DE1751629A1 - Geraet zur Umwandlung numerischer Informationsdaten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Umwandlung nummerischer Informationsdaten. Die Erfindung besteht darin, daß ein Flüssigkeitsdruckwandler verwendet wird, in dessen Eingangsteil die Daten in Form von zahlreichen kodierten Drucksignalen einzugeben sind, von denen jedes einen anderen Stellenwert der nummerischen Informationsdaten darstellt und dessen Ausgangsteil das Gesamtvolumen gemessen wird.

Auf dem Gebiet der Flüssigkeitsdruckwandler, zu denen somit der

Gegenstand der Erfindung zu zählen ist, sieht man gewisse Merkmale als besonders vorteilhaft an, darunter die Möglichkeit, daß ein solches Gerät Eingangssignale in beliebiger Aufeinanderfolge empfängt, daß man das Gerät nicht in eine Ausgangsstellung zurückstellen muß, wenn das Signal gelöscht wird, daß die Tätigkeit des Gerüstes beim Ansprechen auf Drucksignale insofern fehlerfrei ist, als die Genauigkeit bei der Größenordnung der Signale keinen kritischen Faktor darstellt, und daß das Gerät sich dazu eignet, Eingangssignale verschiedener Kodierung umzuwandeln. Dabei sind die Druckwandler vom Gesichtspunkt der Konstruktion und der Bedienung her von größter Einfachheit.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, einem Gerät zur Umwandlung nummerischer Informationsdaten, hat ein Gehäuse eine Kammer als Eingangsteil, die ein bemessenes Flüssigkeitsvolumen enthält, und außerdem in der Kammer wirksame Verdrängungskörper, die jeweils einem kodierten Drucksignal zugeordnet sind und darauf so reagieren, daß sie ein Flüssigkeitsvolumen verdrängen, daß dem darzustellenden Stellenwert entspricht. Bei dem Ausführungsbeispiel gibt der Ausgangsteil ein der verdrängten Flüssigkeit entsprechendes Resultat ab, das die eingegebenen nummerischen Informationsdaten kumulativ wiedergibt.

Die erfinderische Idee ist darin zu sehen, daß ein vorbestimmtes Volumen einer Flüssigkeit in Beantwortung einer gegebenen Kombination von digitalen Eingangsdrucksignalen verdrängt wird, so daß das gesamte Flüssigkeitsvolumen, das verdrängt ist, ein analoges Äquivalent zu der Kombination der digitalen Signale wiedergibt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß für jedes digitale Drucksignal ein eigenes, auf Druck ansprechendes Gerät vorgesehen ist, von dem ein Flüssigkeitsvolumen verdrängt wird, das dem Stellenwert entspricht, der von dem Signal repräsentiert wird. Bei einem Binär-Kode beispielsweise sind verschiedene erste Stellenwerte 1, 2, 4, 8 usw. Zur Umwandlung von binären kodierten Drucksignalen in einen äquivalenten Analogwert ist es deshalb notwendig, die erste Verdrängereinheit damit zu betrauen, eine Einheit der Flüssigkeit zu verdrängen, die zweite zwei Einheiten verdrängen zu lassen, die dritte vier Flüssigkeitseinheiten verdrängen zu lassen, die vierte acht Flüssigkeitseinheiten usw. Die Summe der verdrängten Volumina ist dann eine genaue analoge Wiedergabe der binären Eingabewerte.

Das Verdrängen einer Flüssigkeit ist kein komplizierter Vorgang, daher ist ein hervorstechendes Merkmal der Erfindung ihre Einfachheit. Das einzige konstruktive Erfordernis ist ein Gehäuse, worin man ein klein bemessenes Flüssigkeitsvolumen einschließen kann und das eine Vielzahl von Verdrängerkörpern für die Flüssigkeit aufnehmen kann, die auf das Flüssigkeitsvolumen zur Einwirkung kommen. Ferner braucht man ein Ausgangsteil, das das Gesamtvolumen der in Beantwortung einer vorgegebenen Kombination von digitalen Drucksignalen verdrängten Flüssigkeit mißt. Die Einfachheit der Arbeitsweise ergibt sich aus den geringen Erfordernissen an die Konstruktion.

