Messvorrichtung zum Bestimmen der Grösse und Richtung der Bewegung eines eine periodische, annähernd sinusförmig verlaufende Aufzeichnung aufweisenden Trägers
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Grösse und Richtung der Bewegung eines eine periodische, annähernd sinusförmig verlaufende Aufzeichnung aufweisenden Trägers in der einen oder anderen von zwei einander entgegengesetzten Richtungen gegenüber einem Bezugssystem.
Der Aufzeichnungsträger selbst kann sich proportional zu der Bewegung eines Objektes bewegen, beispielsweise einer Messsonde oder eines Teiles eines Maschinenwerkzeuges, so dass durch die Messung der Trägerbewegung diejenige des Objektes bestimmt werden kann.
Es ist bereits bekannt, eine solche Messung durch das algebraische Summieren der Impulse zu bewirken, die indirekt von zwei oder mehr voneinander entfernten Prüf- oder Abtastvorrichtungen entsprechend dem Aufzeichnungsträger abgeleitet werden, wobei die Impulse das eine oder andere Vorzeichen haben oder entsprechend der Richtung der Bewegung im einen oder anderen von zwei Kanälen auftreten können, und ihre Gesamtsumme die Grösse der Bewegung angibt.
Unter gewissen ungünstigen Betriebsbedingungen kann dabei jedoch eine Fehlzählung der Impulse auftreten. So kann beispielsweise vorübergehend die zu messende Bewegung so schnell sein, dass die sie darstellenden Impulse so rasch aufeinanderfolgen, dass sie von dem Zähler nicht mehr erfasst werden, so dass einige von ihnen unwiderruflich verloren sind. Schwingbewegungen können die gleiche Wirkung hervorrufen. Bei einer plötzlichen Bewegungsumkehr können ebenfalls Impulse verlorengehen, wenn der Zähler nicht fähig ist, schnell genug aus der Additionsschaltung in die Subtraktionsschaltung umzustellen. Auch können Impulse durch zeitweilige Störungen im Stromkreis des Zählers verlorengehen, beispielsweise bei einem verspäteten Einsatz eines Multivibrators.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messvorrichtung zu schaffen, bei der eine Messung durch eine Impulszählung bewirkt wird, und die mindestens weitgehend frei von Fehlerquellen, insbesondere von den vorstehend erwähnten ungünstigen Bedingungen ist, die eine Fehlzählung der Impulse verursachen.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Grösse und Richtung der Bewegung eines eine periodische annähernd sinusförmig verlaufende Aufzeichnung aufweisenden Trägers in der einen oder anderen von zwei einander entgegengesetzten Richtungen gegen über einem Bezugssystem gelöst, die mindestens zwei elektrisch auf die Stellung des Aufzeichnungsträgers gegenüber dem Bezugssystem feststehende Positionen ansprechende Detektoren aufweist. Sie weist ferner je ein jeweils mit Abgriffen versehenes Kosinus- und Sinus-Potentiometer auf und Schaltungen zur Erregung der Potentiometer durch von den Detektoren abgeleitete Signale. Die von den Detektoren abgefühlten Stellen am Aufzeichnungsträger sind so gegeneinander ausser Phase und die Erregerschaltungen für die Potentiometer sind so angeordnet, dass die Signale in jedem Augenblick proportional dem Sinus bzw.
Kosinus eines Winkels sind, der die augenblickliche Stellung des Aufzeichnungsträgers charakterisiert. Die Vorrichtung weist ausserdem Schaltorgane zum Verbinden der Abgriffe eines jeden Potentiometers und einen Zwein.chtungs-Schalizähler auf, der von elektrischen Impulsen betätigt wird, so lange die Differenz zwischen den gerade zugeschalteten Abgriffen der entsprechenden Potentiometer einen vorbestimmten Wert überschreitet, und der dabei so geschaltet ist, dass er einen Wechsel zwischen benachbarten Abgriffverbindungen in einer Richtung verursacht, welche diese Differenz zu verringern sucht.
