergebbar anliegt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise unabhängig von der Impulshöhe des Geberimpulses eine Ausschaltung der Störspannungen erreicht.
Eine Ausgestaltung dieser erfinderischen Schaltungsanordnung besteht darin, daß an einen Eingang einer Vergleichseinrichtung ein Teil des Spitzenwertes des Geberimpulses über ein festein- " stellbares Potentiometer und an einen weiteren Eingang der Geberimpuls unbeeinflußt angelegt wird und in Abhängigkeit der Schaltfunktion der Vergleichseinrxehtung an deren Ausgang ein von Störeinflüssen befreiter Bezugsimpuls weitergebbar anliegt. Auch durch diese Schaltungsanordnung wird erreicht, daß unabhängig von der Impulshöhe des Geberimpulses eine Aussiebung der Störspannungen erreicht wird.
Durch die Erfindung wird es in der Auswuchttechnik erstmals möglich, eindeutige, von Störimpulsen befreite Bezugsimpulse zu erzeugen und weiterzugeben, ohne Rücksicht auf die Breite und Anordnung der abzutastenden Marke und die Lage der Abtast- J einrichtung zur Marke und unabhängig von dem Alterungszustand der verwendeten fotoelektrischen oder elektromagnetischen Abtastmittel.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind den schematischen Figuren sowie der nachstehenden Beschreibung zu entnehmen.
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Es zeigen:
Pig. 1 eine bevorzugte Sehaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, um die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses von der Mitte des Abtastimpulses zu steuern,
Fig. 2 die wichtigsten Spannungsverläufe in der Schaltvorrichtung gemäß Fig· I,
Fig. 3 eine zweite Schaltvorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, um die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses von der Mitte des Abtastimpulses zu steuern,
Fig. 4 die wichtigsten Spannungsverläufe der Schaltvorrichtung gemäß Fig. 3*
Fig. 5 eine Schaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, um die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses von der Mitte des Abtastimpulses zu steuern, unter Verwendung eines Digitalzählers und eines Digitalspeichers,
Fig. 6 eine dritte Schaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, um die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses von der Mitte des Abtastimpulses zu steuern, unter Verwendung zweier Digitalzähler,
Fig. 7 eine Schaltvorrichtung zur zwangsläufigen Steuerung der Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe,
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Fig. 8 die wichtigsten Spannungsverläufe in der Schaltvorrichtung gemäß Pig. 7,
Pig. 9 eine weitere Schaltvorrichtung zur zwangsläufigen Steuerung der Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe und
Pig.Io die wichtigsten Spannungsverläufe in der Schaltvorrichtung gemäß Fig. 9·
Nach Pig. 1 ist ein Rotor 1 drehbar auf einer Welle 2 gelagert und mit einer Abtastmarke 3 versehen. Diese Abtastmarke 5 kann z.B. ein reflektierender Streifen oder eine Marke mit bestimmten magnetischen Eigenschaften sein. Diese Marke 5 wird von einer Vorrichtung abgetastet, die hier als Lampe 4 und Fotozelle 5 dargestellt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung bei fotoelektrischer Abtastung beschränkt, es kann vielmehr bei jeder beliebigen Abtastung angewendet werden.
Der Abtastvorrichtung (4,5) ist eine Eingangsstufe 6 nachgeschaltet, in der das von der Abtastvorrichtung (4,5) erzeugte Signal verstärkt und der nachfolgenden Schaltvorrichtung (7) angepaßt wird. In dieser Schaltvorrichtung (7)* die später zu be- % schreiben ist (vergl. Pig. 7 bis Io), wird der von der Abtastvorrichtung (4,5) und der Eingangsstufe 6 gebildete Geberimpuls von Störspannungen befreit, iiv-dem ein Bezugsimpuls gebildet wird, der zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe gesteuert wird. Am Ausgang 8 der Schaltvorrichtung 7 liegt eine exakte Rechteckspannung an, die unter der Bezeichnung U-, in Fig.2 dargestellt ist, und die einer weiteren Schaltvorrichtung lol zugeführt wird.