Dank der den Flüssigkeiten innewohnenden Eigenschaften können sie in beliebigen Richtungen verdrängt werden, vorausgesetzt, daß dort Platz geschaffen ist. Daraus ergibt sich eine korrekte Arbeitsweise, bei der keine Rücksicht auf die Reihenfolge der digitalen Drucksignale, die aufgenommen werden, genommen werden muß. Die Eigenschaft der Inkompressibilität der Flüssigkeiten hat zur Folge, daß verdrängte Flüssigkeit in Augenblicksschnelle zum Ausgang gelangt, was zur Folge hat, daß die Antwort auf Eingangssignale sehr schnell erfolgt.

Digitale Drucksignale können von jeder vertretbaren Größe sein, vorausgesetzt, daß die Größe ausreicht, den Verdrängerkörper um den vollen Betrag entsprechend der zu verdrängenden

Flüssigkeit zu verstellen. Daher ist die Größenordnung der Drucksignale kein Faktor, der ins Gewicht fällt.

Aus der Beschreibung wird man erkennen, daß die Durchführung der Rückstellung gemäß der Erfindung sich als automatische Rückstellung geradezu darbietet. Eine besondere Methode, die Rückstellung zu erreichen, ist, durch Aufrechterhaltung eines Restdruckes, der kontinuierlich bestrebt ist, das bemessene Flüssigkeitsvolumen in seine Ausgangsstellung zurückzubringen. Die automatische Rückstellung ist von besonderer Bedeutung dort, wo schnelle aufeinanderfolgende Ablesungen notwendig sind, beispielsweise bei Abtastvorgängen.

Schließlich kann man ein Gerät nach der Erfindung zum Umwandeln von Drucksignalen in verschiedenen Koden auf einfache Weise dadurch anpassen, daß man die Volumenbemessung jedes Verdrängerkörpers so bestimmt, daß die Stellenwerte eines speziellen Kode richtig wiedergegeben werden. Aus einer Vielzahl von möglichen Ausführungsformen werden zwei Ausführungsbeispiele im folgenden erläutert. In der Zeichnung sind:

Fig. 1, 2 und 3 drei verschiedene Ausführungsformen, von vorne gesehen und

Fig. 4 eine Einzelheit aus Fig. 1.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält der Sockel 11 einen Kanal 12, an den dichtend zylindrische Gehäuse 13 - 16 angeschlossen sind. Der Sockel 11 und die zylindrischen Gehäuse 13 - 16 schließen zusammen die Kammern 21 - 24 ab, die sämtlich mit dem Kanal 12 verbunden sind. Der Kanal 12 steht noch mit einer fünften Kammer 25 in Verbindung, die von einem zylindrischen Gehäuse 17 und einem darauf gleitenden zylindrischen Teil 18 mit einem Kolben 35 abgeschlossen ist, der mittels einer Stange 36 an dem gleitenden Gehäuse 18 befestigt ist. Der Kanal 12 und die Kammern 21 - 25 sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, beispielsweise mit Wasser.

Jedes der zylindrischen Gehäuse 13 - 16 hat eine Öffnung, in die Rohre 41 - 44 eingefügt sind, durch die die Verbindung mit dem kodierten Eingangsdrucksignal hergestellt wird. Jede der Kammern 21- 24 enthält einen Kolben 31 - 34, von denen jeder alle Flüssigkeit in seiner zugeordneten Kammer unter Einwirkung eines kodierten Eingangsdrucksignals verbringen kann. In seinen beiden äußersten Stellungen setzt sich der Kolben 34 auf die Ventilsitze 26 und 27 auf. Ähnliche Ventilsitze gibt es auch für die anderen Kolben.

In einem Schauglas wird die Ausgangsgröße sichtbar, die von Anzeigern 38 (Fig. 4) auf dem zylindrischen Gehäuse 18 ablesbar ist. Dort sieht man auch, daß man mehrere Skalen mit Anzeigen verwenden kann, von denen man jeweils eine durch Drehen des zylindrischen Gehäuses 18 bis zu ihrem Auftauchen in dem Schauglas 37 ablesen kann.