Der Zähler kann Zifferstufen aufweisen, die jeweils einem bestimmten Winkel zugeordnet sind, der jeweils durch einen bestimmten Abgriff eines jeden Potentiometers dargestellt ist. Jede dieser Stufen hat einen Ausgang, der gegenüber den Ausgängen der anderen Zifferstufen charakteristisch erregt wird, sobald der Zähler die betreffende Ziffer hält. Es sind ausserdem Steuerorgane vorgesehen, die diese Ausgangspunkte mit den Schaltorganen so verbinden, dass jeder Ausgangspunkt, wenn er charakteristisch erregt ist, nur mit dem zugehörigen Abgriff eines jeden Potentiometers wirksam verbunden wird.
Die Erfindung wird anschliessend anhand eines Ausführungsbeispieles einer Messvorrichtung für ein Maschinenwerkzeug beschrieben, bei dem das Muster sich mit dem Werktisch relativ zum Bezugssystem bewegt, das durch den Werkzeugrahmen gebildet wird. In der beiliegenden Zeichnung zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer Messvorrichtung gemäss der Erfindung;
Fig. 2 das Schaltbild einer in Fig. 1 schematisch dargestellten Schaltstufe;
Fig. 3 bis 6 einzelne Schaltbilder weiterer Vorrichtungsteile.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 verwendet einen Träger 10 mit periodischer, sinusförmig verlaufender Aufzeichnung. Diese Aufzeichnung kann ein optisches Muster sein, wie es beispielsweise bei einer Vorrichtung gemäss dem schweizerischen Patent Nr. 337 665 der Anmelderin verwendet wird. Der Träger bewegt sich mit dem nicht dargestellten Werktisch an zwei Positionen 11 und 12 vorbei, die gegenüber dem Werkzeugrahmen festliegen. Die Aufzeichnungen des Trägers an diesen beiden Positionen sind um 900 ausser Phase miteinander und können somit durch die Ausdrücke sin 0 und cos e dargestellt werden, wobei e selbst die Lage des Trägers gegenüber einem Bezugspunkt am Werkzeugrahmen charakterisiert.
Zur Erzielung einer entsprechenden elektrischen Anzeige dieser Stellung des Trägers sind zwei Detektoren in Form von Photozellen 21 und 22 vorgesehen, die ebenfalls gegenüber dem Werkzeugrahmen eine feste Stellung einnehmen. Aufgrund der vorstehend angegebenen Phasenbeziehung sind die Aus gangssignale der Zellen beim Vorbeigang des Musters um 900 gegeneinander phasenverschoben und proportional sin 0 bzw. cos 0. Das von der Photozelle 21 gelieferte Signal wird über eine Verstärkerstufe 15 auf eine Phasenteilerstufe 17 gegeben, deren ausgeglichene Gegentaktausgänge mit einem Kosinus Potentiometer 19 verbunden sind.
In gleicher Weise werden die von der Photozelle 22 gelieferten Signale über eine Verstärkerstufe 16 auf eine Phasenteilerstufe 18 gegeben, die mit einem Sinus-Potentiometer 20 verbunden ist. Unter einem Kosinus-Potentiometer wird ein Potentiometer verstanden, das mit Abgriffen versehen ist, die so angeordnet sind, dass die Spannung an einem dieser Abgriffe dem Kosinus des Winkels entspricht, den dieser Abgriff darstellen soll. In ähnlicher Weise verhält es sich mit dem genannten Sinus-Potentiometer . Im allgemeinen gleichen sich Sinus- und Kosinus-Potentiometer hinsichtlich der Wicklung aus Widerstandsdraht und hinsichtlich der Abgriffe. Sie unterscheiden sich lediglich in den Winkelwerten, die den einzelnen Abgriffen zugeschrieben werden.
Das Kosinus-Potentiometer 19 ist an sechs Stellen angezapft, die alle im gleichen Winkelabstand von 360 angeordnet sind, so dass die Abgriffe den Winkelbereich von 0 bis 1800 erfassen. Dabei erweist sich von Vorteil, dass der Bereich eines Kosinus Potentiometers von 0 bis 1800 dem Bereich von 180 bis 3600 gleicht, so dass mit den gleichen Abgriffen auch der zuletzt genannte Bereich dargestellt werden kann. Mit den sechs Abgriffen wird also der gesamte Winkelbereich von 3600 mit den zehn einzelnen Winkellagen 0, 36, 72 ... 3240 erfasst.