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In dieser Schaltvorrichtung lol wird die Rechteckspannung U, über einen Gleichrichter 9 und einer Widerstandskette, bestehend aus einer Serie von überbrückbaren Widerständen Io bis 14 einem Integrator 15 zugeführt. Der Integrator 15 beinhaltet einen über einen Kondensator 17 gegengekoppelten Rechenverstärker 16. Der Kondensator 17 kann über einen Schalttransistor 18 kurzgeschlossen werden. Über einen weiteren Widerstand 19 wird die Spannung am Ausgang des Integrators 15 einem Speicher 2o zugeführt. Dieser Speicher 2o besteht aus einem Rechenverstärker 21, einem Speicherkondensator 22, einem Feldeffekttransistor 23, einem Widerstand 24, und einem Schalttransistor 25. In einer Vergleichsstufe 2β, bestehend aus den Widerständen 27* 28 und 29 wird ein Teil der im Speicher 2o gespeicherten Spannung mit der vom nächsten Impuls herrührenden Ausgangsspannung des Integrators 15 verglichen. Bei Gleichheit der beiden Spannungen wird über den Verstärker 3o ein Impuls an der Aus gangs klemme J>1 der Schaltvorrichtung abgegeben. An einem Potentiometer 32 kann ein eventuell vorhandener Nullpunktsfehler des Verstärkers J5o ausgeglichen werden.
Zur Steuerung der Schaltvorrichtung lol dient eine monostabile Schaltvorrichtung 33> die mit dem Ausgang 8 der noch zu beschreibenden Schaltvorrichtung 7 verbunden ist. Ebenfalls mit dem Ausgang 8 der Schaltvorrichtung 7 verbunden ist eine Umkehrschaltung 54, die ihrerseits zusammen mit dem Ausgang der monostabilen Schaltvorrichtung 33 einmal an eine Flip-Flop-Schaltung 35 gekoppelt ist. Die Flip-Flop-Schaltung 35 ist mit dem Schalttransistor 18 im Integrator I5 und die monostabile Schaltvorrichtung 33 zum anderen mit dem Schalttransistor 25 im Speicher 2o verbunden.
Die Schaltvorrichtung lol zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses in Abhängigkeit von der Mitte des Abtastimpulses funktioniert in folgender Weise:
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Der monostabilen Schaltvorrichtung 33 wird die von der Schaltvorrichtung 7 erzeugte exakte Rechteckspannung U1 zugeführt (vergl. Fig. 2). Am Ende jedes Impulses der Spannung U1 entsteht am Ausgang der monostabilen Schaltvorrichtung 33 ein Impuls, der unter der Bezeichnung Up in Fig. 2 dargestellt ist. Am Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 35 entsteht eine Folge von Impulsen, die beginnen, wenn der von der monostabilen Schaltvorrichtung 33 erzeugte Impuls beendet ist, und die enden, wenn der von der Schaltvorrichtung 7 erzeugte Impuls beginnt. Diese Impulsfolge ist mit der Bezeichnung U in Fig. 2 dargestellt. Die von der Schaltvorrichtung 7 erzeugte Rechteckspannung wird j außerdem in der Schaltvorrichtung lol über den Gleichrichter 9 und die Widerstandskette Io bis 14 dem Integrator 15 zugeführt. Zu Beginn eines jeden Impulses wird der Schalttransistor 18 gesperrt, so daß im Kondensator 17 des Integrators 15 linear mit der Zeit eine negative Spannung anwächst. Am Ende des Impulses wird vom Gleichrichter 9 ein weiterer Stromfluß verhindert. Gleichzeitig wird über die monostabile Schaltvorrichtung 33 der Schalttransistor 25 des Speichers 2o leitend, so daß die Spannung am Ausgang des Integrators 15 in den Speicher 2o übertragen werden kann. Mit Hilfe des Rechenverstärkers 21 wird erreicht, daß die Speicherspannung im Vorzeichen umgekehrt und in der Größe exakt gleich der Ausgangsspannung des Integrators 15 ist. Mit Beendigung •des von der monostabilen Schaltvorrichtung 33 erzeugten Impulses f wird über die Flip-Flop-Schaltung 35 der Schalttransistor 18 des Integrators 15 leitend, so daß sich der Kondensator 17 des Integrators 15 über den Schalttransistor 18 entladen kann. Damit wird der Inhalt des Integrators 8 gelöscht. Am Ausgang des Integrators 18 entsteht somit ein Spannungsverlauf, der unter der Bezeichnung Uh in Fig. 2 dargestellt ist. Gleichzeitig wird durch die monostabile Schaltvorrichtung 33 der Schalttransistor 25 des Speichers 2o gesperrt, so daß der gespeicherte Wert im Speicherkondensator 22 verbleibt. Der zeitliche Verlauf der Speicherspannung ist mit der Bezeichnung U1- in Fig. 2 dargestellt.