Es sei unterstellt, daß bei der Durchführung eines Arbeitsvorganges die verschiedenen kodierten Eingangsdrucksignale eine ausreichende Größe haben, um das gesamte bemessene eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen in der jeweils zugeordneten Kammer zu verdrängen. Beim Eingang eines Eingangsdrucksignales oder mehrerer Eingangsdrucksignale aus den Einlaßrohren 41 - 44 verdrängen die Kolben 31 - 34, von dem Eingangssignal betätigt, ein Flüssigkeitsvolumen, das durch den Kanal 12 in die Ausgangskammer 25 gelangt. Da alle Kammern 21 - 24 mit der Ausgangskammer 25 durch den Kanal 12 in Verbindung stehen, ergibt sich, daß die Flüssigkeitsvolumina, die von den Eingangsdrucksignalen verdrängt worden sind, sich in der Ausgangskammer 25 vereinigen. Dieses gesamte verdrängte Flüssigkeitsvolumen verstellt den Kolben 35 und das Zylindergehäuse 18 so, daß in dem Schauglas 37 eine Ausgangsanzeige erscheint.

Hat man die Größe der Gehäuse 13 - 16 so gewählt, daß die Kammern 21 - 24 dem Volumen nach das gewünschte Verhältnis untereinander haben, dann ergibt sich, daß ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen von einer gegebenen Kombination von Eingangsdrucksignalen verdrängt wird. Ist das Verhältnis der Volumina der Kammer 8 : 4 : 2 : 1 , wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, dann können die Eingangsdrucksignale binär kodiert sein und die von ihnen verdrängte Flüssigkeitsmenge stellt das analoge Äquivalent des binär kodierten Einganges dar.

Das Gerät enthält so viel Flüssigkeit, daß das Volumen der Ausgangskammer 25 das Volumen sämtlicher anderer Kammern übersteigt. Hierdurch stellt sich zwischen der Ausgangskammer 25 und den Kammern 21 - 24 ein Flüssigkeits-Restdruck ein, und nach Löschung des Eingangssignales kehren die Systeme von selbst in die Ausgangs- oder Null-Stellung zurück.

Nach Fig. 2 enthält der Sockel 11 einen Kanal 112. Dichtend daran angeschlossen sind Zylinder 113 - 116 mit Kammern 121 - 124. Standrohre 151 - 154 sind innerhalb der Zylinder so befestigt, daß der Kanal 112 mit den Eingangskammern 121 - 124 in Verbindung steht.

Das Zylindergehäuse 113 enthält einen Kolben 131 mit einem oberen Ventilverschlußstück 161, einer Stange 171 und einem unteren Ventilverschlußstück 181. Die beiden Ventilverschlußstücke 161 und 181 sind so angeordnet, daß sie wahlweise in das Stanzrohr 151 eingreifen, je nachdem, ob der Kolben 131 in seiner äußeren Stellung oben oder unten steht. Dabei wird jeweils die Verbindung zwischen der Kammer 121 und dem Kanal 112 unterbrochen. Ähnliche Kolben 132 - 134, obere Ventilverschlußstücke 162 - 164, Stangen 172 - 174 und untere Verschlußstücke 182 - 184 haben auch die Kolben 132 - 134. Die Verbindung zwischen einer Quelle von kodierten Eingangsdrucksignalen und der Oberseite der Kolben 131 - 134 geschieht durch Einlaßrohre 141 - 144 und durch Öffnungen in den Zylindergehäusen 113 - 116.

Mit dem Kanal 112 steht noch eine Eingangskammer 125 in Verbindung, die von einem zylindrischen Gehäuse 117 und einem Kolben 135 umschlossen wird. An dem Kolben 135 ist eine Skala 136 befestigt, auf der Anzeiger 138 zu sehen sind. Ein Schauglas 137 in dem Zylindergehäuse 117 läßt den Anzeiger erkennen, der den Ausgangswert darstellt.