Wie später noch beschrieben wird, können die Abgriffe in Abhängigkeit von den zehn Ziffern 0-9 ausgewählt werden. Die Endabgriffe sind mit CT0 und CT5 bezeichnet, da sie nur die Winkel 0 (oder 3600) bzw. 1800 bezeichnen. Die anderen Abgriffe sind dagegen mit CT1/9 (die Winkel 36 und 3240 darstellend), CT2/8 (72 und 2880) usw. bezeichnet.
Die Abgriffe sind einzeln durch Schaltorgane CS (Kosinus-Schalter) 0, Cis1/9, usw. mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 25 verbunden.
Das Potentiometer 20 ist in gleicher Weise mit Abgriffen im Abstand von 360 versehen. Da dieses Potentiometer jedoch als Sinus-Potentiometer verwendet wird, wird der Bereich von 3600 durch die fünf Abgriffe ST0/5 (die Winkel 0 und 1800 darstellend), ST1/4 (36 und 1440), ST2/3 (72 und 1080), ST6/9 (216 und 3240) und ST7/8 (252 und 2880) erfasst, von denen der Abgriff ST0/5 einen Mittelpunktsabgriff darstellt, und die anderen Abgriffe dazu wie aus der Zeichnung ersichtlich angeordnet sind. Diese Abgriffe sind einzeln über Schalter SS0/5, SS1/4 usw. mit einer Ausgangsleitung 26 verbunden.
Der Einfachheit halber werden die Schalter CS und SS als Schalter elektromechanischer Art betrachtet und sind als solche auch in Fig. 1 dargestellt (wo gerade die Schalter CS1/9 und SS1/4 geschlossen sind). In Wirklichkeit werden jedoch im allgemeinen elektronische Schalter verwendet, wie sie nachstehend beschrieben werden.
Die Leitungen 25 und 26 sind mit dem Eingang eines Differenzverstärkers 27 verbunden, des sen Ausgang ein Fehlersignal zur Steuerung der Additions- und Subtraktionstore GA und GS liefert, die parallel zueinander mit dem Ausgang einer Impulsquelle 31 verbunden sind. Die Ausgangsseiten der Tore werden zur Steuerung einer Vorrichtung 32 mit zwei Schaltstellungen verwendet, deren Ausgang über Leitungen 33 mit den Additions-/Subtraktions-Steuerschienen eines Hauptzählers 34 und eines phasenstarren Schaltzählers 35 verbunden sind. Die Ausgänge der Tore sind auch mit der Eingangsseite eines ODER-Tores 36 verbunden, dessen Ausgang das Betriebssignal für beide Zähler liefert.
Der Zähler 34 ist ein Zähler mit mehreren Dekaden, der in zwei Richtungen zählen kann und der zur Anzeige der algebraischen Summe der dem Zähler 35 zugeführten Impulse und damit zur Anzeige der Stellung des Werktisches geschaltet ist.
Der Zähler 35 ist ein Zweirichtungszähler elektronischer Form mit einer einzigen Dekade mit zehn Ausgängen in Form der Leiter DO bis D9, die die entsprechenden Ziffern des Zählers darstellen. Jede Ausgangsleitung ist jeweils nur einem Winkel zugeordnet, der durch einen Abgriff an jedem Potentiometer dargestellt ist. Diese Leitungen sind also in einer noch später angeführten Art und Weise und in Fig. 1 nur durch die gestrichelten Linien 37 angedeuteten Art und Weise so verbunden, dass sie die Schalter CS und SS steuern.
Sie sind im Vergleich miteinander so charakteristisch erregt, dass wenn der Zähler die Ziffer 0 hält und folglich die entsprechende Ausgangsleitung DO aktiviert ist, nur die Schalter CS0 und SS0/5 geschlossen sind, wobei sie die entsprechenden Abgriffe mit den Leitern 25 bzw.