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-Io - . - ■
Die Ausgangsspannung des Integrators 15 liegt außerdem am Widerstand 29 in der Vergleichsstufe 2.6 an. Dort wird die Ausgangsspannung des Integrators 15 mit der an den Widerständen 27 und anliegenden Speicherspannung verglichen. Die Widerstände 27, 28 und 29 sind vorzugsweise von gleicher Größe. Erreicht die vom nächsten Impuls herrührende Integratorausgangsspannung den halben Wert der an den Widerständen 27 und 28 anliegenden Speicherspannung, so wird über den Verstärker 30 ein Impuls an den Ausgang 31 der Schaltvorrichtung lol gegeben. Der Verstärker Jo arbeitet ohne Gegenkopplung als Schaltverstärker und kippt auf negative Ausgangsspannung, wenn die Spannung in der Vergleichsstufe 2.6 Null wird. Da die Spannung U^, die von der Schaltvorrichtung 7 erzeugt wird, exakte Rechteckforrn besitzt und damit die Ausgangsspannung Uh des Integrators I5 streng proportional mit der Zeit anwächst, entsteht am Ausgang Jl der Schaltvorrichtung genau zu dem Zeitpunkt ein Impuls in negativer Richtung, wenn die Mitte des von der Schaltvorrichtung 7 erzeugten Rechteckimpulses erreicht ist. Nach einer Änderung der Impulsbreite der Spannung U-, - wie in Pig. 2 dargestellt - tritt bereits der auf diese Änderung folgende Ausgangsimpuls Ug zum richtigen Zeitpunkt auf, d.h. in der Mitte des von der Schaltvorrichtung 7 nunmehr erzeugten Rechteckimpulses.
Wenn der Inhalt des Integrators 15 über die Flip-Flop-Schaltung 35 und den Schalttransistor l8 gelöscht wird, liegt am Eingang des Schaltverstärkers 30 nur noch die Spannung des Speichers 2o an. Damit ist die Eingangsspannung des Verstärkers 30 positiv und der Ausgangsimpuls wird beendet.
Aus Gründen der Dimensionierung der verwendeten Bauteile ist es zweckmäßig, die Speicherspannung zwischen + 1 und + Io V zu wählen. Dies kann erreicht werden, indem ein Teil der Widerstandskette Io bis 14 über die angedeuteten Buchsen überbrückt wird.