Teilt man dem Zylindergehäuse 113 ein kodiertes Eingangsdrucksignal mit, dann wird die obere Seite des Kolbens 131 mit Druck beaufschlagt, er bewegt sich nach unten und verdrängt Flüssigkeit aus der Kammer 121 solange, bis das obere Ventilverschlußstück in das Standrohr 171 eingreift. Ein Flüssigkeitsvolumen wird in die Ausgangskammer 125 verdrängt, betätigt dort den Kolben 137 mit der Skala 136 und läßt die Ablesung des Wertes des Ausgangs in dem Schauglas 137 zu. Ein Restdruck, wie er auch bezüglich Fig. 1 erwähnt wurde, verursacht nach dem Löschen des Eingangsdrucksignals die Rückkehr der Flüssigkeit in die Kammer 121, solange, bis das untere Ventilverschlußstück 181 in das Standrohr 171 eingreift, wodurch die Kammer 121 von weiterem Zustrom der Flüssigkeit abgesperrt wird.

Die Flüssigkeitsmenge, die die Kolben 131 - 134 aus der Kammer 121 - 124 verdrängen können, richtet sich nach der Größe der Kolben und nach dem Hub, den sie durchlaufen. Der Hub, den ein Kolben durchläuft, ist eine Funktion der Länge des zugeordneten Standrohres. Ist die Größe der Kolben 131 - 134 gleich und die Länge jeweils des Standrohres 151 - 154 so gewählt, daß das gewünschte Verhältnis der Hübe besteht, die die Kolben 134 machen können, dann ergibt sich, daß ein vorbestimmtes Flüssigkeitsvolumen bei jeder Kombination von kodierten Drucksignalen verdrängt wird. Beträgt dieses Verhältnis

8 : 4 : 2 : 1, dann können die Eingangsdrucksignale wiederum binär kodiert werden und die Menge der auf eine gegebene Kombination von Signalen verdrängten Flüssigkeit stellt das analoge Äquivalent zu dem binär kodierten Eingang dar.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 hat im Prinzip die gleiche Funktion, jedoch wird die Menge der verdrängten Flüssigkeit dadurch geregelt, daß die Größe der verschiedenen Membranen variiert wird, der Hub, den sie durchlaufen, aber genau der gleiche ist. Der zylinderförmige Sockel 211 enthält eine Anzahl von Kanälen, die untereinander in Verbindung stehen. Dazu enthält das sockelartige Gehäuse 211 Membranen 231 - 234, die mit ihm zusammen die Kammern 221 - 224 einschließen. Kanäle 212 - 214 verbinden die Kammern 221 - 224 miteinander und erlauben die Weiterleitung der verdrängten Flüssigkeit. Die Verbindung zwischen einer Quelle von kodierten Drucksignalen und der Außenfläche der Membranen 231 - 234 geschieht durch Einlaßrohre 241 - 244 und durch Öffnungen in dem Sockel 211.

Die Membrane 231 trägt einen Anschlag 215 zur Verhinderung der Überschreitung der Rückstellbewegung sowie einen Anschlag 216, der den Vorwärtshub bestimmt. Auch die anderen Membranen 232 - 234 sind mit entsprechenden Anschlägen versehen.

Der Kanal 213 ist an eine Ausgangsdruckkammer 225 angeschlossen, die von dem Sockel 211 und einer Abwälzmembran 235 umschlossen ist. Entsprechend den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind auch die Kammern 221 - 225 und die Kanäle 212 - 214 mit einer Arbeitsflüssigkeit gefüllt.

In der Abwälzmembran 235 ist die Ableseskala 236 befestigt, auf der die Anzeiger 238 angebracht sind. An dem Sockel 211 und an der Skala 236 stützt sich eine Druckfeder 239 ab, die eine Kraft zur Unterstützung der Anzeigetätigkeit abgibt. Bewegt sich die Skala 236 aufwärts oder abwärts, dann werden die Anzeiger 238 in dem Schauglas 237 sichtbar.

Wie bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist es erforderlich, die Volumina, die von den Membranen 213 - 234 bei Beaufschlagung durch die kodierten Eingangsdrucksignale verdrängt werden, zueinander in Beziehung zu setzen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 geschieht das so, daß die Hübe, die die verschiedenen Membranen durchlaufen, gleichgehalten werden, und daß ihre wirksame Oberfläche unterschiedlich bemessen wird. Das Flüssigkeitsvolumen, das jeweils von einer Membran verdrängt wird, ist gleich ihrer wirksamen Oberfläche mal dem Hub, den sie durchläuft, und der für alle Membranen gleich ist. Daher ist das Verhältnis der Volumina, die verdrängt werden, das gleiche wie das der Oberflächengröße der Membranen. Haben die Flächengrößen untereinander das Verhältnis 8 : 4 : 2 : 1, dann kann man mit dem Gerät binär kodierte Eingangsdrucksignale in einen singulären Analogausgang umwandeln.