26 verbinden. Hält der Zähler die Ziffer 1, sind nur die Schalter CS1/9 und SS1/4 geschlossen usw. Ein schrittweises Schalten des Zählers 35 von der Ziffer 0 zur Ziffer 9 und zurück zur Ziffer 0 bewirkt, dass die Abgriffe über einen Bereich von 360 bei 0 beginnend und wieder bei 0 endend abgetastet werden, wobei sie bei einem bestimmten Wert 0 beispielsweise in den entsprechenden Potentiometern die durch die augenblicklich zugeschalteten Abgriffe dargestellten Winkel gleich halten. Das über die Leitung 25 gelangende Ausgangssignal ist daher immer proportional dem Produkt aus cos Q > und der an das Potentiometer 19 gelegten Spannung.
Das Ausgangssignal auf der Leitung 26 ist proportional dem Produkt von sin 0 und der das Potentiometer 20 er- regenden Spannung.
Befindet sich das Muster um den Winkel 0 vom Ausgangspunkt entfernt, wird das Potentiometer 19 proportional zu sin 0 erregt und liefert somit über die Leitung 25 eine Spannung, die proportional dem Produkt sin 8-cos 0 ist. In gleicher Weise liefert das Potentiometer 20 über die Leitung 26 eine Spannung, die proportional dem Produkt aus cos 0 und sin Y, ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers 27 liefert somit ein Fehlersignal, das von der Differenz zwischen diesen Spannungen abhängt, also abhängt von: (sin Zu 0- cos 0)- (cos e sin 0) = sin (O-dj).
Für kleine Winkelunterschiede (bis zu etwa 200) kann für sin (e-) gleich (0- gesetzt werden.
Richtung und Grösse dieses Fehlerausgangssignals des Verstärkers 27 bewirken, dass das Tor GA ge öffnet wird, wenn ç kleiner ist als 0 bis zu einer Grösse von mindestens der Hälfte der Winkeldifferenz zwischen den einzelnen Abgriffen - d. h., wenn 0 mehr als 180 grösser ist als -. Dagegen wird das Tor GS geöffnet, wenn e bis zum gleichen Masse kleiner als 0 wird. Wie später erklärt werden wird, bewirkt diese Richtungsunterscheidung, dass der Zäh ler so betrieben wird, dass er die Abgriffe nacheinander in einer Richtung zuschaltet, in der das Fehlersignal aufgehoben werden kann.
Es soll angenommen werden, dass sich bei Inbetriebnahme der Werktisch zunächst in einer Ausgangsposition befindet, in der 0 den Bezugswert 0 hat. Ausserdem soll angenommen werden, dass der Zähler 35 auf die Ziffer 0 geschaltet ist und dementsprechend nur die Schalter CS0 und SS0/5 geschlossen sind, und dass jede Dekade des Zählers 34 ebenfalls auf der Ziffer 0 steht. Wenn diese beiden Schalter geschlossen sind, ist der Winkel 0, der durch den zugehörigen Abgriff dargestellt ist, gleich O . Es sind also 0 0, so dass kein Ausgangssignal am Verstärker 27 auftritt. Die Tore GA und GS sind also beide geschlossen und keiner der fortlaufend von der Impulsquelle 31 erzeugten Impulse kann zu den Zählern gelangen.
Angenommen, der Tisch und damit das Muster bewege sich vorwärts, so steigt der Wert für O an.
Mit dem bisher nicht ausgelösten Zähler 35 bleiben die Schalter CS0 und SS0/5 geschlossen und halten g auf 00. Der Verstärker 27 beginnt daher ein Fehlersignal zu erzeugen, das jedoch nicht sofort stark genug ist, um eines der Tore zu beeinflussen. Sobald 0 jedoch 180 überschreitet, reicht das erzeugte Fehlersignal aus, um eines der Tore zu öffnen, und zwar im vorliegenden Falle das Tor GA, da 0 kleiner ist als O. Der nächste von der Impulsquelle 31 erzeugte Impuls gelangt also durch das Tor GA.