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Eine zweite Schaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses in Abhängigkeit von der Mitte des Abtastimpulses zu steuern, ist in Pig. 3 dargestellt. Diese Schaltvorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei Baueinheiten 4o und 41, die wechselweise als Integrator und als Speicher geschaltet werden. Die von der, hier nicht dargestellten Schaltvorrichtung 7 erzeugten Rechteckimpulse U, werden über den Gleichrichter 9* den von dem Relais 42 betätigten Schalter 45 und die vereinfacht dargestellten Widerstandsketten Io bis 14 den Baueinheiten 4o, 4l wechselweise zugeführt. Die Baueinheiten 4o, 4l bestehen aus den Rechenverstärkern 44, 45 den Speicherkondensatoren 46, 47 und | den Schalttransistoren 48, 49. Die Schalttransistoren'48, 49 werden über den Schalter 5o, der gleichzeitig mit dem Schalter über das Relais 42 betätigt wird, und über einen Widerstand 51 mit Spannung beaufschlagt. Die Ausgangsspannung der als Speicher arbeitenden Baueinheit - bei der. in Fig. 3 dargestellten Schaltstellung der Schalter 43* 5o, 52 und 57 ist dies die Baueinheit 4l- wird über einen Schalter 52 und einen aus zwei vorzugsweise gleichen Widerständen 53 und 54 gebildeten Spannungsteiler einem Eingang 55 eines Schaltverstärkers 56 zugeführt. Die Ausgangsspannung der in der gezeichneten Schaltstellung als Integrator arbeitenden Baueinheit 4o wird über einen Schalter 57 einem zweiten Eingang 58 des Schaltverstärkers 56 zugeführt. Die Schalter 52 und 57 werden ebenfalls gleichzeitig mit den Scha.1- f tern 43, 5o von dem Relais 42 betätigt. Das Relais 42 wird ■ einerseits von einer mit den Impulsen U1 beaufschlagten Flip-Flop-Schaltung 59 geschaltet.
Diese Schaltvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet, in folgender Weise (vergl. auch Fig. 4):
Liegen die Schalter 43* 5o, 52 und 57 in der gezeichneten Stellung, arbeitet die Baueinheit 4o als Integrator und die Baueinheit 41 als Speicher. Die Spannung in dem Speicherkondensator 46 wächst damit über die Dauer des von der Schalteinrichtung 7 erzeugten Impulses linear an, der Schalttransistor 48 ist über die Dauer des Impulses gesperrt.
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Der Schalttransistor 49 der Baueinheit 4l ist ebenfalls gesperrt. Am Ende des Impulses werden über das vom Flip-Flop 59 betätigte Relais 42 die Schalter 43, 5o, 52 und 57 in ihre andere Lage umgeschaltet, so daß sich die Funktion der Baueinheit 4o, 4l vertauscht. Die Schalttransistoren 48, 49 sind bei positiver Basisspannung oder offener Basis gesperrt. In der gezeichneten Schaltstellung ist der Ausgang des Speichers 4l über den Schalter 52 und den mit den Widerständen 53 und 54 gebildeten Spannungsteiler mit dem Eingang 55 des Schaltverstärkers 56 verbunden. Am Eingang 55 des Schaltverstärkers 56 liegt damit nur die halbe Speicherspannung an. Die Ausgangsspannung des Integrators 4o wird über den Schalter 57 mit dem zweiten Eingang 58 des Schaltverstärkers 56 verbunden. Erreicht die Ausgangsspannung des Integrators 4o den Wert, der an dem ersten Eingang 55 des SchaltVerstärkers 56 anliegt, also den Wert der halben Speicherspannung, gibt der Schaltverstärker 56 einen Impuls an den Ausgang 60 der Schaltvorrichtung.
Am Ende des Impulses U-, wird der Inhalt der vorher als Speicher arbeitenden Baueinheit gelöscht. Damit liegt in diesem Augenblick am Eingang 58 des Schaltverstärkers 56 die Spannung Null und der Ausgangsimpuls wird beendet.
In Fig. 4 sind die Spannungsverläufe an den wichtigsten Punkten der Schaltvorrichtung dargestellt. U, stellt die von der Schalteinrichtung 7 erzeugte Impulsfolge dar, U7 und Ug zeigen die Ausgangsspannungen der Integratoren 4o und 41 und Uq zeigt die Ausgangsspannung des Schaltverstärkers 56.
