DE2162278A1

DE2162278A1 - Digitale Auslese- und Anzeigevorrichtung, insbesondere für Kreiselkompasse

Info

Publication number: DE2162278A1
Application number: DE19712162278
Authority: DE
Inventors: Charles Rufus Crozet Va. Wesner (V.St.A.)
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1970-12-15
Filing date: 1971-12-15
Publication date: 1972-07-13
Also published as: IT945440B; JPS5249330B1; US3746843A; FR2118571A5; DE2162278C2; GB1361813A

Description

Patentanwälte

Dipl. Ing. C. Wallach
Dipl. ing. G. Koch

Dr. T. Haibach ₁₅, Dezember 1971

8 Miirxhen 2

Kaufingerstr.8,Tel.24O275 I? 547 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation New York / USA

Digitale Auslese- und Anzeigevorrichtung, insbesondere für

Kreiselltompasse

Die Erfindung bezieht sich auf digitale Auslese- und Anzeigevorrichtungen für Kreiselkompaß-Schritt«Daten und insbesondere auf entfernt angeordnete Auslese- und Anzeigevorrichtungen, die als Kurswiederholersysteme bekannt sind.

Bekannte Kurswiederholersysteme sind analoge Vorrichtungen, bei denen der Anker eines Motors mechanisch über ein Getriebe mit einer Anzeige-Kompaßrose verbunden 1st. Der Steuerkurs in Grad wird durch Ablesen der Ziffer auf der gedrehten Kompaßrose entnommen, die mit einem Steuerstrich ausgerichtet ist, der auf einem stationären Rahmen des Kurswiederholersystems markiert ist. Diese Systeme sind an verschiedenen Teilen eines Schiffes angeordnet, beispielsweise in dem Kartenraum, in den Kapitänsräumen oder auf den Brückenflügeln. Die Steuerkursanzeigen von einem Kreiselkompaß werden elektrisch zu den Kurswiederholersystemen übertragen, die zur Steuerung des Schiffes, zur Karteneintragung eines Kurses oder zur Peilung verwendet werden. Die elektrischen

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Signale sind im allgemeinen entweder Synchro-Ausgärigs oder Schritt-Datenausgänge, die drei Paaren von Feldpolen Xn dem Motor zugeführt werden, Ein an dem Steuer- oder Einstellring des Kreiselkompasses befestigter Geber wslst Bürsten auf, die über Kommutatorsegmente abrollen und Ströme an jedes der drei Polpaare an dem Motor liefern. Dsr Vieleneisenanker des Kurswiederholarmotors ordnet si3h dann zwischen einem Polpaar und dann in der Mitte zwischen diesem Paar und dem nächsten an. Disse schrittweise Bewegung des Ankers dreht die Kompaßrose und folgt somit der Kreiselkompaßanzeige .

Die Schritt-Datenausgänge sind entweder in der Form einer Stromsenkenlogik oder einer Stromquellenlogik und jedsr Schritt entspricht zehn Bogenminuten auf der Kompaßrose. Bei der Stromsenkenlogik erfolgt das Schließen eines Schalters zum Schaltungsnull oder auf eine Spannung mit niedrigem Pegel. Bei der Stromquellenlogik erfolgt das Schließen eines Schalters zu einer positiven Spannung odar einer Spannung mit hohem Pegel. Daraus ergibt sich die Forderung an ein Kurswiederholersystem, dass ©s mit beiden Arten der Stromlogik arbeiten kann.

Eine erfindungsgemäße digitale Auslese- und Anzeigevorrichtung für Kreiselkompaß-Schrittdaten umfaßt Eingangsschaltungseinrichtungen zur Erzeugung von Impulsdatensignalen in Abhängigkeit von Schritt-Datensignalen, die die Steusrkurs-· und Drehrichtungs-Information anzeigen, mit den Eingangsschaltungseinrichtungen verbundene Impulszählereinrichturigen zur Umformung der Impulsdatensignaie in Binärsignale, auf die Binärsignale ansprechende Dekodiereinrichtungen zui Erzeugung von Dezimalsignalen und mit den Dekodiereinrichtungen verbundene Darstellungsvorrichtungen, auf denen Steuerkursgrade, Bruchteile eines Steuerkursgrades und die Dreh-