Dieser Impuls hat zwei Wirkungen: er stellt die Vorrichtung 32 in ihre Additionsstellung (wenn sie nicht bereits in dieser Stellung ist), so dass beide Zähler in ihre Vorwärtszählstellung gebracht sind, und gelangt über das Tor 36 auf die Zähler, um jeden um eine Ziffer vorzustellen.
Die Wirkung des Weiterschaltens des Zählers 35 besteht darin, dass die Schalter CS0 und SS0/5 ge öffnet und die Schalter CS1/9 und SS1/4 geschlossen werden, wodurch der Winkel 0 in jedem Poten tiometer auf 360 vergrössert wird; 0 also 0 nachge- stellt und möglichst gleichgestellt wird. Dadurch tendiert das Fehlersignal nach Null, und wenn die Winkeldifferenz kleiner als 180 wird, reicht das Fehlersignal nicht mehr aus, das Tor GA (bzw. GS) offen zu halten, und es gelangen keine weiteren Impulse zu den Zählern, bis 0 wiederum gegenüber dem neu eingestellten Wert 0 eine Differenz von mehr als 180 erreicht hat.
Die Bewegung des Musters ist also begleitet von einem entsprechenden Umschalten zwischen benachbarten Potentiometerabgriffen durch den Zähler 35, wodurch eine schrittweise Änderung des Winkels 0 jeweils nach einem Zuwachs des sich stetig ändernden Winkels 0 von einem halben Teilungswinkel (180) erzielt wird. Die zum Zähler 34 gelangenden Impulse werden dort addiert, und aus ihrer Gesamtsumme ergibt sich eine Anzeige der Stellung des Tisches.
Sollte sich der Tisch aus einer vorgerückten Stellung zurückbewegen, so wird 0 kleiner als 0.
Die Folge davon ist, dass nunmehr durch das Fehlersignal bei einer ausreichend grossen Winkeldifferenz das Tor GS geöffnet und die Vorrichtung 32 ausgelöst wird, und die Zähler in hre Subtraktionsstellung geschaltet werden. Der Zähler 35 zählt nun in der umgekehrten Richtung wiederum in Anpassung des Wertes von 0 an den Wert von 0. Im Zähler 34 werden die Impulse von der Gesamtsumme abgezogen, wodurch der verringerte Abstand des Tisches von seiner Ausgangsbezugsstellung angezeigt wird.
Der Zähler wird also von den Impulsen in einem Richtungssinne betätigt, der vom Richtungssinn der Differenz zwischen den Spannungen auf den mit den zugeschalteten Abgriffstellen verbundenen Leitungen 25 und 26 abhängt, und sobald diese Differenz einen vorbestimmten Wert, der durch eine Winkeldifferenz von 180 zwischen der Stellung des Musters und dem Schaltzustand der Potentiometer bestimmt ist, überschreitet
Wenn die Tischbewegung aufhört, arbeitet die Vorrichtung so lange weiter, bis 0 in der Nähe von 0 liegt und die Stärke des Fehlersignals nicht mehr zum Schalten der Tore GA oder GS ausreicht. Dann gelangen keine Impulse mehr zu den Zählern, und die im Zähler gehaltene Summe zeigt die vom Tisch eingenommene Ruhestellung an.
Sollte eine kurze, vorübergehende Bewegung des Tisches eintreten, die schneller ist als die Grenzansprechgeschwindigkeit der Vorrichtung, die durch die Folgegeschwindigkeit der von der Quelle 31 gelieferten Impulse bestimmt wird, tritt kein bleibender Fehler auf, solange dadurch 0 nicht um mehr als die Hälfte eines Zyklusses des Musters hinter e zu liegen kommt, denn nach dem Aufhören dieser vorübergehenden Bedingung arbeitet die Vorrich tung weiter, bis 0 zu eingeholt hat, ohne dass irgend- welche Impulse verloren gehen. Was geschieht, wenn ¯6 einen halben Zyklus hinter e nacheilt, und wie man sich gegen eine solche Fehlschaltung schützen kann, wird später beschrieben.