Eine dritte Schalteinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeitet mit einem Impulsgenerator 65 (vergl. Fig. 5), der über ein Tor 66 Impulse an einen Digitalzähler 67 abgibt. Der Digitalzähler 67 arbeitet zweckmäßigerweise im Dualcode. Das Tor 66 wird mit Beginn des von der hier nicht dargestellten Schaltvorrichtung 7 erzeugten Impulses U1 geöffnet und
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mit dessen Ende geschlossen. Die von der Schaltvorrichtung 7 erzeugten Impulse steuern außerdem eine monostabile Stufe 33, einen Umkehrer 34 und eine von diesen beaufschlagte Flip-Flop-Schaltung 35* deren Funktionsweise bereits in der Beschreibung zu Fig. 1 dargelegt wurde. Mit Beendigung eines ersten von der Schalteinrichtung 7 erzeugten Impulses U-, wird, gesteuert durch die Einheiten 33* 34* 35 der Zählerstand des Digitalzählers in einen nachgeschalteten Digitalspeicher 68 übernommen und dabei durch Verschieben um eine Stelle um die Hälfte reduziert. Der Inhalt des Digitalzählers 67 wird gelöscht und der Inhalt des Digitalspeichers 68 der Vergleichseinrichtung 69 zugeführt. f Der Vergleichseinrichtung 69 wird außerdem der vom nächsten, durch die Schalteinrichtung 7 erzeugten Impuls hervorgerufene Inhalt des Digitalzählers 67 direkt zugeführt'. Der Zählerinhalt steigt vom Beginn des Impulses aus linear mit der Zeit an. Ist der Inhalt des Zählers 67 genau so groß wie der Inhalt des Speichers 68, wird von der Vergleichseinrichtung 69 über die Und-Schaltung 70 ein Impuls an die Ausgangsklemme Jl der Schalteinrichtung gegeben. Damit entsteht ein Impuls am Ausgang der Schalteinrichtung 7* der genau in der Mitte der Eingangsimpulse liegt.
Eine vereinfachte Schaltvorrichtung, die ähnlich wie die anhand g der Fig. 5 beschriebenen Schaltvorrichtung arbeitet, wird in Fig. 6 dargestellt. Diese Schaltvorrichtung besteht wieder aus einem Impulsgenerator 65, einem Tor 66, einem Digitalzähler 67 und aus der monostabilen Stufe 33* der Umkehreinrichtung 34* und der Flip-Flop-Schaltung 35. Das Tor 66 und die Einheiten 33, 34, werden wieder von den von der nicht dargestellten Schalteinrichtung 7 erzeugten Impulsen U, gesteuert. Dem Zähler 67 ist ein weiterer Digitalzähler 74 nachgeschaltet, der rückwärts zählt. Für die Dauer eines von der Schalteinrichtung 7 erzeugten Impulses wird die Zahl der von dem Impulsgenerator 65 erzeugten Impulse in den Digitalzähler 67 eingezählt. Mit Beendigung des
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-leersten Impulses wird der Inhalt des Digitalzählers 6j gesteuert durch die Einheiten 33, 34, 35 in den Digitalzähler 74 übertragen, wobei der übertragene Wert um die Hälfte verringert wird, indem der Wert um eine Stelle verschoben wird. Anschließend wird der Inhalt des Zählers 6j gelöscht. Mit Beginn eines neuen von der Schalteinrichtung 7 erzeugten Impulses werden die vom Impulsgenerator 65 erzeugten Impulse wiederum in den Digitalzähler 6j eingezählt und gleichzeitig zählt der Digitalzähler 74 die gleichen Impulse rückwärts. Erreicht der Inhalt des Digitalzählers 74 den Wert Null, wird über die und-Schaltung 75 ein Impuls an die Ausgangsklemme 76 dieser Schaltvorrichtung gegeben.
Die bisher nicht näher beschriebene Schalteinrichtung 7 wird anhand der Figuren 7 bis Io erläutert. Die von der Abtastvorrichtung 4, 5 z.B. der Fotozelle, erzeugte Spannung ist durch Störspannungen überlagert, so daß ein Spannungsverlauf etwa in der mit U-, und U, ^ dargestellten Form entsteht (vergl. Fig. 8 und Fig. Io). Dabei stammen nur die höchsten Spitzen von der abzutastenden Marke; die Größe des Spitzenwertes, kann jedoch in weiten Grenzen variieren. Aufgabe der Schalteinrichtung 7 ist es aus dieser, mit Störspannungen überlagerten Eingangsspannung U10 bzw. U,2i eine exakte Rechteckspannung zu erzeugen, indem ein Bezugsimpuls gebildet wird, der zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe gesteuert wird.