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richtung auf einer digitalen Auslese- oder Anzeigevorrichtung angezeigt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Form eines Kurswiederholersystems mit adaptiven Eingangsschaltungen auf, die sowohl auf Stromsenken- oder Stromquellen-Logik-Schrittdatensignale ansprechen. Mit den adaptiven Schaltungen verbundene Schmitt-Triggerschaltungen liefern Ausgangsimpulse mit kürzeren Anstiegs- und Abfallzeiten als die übergänge in den Schritt-Datensignalen. Mit den adaptiven Eingangssohaltungen zusammenwirkende Inverter- und Schalterkreise führen die Impulsausgänge von den Schmitt-Triggerschaltungen an Dekodiergatter. Diese Gatter erzeugen ein Ausgangssignal, das mit einer in Segmente unterteilten Darstellung verbunden ist, die zumindest sechs in der Form einer geschlossenen geometrischen Figur angeordnete Elemente aufweist. Nachdem sechs der Elemente aufeinanderfolgend in einer Richtung beleuchtet wurden, wird von diesen Gattern an einem von zwei Ausgangsanschlüssen ein Impuls- Ausgangssignal erzeugt, das über Impulsformerschaltungen an einen Vorwärts-Rückwärts-Zähler geführt wird. Der Vorwärts-Rtickwärts-Zähler erzeugt «In binärkodiertes Dezimal-Ausgangssignal, das die Anzahl der von einem der beiden AusgangsanschlUsse empfangenen Impulse anzeigt.

Ein die Dekodiereinrichtungen bildender binärkodierter Dezimaldekoder formt das Vorwärts-Rüekwärts-Zähler-Ausgangssignal in einen Siebensegment-Ausgang um, der mit einer digitalen Darstellung verbunden 1st, die die Darstellungaeinrichtung bildet und den Steuerkurs in Grad liefert. Jedes Element in der in Segmente unterteilten Darstellung stellt ein Sechstel eines Grades dar, was zehn Bogenminuten entspricht. Daher werden die Minuten eines Grades durch die Stellung des beleuchteten Elementes angezeigt. Weil die Elemente der in Segmente unterteil-

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ten Darstellung In der Form einer geschlossenen geometrischen Figur angeordnet sind und aufeinanderfolgend beleuchtet werden wird die Drehrichtung durch die Uhrzeigersinn- oder Gegenuhrzeigersinn-Richtung um die Figur angezeigt, in der die Elemente beleuchtet werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den UnteransprUchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand &nes in der Zeichnung dargestellten Ausführungabeispiels nooh näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Auslese- und Anzeigevorrichtung dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Auslese- und Anzeigevorrichtung schließt drei parallele adaptive Eingangsschaltungen mit Jeweils drei Eingangsanschlussen 1, 2 und 3 auf. Jede der parallelen adaptiven Eingengsschaltungen 11 empfängt eine Phase der Dreidraht-Kompaß-Schrittdaten. Die Ausgänge der adaptiven Schaltungen 11 werden über parallele Schmitt-Triggerschaltungen 12 und parallele Inverter- und Sohaltereinheiten 13 weitergeleitet. Ein Dekodierergatter 14 empfängt " Ausgangesignale von Jeder der Schaltereinheiten 13 sowie einen Austastimpuls von einem Austastgatter 15· Das Dekodierergatter 14 ist ein Vlerleitungs-/Zehnleitungs-Dekodierer, dessen Ausgang mit einer in Segmente unterteilten Anzeige-Dtratellungsvorrichtung 16 verbunden ist. Eine Vielzahl von Dekodierergattern 17 ißt parallel zu dem Dekodierergatter angeschaltet, wobei die Gatter 17 einen dekodierten Ausgangeimpulse an einem von zwei Ausgangsanschlüesen erzeugen» die jeweils mit Vorwärts- bzw. Rückwärts-Zählung bezeichnet sind. Zwei parallele impulsformende Schaltungen 20 ergeben eine Formung dee dekodierten Ausgangeimpulses vor der Zuführung