Die Vorrichtung arbeitet auch in der vorstehend beschriebenen Weise, wenn irgendein momentanes Versagen von einem der Zähler eintreten sollte, beispielsweise durch das verspätete Auslösen eines Multivibrators. Die Charakteristik der Vorrichtung erlaubt es, den Hauptzähler kurzzeitig anzuhalten, um beispielsweise eine automatische Ablesung vorzunehmen, während der Mess- und Steuerprozess als solcher insgesamt ununterbrochen weiterlaufen kann.
Jeder Impuls in den Zählern stellt einen Zehntel der Tischbewegung dar, die durch eine Periodenlänge des Musters dargestellt wird.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, dass ein unechter, an den Zählern ankommender, von den Photozellen oder selbst von einer lokalen Störquelle ausgehender Impuls nur eine augenblickliche Fehlanzeige der Zähler bewirkt, da, sobald der Impuls aufgehört hat, die Zähler automatisch in ihre echte Phasenlage zu den Zellenausgängen zurückgestellt werden.
Um zu gewährleisten, dass der bei irgendeiner Umkehrung der Bewegungsrichtung des Musters auftretende Impuls Zeit hat, die Vorrichtung 32 zu tätigen und damit jeden Zähler in die andere Zählrichtung umzuschalten, ehe der Impuls den Zählern zugeführt wird, kann eine Verzögerungsstufe 38 notwendig werden, wie sie in Fig. 1 zwischen dem ODER-Tor 36 und den Zählern gestrichelt angedeutet ist.
Wie bereits erwähnt, sind die Schalter CS und SS vorzugsweise elektronische Schalter. Eine vorteilhafte Ausführung eines solchen Schalters - beispiels- weise des Schalters CS1/9 - ist in Fig. 2 dargestellt.
Der zugeordnete Abgriff CT1/9 ist mit der Leitung 25 über zwei einander entgegengesetzte Punkte einer Gleichrichterbrücke 41 verbunden, deren andere beiden einander entgegengesetzten Punkte mit dem Emitter bzw. dem Kollektor eines Schalttransistors 42 verbunden sind. Die Basis des Transistors 42 ist über einen Widerstand 43 mit der Kollektorelektrode eines weiteren Transistors 44 verbunden, die ausserdem über einen Widerstand 45 an den negativen Pol einerSpannungsquelle gelegtist. DerEmitter ist an den positiven Pol der Spannungsquelle gelegt. Die Basis ist mit dem Abgriff eines Widerstandes 46 verbunden, der zwischen an einer Spannungsquelle in Reihe mit einem Widerstand 47 liegt.
Die Augänge der Ziffernstufe 1 und der Ziffernstufe 9 des Zählers 35 sind mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 über die Dioden 48 bzw. 49 verbunden (um eine gegenseitige Beeinflussung der Schalter zu vermeiden). Jede Diode ist so gepolt, dass sie leitet, wenn der Zifferstufenausgang ins Positive ansteigt und damit das Vorliegen dieses Ziffernwertes anzeigt.
Die Brücke leitet für den Fall, dass das Potential des Abgriffes CT1/9 - wie indirekt durch die Ausgangsspannung der Zelle 21 bestimmt - oberhalb oder unterhalb des Potentials der Leitung 25 liegt, das durch die Eingangsvorspannung des Verstärkers 27 bestimmt wird. Wenn der Transistor 42 leitet, nimmt die Leitung 25 über die Brücke das Potential des Abgriffes CT1/9 an, wodurch der Abgriff effektiv zugeschaltet ist, unabhängig vom Vorzeichen der Potentialdifferenz. Wenn der Transistor gesperrt ist, ist der Strompfad zwischen dem Abgriff CT1/9 und der Leitung 25 unterbrochen. Die der Basis des Transistors 42 von dem Zähler 35 über den Transistor 44 zugeführten Potentiale sind so gewählt, dass der Transistor nur leitend ist und das Potential des Abgriffes CTl/9 auf die Leitung 25 gelangt, wenn der Zähler entweder die Ziffern 1 oder 9 hält.