In einer ersten Ausführungsform der Schaltvorrichtung 7 wird die von der Abtastvorrichtung 4, 5 erzeugte Spannung U1 über einen Kondensator 80 an den Eingang 8l eines Schaltverstärkers 82 gegeben. Der Kondensator 80 lädt sich über die einseitig auf Nullpotential liegende Diode 85 auf den Spitzenwert der Spannung U, auf, so daß die an dem Eingang 8l des Schaltverstärkers 82 anliegende Spannung U,ρ durchweg negativ wird.
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An den zweiten Eingang 86 des Schaltverstärkers 82 wird eine am einstellbaren Widerstand 84 abgegriffene negative Spannung angelegt. Die an den Eingängen 8l bzw. 86 des SchaltVerstärkers 82 anliegenden Spannungen U12 bzw. U,., sind in Figur 8 dargestellt. Der Schaltverstärker 82 ändert sein Ausgangssignal, wenn die Differenz der beiden Spannungen an den beiden Eingängen 8l und 86 das Vorzeichen wechselt. Am Ausgang des Rechenverstärkers 82 entsteht "daher ein Signal der Gestalt, die unter der Bezeichnung U, -jr in Figur 8 dargestellt ist. Diese Spannung ist exakt rechteckförmig und zur Weiterverarbeitung in den bereits beschriebenen Schalteinrichtungen geeignet. Der Widerstand 83 ermöglicht eine " langsame Entladung des Kondensators 80, so daß seine Spannung einem allmählich kleiner werdenden Spitzenwert folgen kann.
Eine weitere Ausführungsform der Schaltvorrichtung 7 wird anhand der Figuren 9 und Io dargestellt. Das von der Abtastvorrichtung 4, 5 über eine Eingangsstufe 6 erzeugte Signal U^h wird über ein Potentiometer 87 und einen Widerstand 88 einem Rechenverstärker zugeführt, der mit den beiden Dioden 90 und 91, sowie dem Widerstand 92 zu einem Spitzenwertverstarker geschaltet ist. In einem Kondensator 93 wird die im Vorzeichen umgekehrte, negative Spitzenspannung gespeichert. Der Verlauf der am Kondensator 93 gespeicherten Spannung ist in Fig. Io unter der Bezeichnung U1C- darge- ä stellt. Die am Kondensator 93 anliegende Spannung U,p. wird über einen Widerstand 94 dem Eingang eines Schaltverstärkers 95 zugeführt. Dem gleichen Eingang wird die Eingangsspannung U . über einen gleichgroßen Widerstand 96 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Schaltverstärkers 95 wechselt ihr Vorzeichen, wenn die Summe der beiden Spannungen U,h und U,^ ihr Vorzeichen wechselt.Es entsteht daher der unter der Bezeichnung U,g dargestellte Impulsspannungsverlauf der wie U1-, der Impulsspannung U, entspricht. Mittels des Potentiometers 87 kann eingestellt werden, bei welchem Bruchteil des Spitzenwertes der Eingangsspannung U12, ein Ausgangsimpuls abgegeben wird, indem im Kondensator 93 nur der ent-
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4.172
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sprechende Bruchteil der Spitzenspannung gespeichert wird. Damit wird die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses U, von der maximalen Geberimpulshöhe gesteuert.
Ähnliches gilt für die Schaltvorrichtung gemäß Figur J. Hier wird die am Potentiometer 84 abgegriffene Spannung U« so gewählt, daß lediglich die höchsten Spitzen der Eingangsspannung Impulse auslösen.
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Claims (1)

  1. 4.172
    - 17.-
    P a t ent ans-prüche
    ί 1./Verfahren zum Erzeugen und Weitergeben -* elektrischer Bezugsimpulse in Abhänggkeit vom Umlauf beliebiger, mit einer Marke versehener, rotierender Wuchtkörper durch rückwirkungsfreies Abtasten der Marke, dadurch gekennzeichnet, daß die Weitergabe des Bezugsimpulses von der Mitte des Geberimpulses gesteuert wird.