Zwar beruht die erfinderische Idee in dem Verhältnis verdrängter Flüssigkeitsvolumina, doch sind auch andere Geräte, ist denen Flüssigkeiten verdrängt werden, dazu geeignet, zur Durchführung des erfinderischen Gedankens verwendet zu werden. Zum Beispiel wurde oben vorgeschlagen, daß Kolben gleicher Größe, jedoch von verschiedenem Hub, Verwendung finden oder Membranen gleichen Hubes, aber verschiedener Größe. Man kann Größe und Hub der Verdrängerelemente auf viele verschiedene Weisen umwandeln, um zu den gewünschten Volumen zu gelangen.

Claims (11)

1) Gerät zur Umwandlung numerischer Informationsdaten, gekennzeichnet durch einen Flüssigkeitsdruckwandler, in dessen Eingangsteil (21 - 24, 121 - 124, 221 - 224) die Daten in Form von zahlreichen kodierten Drucksignalen einzugeben sind, von denen jedes einen anderen Stellenwert der numerischen Informationsdaten darstellt und in dessen Ausgangsteil (25, 125, 225) das Gesamtvolumen gemessen wird.

2) Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (13 - 16, 113 - 116, 211) mit einer Kammer (21 - 24, 121 - 124, 221 - 224), die ein bemessenes Flüssigkeitsvolumen enthält, durch in der Kammer wirksame Verdrängungskörper (31 - 34, 131 - 134, 231 - 234), die jeweils einem kodierten Drucksignal zugeordnet sind und darauf so reagieren, daß sie ein Flüssigkeitsvolumen verdrängen, das dem darzustellenden Stellenwert entspricht und dadurch, daß der Ausgangsteil (25, 125, 225) ein der verdrängten Flüssigkeit entsprechendes Resultat abgibt, das die eingegebenen nummerischen Informationsdaten kumulativ wiedergibt.

3) Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper (31 - 34, 131 - 134, 231 - 234) mit Druck beaufschlagt sich abgedichtet in der Kammer (13 - 16, 113 - 116, 213 - 216) bewegt und eine so vorbemessene wirksame Fläche und einen so vorbemessenen Hubbereich hat, daß das auf Grund des Drucksignals verdrängte Flüssigkeitsvolumen dem auf dieses Drucksignal wiedergegebenen Stellenwert entspricht.

4) Gerät nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zahlreiche Verdrängerkörper (231 - 234) angeordnet sind, die über die gleiche Hublänge verstellbar sind und deren mit Druck beaufschlagte Flächen den jeweiligen Stellenwert der nummerischen Informationsdaten wiedergeben.

5) Gerät nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß zahlreiche Verdrängerkörper (31 - 34, 131 - 134) gleiche Druckbeaufschlagungsflächen haben und daß ihre Hubbereiche jeweils dem Stellenwert entsprechen, der auf das zugeordnete Drucksignal hin dargestellt wird,

6) Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper eine Membran (231 - 234) ist.

7) Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkörper ein Kolben (31 - 34, 131 - 134) ist.

8) Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsteil (25, 125, 225) mit einem Anzeigegerät (36, 136, 236) ausgebildet ist, in dem dem Auge sichtbar das Flüssigkeitsgesamtvolumen angezeigt wird, das von den Verdrängerkörpern (31 - 34, 131 - 134, 231 - 234) auf das kodierte Drucksignal verdrängt wird.

9) Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsteil zum Anschließen eines Regelgerätes eingerichtet ist, das von dem Ausgangsteil her betätigt wird.

10) Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Rückstellelement, eine Rückstellfeder (239) oder dergleichen zum selbsttätigen Rückführen der Flüssigkeit in die Ausgangsstellung nach dem Löschen des kodierten Eingangssignals.

11) Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Vielzahl von Skalen an dem verstellbaren Teil (18) der Ablesevorrichtung eine Auswahl von Anzeigern (38) für das Ausgangssignal möglich ist.