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des Impulses an einen Vorwärts-RUokwärtszähler 21, der in Serie zugeführte Impulse an seinem Eingang in ein binärkodiertes Dezimal-Ausgangsslgnal umwandelt. Der Zähler 21 weist drei für einen Vorwärts-Rückwärts-Betrieb in Reihe geschaltete Abschnitte auf. Zwei zwischen den drei Abschnitten des Zählers 21 angeschaltete Rückstellgatter 22 bewirken jeweils die Rückstellung der Abschnitte auf 0 0 0, wenn J 6 0 während der Vorwärtszählung erreicht ist, und auf 3 5 9, wenn 9 9 9 während der Abwärtszählung erreicht ist. Ein binärkodierter Dezimal-(BCD)=Dekodierer 23, der mit dem Zähler 21 verbunden 1st, wandelt die binärkodierten Dezimal-Ausgangssignale in Siebensegmant-Anzeigersignale um. Der BCD-Dekodierer 23 schließt drei Dekodierer 24 ein, die jeweils Siebensegment-Signale an einer Anzahl von Steuerkursanzeigern 25, 26 und 27 liefern, die jeweils Einer, Zehner und Hunderter darstellen.

Eine Testschaltung 28 schließt einen (nicht gezeigten) Impulsgenerator zur Durchführung eines dynamischen Testes der Impulsformungsschaltungen 20, des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 21, des Rückstellgatters 22, des BCD-Dekodierers und der Anzeiger 25* 26 und 27 ein. Diese Testschaltung 28. ermöglicht außerdem die Erzielung einer Ausgangseinstellung der Anzeiger 25, 26 und 27.

Die adaptiven Eingangsschaltungen 11 sind identisch und sind jeweils mit ihren Eingangsanschlüssen 1, 2 und 3 mit einem Anschluß entsprechender Widerstände 30 und 31 bzw. mit der Kathode einer entsprechenden Diode 32 verbunden. Die Anode der Diode 32 und der zweite Anschluß der Widerstände 30 und 31 sind über einen in Reihe geschalteten Widerstand 33 mit einem geraeinsamen Abschluß verbunden, der den Eingangsanschluß der entsprechenden Schmitt-Triggerschaltung 12, einen Anschluß eines Kondensators 34 und die Kathode einer Diode 35 einschließt.Ein Fünf-Volt-Schaltungsnull ist mit der ge-

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raeinsamen Verbindung der Anode der Diode 35 und dem zweiten Anschluß des Kondensators 34 verbunden.

Im Betrieb und bei Verwendung einer Stromsenkenlogik sind die Phasen A, B und C mit dem Anschluß 3 an jeder der adaptiven Schaltungen 11 verbunden. Die Klemmen i der adaptiven Schaltungen 11 sind mit 4- 5 Volt verbunden während die Anschlüsse 2 offenbleiben. Bei Verwendung einer Stromquellenlogik sind die Phasen A, B und C mit den Anschlüssen 2 der adaptiven Schaltungen 11 verbunden und plus 5 Volt ist mit den Anschlüssen 3 verbunden während die Anschlüsse 1 offenbleiben. Der Sehritt-Dateneingang ist üblicherweise entweder ein 35-Volt- oder ein 70-Volt-Pegel, der jeder Phase zugeführt wird und die Eingangslogik weist die in der Tabelle I dargestellte Form auf:

	0	1	Tabelle	3	ι	4	5
	X	X	2				X
A		X		X
B			X	X		X	X
C

Ein X zeigt das Sehließen eines Kontaktes in der entsprechenden Phase an. Die Ziffern 0 bis 5 stellen zehn Bogenmin ten oder l/6°-Sohritte dar. Daher stellen sechs Schritte 1° des Steuerkurses dar.