    2. Verfahren zum Erzeugen und Weitergeben elektrischer Bezugsimpulse in Abhängigkeit vom Umlauf beliebiger, mit einer Marke versehener, rotierender Wuchtkörper durch rückwirkungsfreies Abtasten der Marke, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe gesteuert wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weitergabe des elektrischen Bezugsimpulses zwangsläufig in Abhängigkeit der maximalen Geberimpulshöhe und von der Mitte des Geberimpulses gesteuert wird.
    4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmarkenimpuls mittels Gleichrichter (9) einem Integrator (15) zugeführt wird, und abhängig vom Ende des Impulses der am Ausgang des Integrators (15) anstehende Spannungswert von einer Zeitstufe (33,34 gesteuert einem Speicherkondensator (22) zugeführt, anschließend die im
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    - ιδ -
    Integrator (15) befindliche Spannung gelöscht wird und daß in einer Vergleichseinrichtung (26) zur Weitergabe des Bezugsimpulses ein Teil der gespeicherten Spannung mit der vom nächsten Impuls stammenden Integratorspannung verglichen wird.
    Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß über einen von einem Frequenzteiler (59) gesteuerten Schalter (42, 43, 50, 52 und 57) über je einen Gleichrichter (9) die Abtastimpulse je einem Integrator (4o, 4l) wechselweise zugeführt werden und die am Ausgang der Integratoren zeitlich verschobenen Spannungswerte über einen weiteren, ebenfalls von den Abtastimpulsen über den vom Frequenzteiler (59) gesteuerten Schalter (52, 57) einer Vergleichseinrichtung (56) zur Weitergabe des Bezugsimpulses zugeführt werden, derart, daß ein Teil des zeitlich früheren mit dem nachfolgenden Spannungswert vor deren Löschen verglichen wird.
    Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über ein vom Beginn des Abtastmarkenimpulses geöffnetes Tor (66) von einem Impulsgenerator (65) erzeugte Zählimpulse einem Digitalzähler (67) zugeführt werden, dessen Zählerstand am Ende des Abtastmarkenimpulses mittels Steuerung durch die Rückflanke des Abtastimpulses auf einen Digitalspeicher (68) übertragen wird, der Inhalt
    - 19 -
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    des Digitalzählers (67) gelöscht wird und daß in einer Vergleichsstufe (69) die in Abhängigkeit des nächsten Impulses eingezählten Werte mit einem Teil des Speicherwertes verglichen werden und bei Gleichheit der Bezugsimpuls weitergegeben wird.
    7.. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Digitalspeichers (68) ein zweiter vom nächsten
    Abtastimpuls gesteuerter, rückwärts zählender g
    Zähler (74) eingesetzt wird.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und Y, dadurch gekennzeichnet, daß Zähler (67, 74) und der Speicher (68) im Dualeode arbeiten.
    9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Eingang (8l) einer Vergleichseinrichtung (82) der in einem Kondensator (80) über eine Diode (85) gespeicherte Spitzenwert des Geberimpulses in Reihe mit dem
    gesamten Geberimpuls angelegt und an einem %
    weiteren Eingang (86) der Vergleichseinheit (82) ein mittels eines verstellbaren Potentiometers (8^> 84) fest eingestellter Spannungswert angelegt wird und in Abhängigkeit der Schaltfunktion der Vergleichseinrichtung (82) an deren Ausgang ein von Störeinflüssen befreiter Bezugsimpuls weitergebbar anliegt.
    - 2o -
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    - 2o -
    Io. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingang einer Vergleichseinrichtung (95) ein Teil des Geberimpulses über ein fest einstellbares Potentiometers (87) und einen Spitzengleichrichter ( 89 bis 91 ) und an einen weiteren Eingang der Geberimpuls unbeeinflußt angelegt wird und in Abhängigkeit der Sehaltfunktion der Vergleichseinrichtung (95) an deren Ausgang ein von Störeinflüssen befreiter Bezugsimpuls weitergebbar anliegt.
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    L e e
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