Der Transistor 44 dient zum Modifizieren der Gleich- stromsignale der Ziffernausgänge des Zählers 35 sowohl hinsichtlich der Richtung als auch der Grösse, wodurch gewährleistet wird, dass der Transistor 42 bei diesen Signalen voll geschaltet wird.
Der Ausgang der Ziffernstufe 1 des Zählers 35 ist über eine weitere Diode 481 mit dem Schalter SS1/4, und der Ausgang der Ziffernstufe 9 über eine Diode 491 mit dem Schalter SS6/9 verbunden. Jeder dieser Schalter ist ähnlich dem bereits beschriebenen Schalter CS1/9 aufgebaut.
Von allen anderen Ziffernausgängen des Zählers 35 führen Verbindungen über nicht dargestellte Dioden zu den zugeordneten anderen Schaltern.
Wenn der Zähler von Ziffer zu Ziffer weiterschreitet, erfolgt eine Weiterschaltung zwischen den Abgriffen, wenn die entsprechenden Transistoren leitend werden.
Die Abgriffe werden vorzugsweise mit Hilfe eines Zählers weitergeschaltet, der unabhängig vom Hauptzähler ist, selbst dann, wenn, wie vorstehend beschrieben, der Hauptzähler die Grundmesseinheit in die erforderliche Anzahl von Schritten aufteilt, da der Weiterschaltzähler notwendigerweise phasenstarr zu dem Muster sein muss und daher nicht auf 0 zurückgestellt werden kann, wenn nicht das Muster in seine stets gleiche Ausgangsstellung zurückgestellt ist. Bei einem unabhängigen phasenstarren Zähler kann der Hauptzähler auf 0 zurückgestellt werden, sobald das Muster in irgendeine willkürliche und passend gewählte Stellung gebracht worden ist.
Es ist wünschenswert, dass das optische Muster mit gleichmässiger Intensität beleuchtet wird, da andernfalls die resultierenden Schwankungen der Photozellenausgangssignale entsprechende Schwankungen des Fehlersignals hervorrufen können, die ausreichen können, um die Tore GA und GS in unerwünschter Weise zu öffnen, so dass eine falsche Zahl von Impulsen zu den Zählern gelangt. Um eine ausreichende Konstanz der Lichtintensität zu erzielen, kann eine Schaltungsanordnung nach Fig. 3 verwendet werden. In ihr ist ein weiteres Sinus-Potentiometer vorgesehen, indem das Kosinus-Potentiometer 10 (von dem nur ein Teil dargestellt ist) zusätzlich fünf, entsprechend der Sinusfunktion angeordnete Abgriffe SiT0/5, S1T1/4 usw. erhält.
In gleicher Weise ist das Sinus-Potentiometer 20 mit zusätzlichen sechs, entsprechend der Kosinusfunktion angeordneten Abgriffen C1TO, C1Tl/9 usw. versehen, wodurch ein weiteres Kosinus-Potentiometer geschaffen wird.
Diese zusätzlichen Abgriffe, sind durch Schalter StSO/5, S1S1/4 usw. mit einer Ausgangsleitung 251 bzw. über Schalter Cis0, C1S1/9 usw. mit einer Ausgangsleitung 261 verbunden. Die Schalter entsprechen der in Fig. 2 dargestellten Ausführung, werden durch zusätzliche Steuerorgane in gleicher Weise durch die Ziffernausgänge des Zählers 35 gesteuert und arbeiten wieder über Dioden, um unerwünschte Zwischenverbindungen zwischen den Schaltern zu verhindern. So wird der Ziffernausgang 1 mit dem Ziffernausgang 9 zur Steuerung der Schalter CS1/9 und ClSl/9, und mit dem Ziffernausgang 4 zur Steuerung der Schalter SS1/4 und SlSl/4 verwendet.
Die Leitung 251 wird auf diese Weise in Abhängigkeit von E sin 0- sin , und die Leitung 26t in Abhängigkeit von E. cos 0- cos 0 erregt, wobei E die Amplitude der auf die Potentiometer gegebenen Signale ist, die selbst von der Helligkeit der Lichtquelle abhängt.