Die Ausgangssignale der adaptiven Schaltungen 11 sind mit den Triggerschaltungen 12 verbunden, in denen die Übergangszeiten zwischen den Spannungen mit hohem und niedrigem Pegel verringert werden, um kürzere Anstiegs- und Abfallkanten der Impulse zu liefern. Die verbesserten Ausgangsimpulse der Sohmitt-Triggerschaltungen 12 werden den Invertier- und Schaltereinheiten 13 zugeführt. Der Invertler-Abschnitt wird lediglich für Stromsenkenlogik-Eingänge verwendet. Wenn Strom-

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senken-Logikeingänge in dem Sch&lterafosaimitt verwendet werden müssen, werden die Schalter so eingestellt, daß sie Ausgänge von den Inverterschaltungen empfangen. Wenn Stromquellenlogik-Eingänge verwendet werden, empfangen die Sehalter die Ausgänge direkt von den Schmitt-Triggersche.ltungen 12. Die Ausgangsimpulse von den Schaltereinheiten 13 werden in dem Dekodierergatter 1Λ dekodiert, um Ausgangsanzeigen von Steuerkurs änderungen in Sechstel eines Grades zu liefern. Die Auslese-Darstellungsvorrichtung 16 stellt Sechstel eines Grades durch Beleuchtung von einem oder mehreren Elementen einer in sechslE emente unterteilten Auslesevorrichtung dar. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, kann die Derstellungsvorrichtung 16 mehr als sechs Elemente einschließen« Es werden jedoch lediglich sechs Elemente verwendet, die eine geometrische Figur mit geschlossener Schleife bilden. Die Drehrichtung wird etenfalls durch die Auslese- Darstellungsvorrichtung 16 dadurch angezeigt, daß die Elemente entweder im Uhrzeigersinn oder im öegenuhrzeigereinn um die Figur herum beleuchtet werden. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die aufeinanderfolgende Uhrzeigersinn-Beleuchtung der Elemente eine Drehrichtung nach rechts und eine aufeinanderfolgende Gegenuhrzeigersinn-Beleuchtung der Elemente eine Drehrichtung nach links an.

Die Ausgänge der Schalter in den Schaltereinheiten IJ> werden außerdem in die Dekodierergatter 17 eingespeist, die parallel zu dem Dekodierergatter 14 angeschaltet sind. Ein Auegang der Gatter 17 tritt nur nach einem Übergang von dem sechsten bis zum ersten Element oder von dem ersten zu dem sechsten Element in der Auslese-Darstellungsvorrichtung 16 auf. Die zwei AusgangsanschlUsse der Gatter 17 zeigen an, ob die Zählung von dem sechsten bis «um ersten Element (d.h. von A-C auf A In Tabelle I) oder von dem ersten zum sechsten Element (d,h. von A auf A-C in Tabelle I) Übergegangen ist. Wenn die ZKh-

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lung von dem sechsten zum ersten Element übergegangen ist* tritt ein Ausgangsimpuls an dem VorwärtszShlungs-Anschluß der Gatter 17 auf. Wenn die Zählung von dem ersten zum sechsten Element übergegangen war tritt ein Ausgang an dem Abwärtszählungs-Anschluß der Gatter 17 auf,

Die Form des Ausgangsimpulses von den Gattern 17 wird in den Impulsformerschaltungen 20 geformt und der Ausgangsimpuls wird dem ersten Abschnitt der drei Abschnitte des Vorwärts-Rückwärtszählers 21 zugeführt» Der VorwSrts-Rückwärtszähler 21 wandelt an den Eingangsleitungen empfangene serielle Impulse in ein binärkodiertes Dezimalformat um, das dem BGD-Dekodierer 25 zugeführt wird. Die drei Dekodierer 24, die den drei Abschnitten in dem Vorwärts-Rüekwärtszähler 21 entsprechen, wandeln die binärkodierten Dezimal-Signale von dem Vorwärts-RUekwärtszähler 21 in ein Siebensegment-Dezimalformat um. Die Siebensegment-Dezimalsignale werden den Anzeigern 25, 26 und 27 zugeführt, die eine sichtbare Auslese oder Anzeige des Steuerkurses in Grad ausgedrückt liefern .

Wenn die Zählung in den drei Abschnitten des Vorwärts-Rückwärtszählers 21 erreicht hat, stellen die Rückstellgatter 22 die Abschnitte jeweils auf 0 0 0 zurück. Wenn während der Rückwärtezählung jeder Abschnitt 9 9 9 erreicht hat, stellen die Rückstellgatter 22 die drei Abschnitte in dem Vorwärts-RÜckwärts-Zähler 21 auf 3 5 9 zurück.