Die Leitungen 25l und 26l sind mit den Eingängen einer summierenden Verstärkerstufe 51 verbunden, deren Ausgangsspannung in einem Komparator 52 mit einer vorbestimmten Vergleichsspannung verglichen wird, die über einen verstellbaren Abgriff von einem an eine feste Spannung gelegten Potentiometer 53 abgenommen wird. Die Ausgangsspannung des Komparators, die nach Grösse und Richtung von der Differenz zwischen den beiden ihm zugeführten Spannungen abhängt, wird über einen Regulator 54 zur Steuerung der Helligkeit der das Muster beleuchtenden Lampe 55 verwendet.
Im Betrieb ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 51 proportional E (sin e sin 0 + cos 0 cos 0) = E cos (o--E, wenn, wie es gewöhnlich der Fall sein wird, e unge fähr gleich qj ist. Der Schleifer des Potentiometers 53 ist so justiert, dass der Ausgang des Komparators gleich 0 ist, wenn E den gewünschten, der geforderten Intensität des Lichtes der Lampe 55 entsprechenden Wert hat. Irgendeine Abweichung der Lichtintensität von dem gewünschten Wert erzeugt im Komparator 53 ein Fehlersignal mit entsprechendem Vorzeichen, das den Regulator 54 einschaltet, um die Lampe auf die gewünschte Helligkeit zurückzustellen.
In den bisher beschriebenen Schaltungen wird die Vorrichtung umgeschaltet, sobald 0 gegenüber O um mehr als eine halbe Periode des Wellenmusters nacheilt oder voreilt, d. h., dass dann Impulse subtrahiert anstatt addiert werden oder umgekehrt.
Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass eine solche Umschaltung eintritt, wenn nicht ein Fehler auftritt. Um in einem solchen Falle ein Warnsignal oder eine andere Anzeige zu bewirken, kann die Vorrichtung nach Fig. 1 mit einer in Fig. 4 dargestellten Hilfsvorrichtung versehen werden. Diese Hilfsschaltung berücksichtigt den Umstand, dass solch ein Fehler durch zu viele, beispielsweise mehr als drei, von der Impulsquelle 31 zu den Zählern gelangende aufein anderfolgende Impulse bewirkt wird. Die Ausgangsimpulse des ODER-Tores 36 werden deshalb zusätzlich als Eingangssignale auf einen Hilfszähler 61 gegeben, der als binärer Zweistufenzähler aufgebaut ist. Dieser Stufe wird jeder Impuls der Impulsquelle 31 in der Weise zugeführt, dass er den Zähler auf eine Bezugszahl, im allgemeinen 0, zurückstellt, sobald kein synchroner Impuls vom Tor 36 erscheint.
Das Übertragungssignal von der Ziffer drei zur Ziffer vier der Stufe wird über einen Leiter 62 zu der Anzeigeschaltung geleitet.
Im Betrieb wird der Zähler 61 nur ein Über- tragungssignal entwickeln und dadurch ein Warnsignal abgeben, wenn er einen vierten, aufeinanderfolgenden Impuls vom Tor 36 empfängt. Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn sich di nahe e hält, werden die Tore GA und GS für die von der Impulsquelle 31 kommenden Impulse geschlossen, ehe vier von ihnen passiert sind. Der erste gesperrte Impuls der Quelle, der den Zähler 61 erreicht, ohne dass dort auf dem additiven Eingang ein synchroner Impuls vom Tor 36 erscheint, stellt die Stufe auf 0 zurück. Solange also nicht vier aufeinanderfolgende Impulse zum Zähler gelangen, wi Anzeigevorrichtungen keine Photozellen, sondern elektromagnetische Übertrager sein müssen.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das Messen von Bewegungen von Maschinenwerkzeugen begrenzt, sondern kann vielseitig angewandt werden, beispielsweise bei Messsonden, Druckreglern, Dehnungsmessern usw., wo eine sehr genaue Messung einer Bewegung erforderlich ist.