Die Testschaltung 28 schließt einen (nicht gezeigten) Kippschalter ein, der die Impulsfolgefrequenz steuert, mit der Impulse durch den Impulsgenerator in der Testschaltung erzeugt werden. Die höhere Frequenz liefert Impulse mit einer Frequenz, die 10° pro Sekunde äquivalent ist, und die niedrige Frequenz liefert Impulse mit einer Frequenz, die 1° pro Sekunde entspricht. Der Schalter steuert außerdem die

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Zuführung dieser Impulse entweder an den Aufwärtszählungs- oder den Abwärtszählungs-AusgangsanschluQ der Gatter 17. Während der anfänglichen Einstellung der Darstellungsvorrichtung wird der Kippschalter zum Abgleich der digitalen Auslese mit dem Steuerkurs verwendet.

Der erfindungsgemäß geschaffene vollständig in Festkörperbauweise ausgeführte digitale Kompaßkurswiederholer vermeidet bisher auftretende Probleme, die sich aus der Abnutzung mechanischer Teile in Schrittgeber-Motor und der Kompaßrosenkopplung ergaben. Außerdem fällt das Paralaxenproblem bei der Ablesung der Kompaßrose fort und es ergibt sich ein wirtschaftlicher Ersatz der zur Zeit verwendeten Analogvorrichtungen.

Patentanspruches

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Claims

Patentansprücheι

1*1 Digitale Auslese- und Anzeigevorrichtung, insbesondere für Kreiselkompaß-Schrittdaten, gekennzeichnet durch Eingangsschaltungs-Einrichtungen (11, 12) zur Erzeugung von Impulsdatensignalen in Abhängigkeit von Steuerkurs- und Drehrichtungs-Informationen anzeigenden Schritt-Datensignalen, mit den Eingangsschaltungs-Einrlchtungen ClI, 12} verbundene Impulszähler einrichtungen (21) zur Umformung der Iropulsdatensignale in Binärsignale, auf die Binärsignale ansprechende Dekodiereinrichtungen (23) zur Erzeugung von Dezimalsignalen» und mit den Dekodiereinrichtungen (23) verbundene ' Darstellungevorrichtungen (16, 25, 26, 27), auf denen Grade des Steuerkurses, Bruchteile eines Grades des Steuerkurses und die Drehrichtung in einer digitalen Auslese bzw. Anzeige angezeigt werdenο

2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltungs-Einrichtungen eine adaptive Schaltung (ll) einschließen, die auf Schritt' Datensignale in Stromsenken-Logikform anspricht«

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltungs-Einrichtungen eine adaptive Schaltung (11) einschließen, die auf Schritt-Datensignale in Stromquellen-Logikform anspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsschaltungs-Einrichtungen eine Anzahl von parallel angeschalteten Schmitt-Trigger-Schaltungen (12) zur Formung der Schwingungsform der Schritt-Datensignale einschließen.

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5. Vorrichtung nach einem 6.ev vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulszfihlereinrichtungen Einrichtungen (21) zur Umformung der Impulsdatensignale in binärkodierte Dezimalsignale einschließen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5j> dadurch gekennzeichnet, daß die Irapulszählereinrichtungen (21) eine Anzahl von in Reihe geschalteten Vorwärts-Rückwärts-Zählern mit logischen Gattern zur automatischen Rückstellung der Zähler bei tiberschreiten einer von zwei RUokstell-Schwellwerten in den Zählern einschließen.

7. Vorrichtung nach einem der \^rorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiereinrichtungen '23) auf die binärkodierten Dezimalsignale ansprechende Einrichtungen zur Erzeugung von dezimalen Ausgangssignalen einschließen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An* Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Darste1lungsvorrichtungen (l6, 25* 26, 27) Bruchteile eines Grades des Steuerkurses durch Beleuchtung eines Bruchteils der Elemente in der in Segmente unterteilten Darstellungsvorrichtung anzeigen.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungsvorrichtungen {16, 25, 26, 27) eine in Segmente unterteilte Auslese bzw. Anzeige (16} einschließ en,die in einer geschlossenen geometrischen Figur angeordnete Elemente aufweist» die die Drehrichtung durch die Richtung anzeigt, in der die Elemente der Anzeigevorrichtung (16) aufeinanderfolgend beleuchtet werden.

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