DE2351925A1

DE2351925A1 - Anordnung zum zaehlen von teilchen

Info

Publication number: DE2351925A1
Application number: DE19732351925
Authority: DE
Inventors: Heinz Topolar
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1973-10-16
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1975-04-24

Description

Anordnung zum Zählen von Teilchen

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zählen von Teilchen mit einer Abtastvorrichtung, durch welche die Teilchen geführt sind und die je Teilchen einen elektrischen Impuls erzeugt, und mit einem, den abgetasteten Teilchen entsprechende Impulse aufsummierenden Zähler. Derartige Anordnungen werden z. B. in Maschinen zum Bestücken von Leiterplatten oder zum Bearbeiten von Bauelementen, z. B. Beschneiden und Biegen der Drähte von Widerständen, Kondensatoren und dergleichen, eingesetzt. Als Abtastvorrichtung werden häufig Lichtschranken verwendet. Die mittlere Frequenz der Ausgangsimpulse der Abtastvorrichtung ist im allgemeinen so niedrig, daß elektromechanische Zähler verwendet werden können. Es tritt aber das Problem auf, daß die Teilchen nicht in gleichen zeitlichen Abständen durch die Abtastvorrichtungen laufen, sondern daß unter Umständen zwei Teil-* chen in kurzem zeitlichem Abstand aufeinanderfolgen. Zwar kann die Abtastvorrichtung beide Teilchen noch erfassen, es kann aber der Fall eintreten, daß der elektromechanische Zähler kurz aufeinanderfolgenden Impulse nicht mehr auflösen und zählen kann. Häufig besteht auch der Wunsch, bestehende Maschinen mit Zählern geringen zeitlichen Auflösungsvermögens so umzurüsten, daß das Auflösungsvermögen erhöht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, das zeitliche Auflösungsvermögen von Anordnungen

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der eingangs beschriebenen Art zu verbessern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Zwischenspeicher vorgesehen ist, in dem die Impulse der Abtastvorrichtung zwischengespeichert werden und aus dem sie in zeitlich äquidistanten, vom Summierzähler noch aufzulösenden Abständen abgerufen und dem Summierzähler zugeführt werden. Mit der neuen Anordnung wird aus den statistisch eintreffenden Impulsen, deren zeitliche Abstände sehr kurz sein können, eine Impulsfolge gebildet, deren Impulsfolgefrequenz kleiner oder gleich als die maximale Zählfrequenz des Zählers ist. Selbstverständlich darf die mittlere Rate der von der Abtastvorrichtung gelieferten Impulse nicht größer sein als die, die der Zähler verarbeiten kann.

Als Speicher kann vorzugsweise ein Vorwärts-Rückwärtszähler verwendet, dessem Eingang für die eine Zählrichtung die Impulse von der Abtasteinrichtung und dessem Eingang für Rückwärtszählung Taktimpulse zugeführt werden, wobei die Frequenz der Taktimpulse höchstens gleich der maximalen Zählfrequenz des Zählers sein darf. Diese Taktimpulse werden gleichzeitig dem Summierzähler zugeführt. Es wird also die Anzahl der in den Zwischenspeicher eingegebenen Impulse durch Rückwärtszählen mit äquidistanten Taktimpulsen und deren gleichzeitiges Aufsummieren im Summierzähler bestimmt. Der Vorwärts-Rückwärtszähler soll nicht weiter zurückgezählt werden, als bis zu seinem Ausgangs st and, der im allgemeinen Null ist. Es ist daher an ihm ein Decoder angeschlossen, der das Erreichen des Ausgangsstandes feststellt und über eine Sperreinrichtung die Zufuhr weiterer Taktimpulse zu dem Vorwärts-Rückwärtszähler und dem Summierzähler stoppt. Dem Vorwärts-Rückwärtszähler ist zweckmäßig eine Anordnung vorgeschaltet, die verhindert, daß zwei Impulse gleichzeitig oder kurz hintereinander auf den Eingang für Vorwärtszählung und den für Rückwärtszählung gelangen, indem sie solche Impulspaare entweder unterdrückt oder nur mit einer Zeitdifferenz, die größer als das zeitliche Auflösungsvermögen

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des Vorwärts-Rückwärtszählers ist, zu diesem durchschaltet. Derartige Schaltungsanordnunge'h sind bekannt. ,

Ein Vorwärts-Rückwärtszähler und eine diesem vorgeschaltete Anordnung zur Impulsauflösung können mit einer Anordnung vermieden werden, die sich dadurch auszeichnet, daß der Zwischenspeicher aus zwei Zählern besteht, deren erstem die Impulse der Abtasteinrichtung und deren zweitem Taktimpulse zugeführt sind, die gleichzeitig den Summierzähier über eine Sperrschaltung ansteuern, welche die Impulse sperrt, wenn die Zählerstände gleich sind, und sie durchschaltet, wenn die Zählerstände ungleich sind. Im einfachsten Falle kann der Zwischenspeicher eine bistabile Kippstufe sein, die von den Impulsen der Abtasteinrichtung in den einen und von den Taktimpulsen in den anderen Zustand geschaltet wird. Mit einer solchen Anordnung kann nur der Abstand von zwei kurzzeitig aufeinanderfolgenden Impulsen vergrößert werden.

Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere !Vorteile und Ergänzungen näher "beschrieben und erläutert.

Die Figuren 1 und 2 zeigen zwei Schaltbilder von Ausführungßbeispielen. Mit PT ist ein Phototransistor bezeichnet, der von einer Lichtquelle beleuchtet wird. Zwischen dieser Lichtquelle und dem Phoictransistor PT werden zu zählende Teilchen durchgeführt. Bei federn Teilchen entsteht daher am Kollektor des Phototransistors PT-ein positiver Impuls, der in einem Differenzierglied mit einem Kondensator C1 und einem Widerstand R1 differenziert wird. Die bei der Differentiation entstehenden negativen Impulse werden mittels einer Diode D1 unterdrückt. Die positiven Impulse werden in einem Verstärker mit dem Transistor Ts1 verstärkt und einer bistabilen Kippstufe BK zugeführt, die sich in dem eingezeichneten Schaltzustand befinden möge.

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Ah dem einen Eingang eines Steuer-NAND-Gliedes NS1 liegt somit "1"-Signal. Dieses NAND-Glied steuert ein weiteres NAND-Glied NM1 an, das zusammen mit einem dritten NAND-Glied NM2 einen monostabilen Multivibrator bildet. Die beiden Multivibrator-NAND-Glieder NM1 und NM2 sind über Hochpässe C2, R3 bzw. C3, R2 miteinander verbunden. Zener-Dioden Z1 und Z2 sorgen dafür, daß im Ruhezustand "1"-Signal an einem Eingang des jeweils naohgeschalteten NAND-Gliedes liegt. Da der zweite Eingang des NAND-Gliedes NM2 stets auf "1"-Signal liegt, gibt es "O"-Signal ab, das aber von einer Diode D2 gesperrt wird. Das NAND-Glied NM1 erhält daher von der Zener-Diode Z1 "1*f-Signal. Dieser Zustand ist stabil so lange sich die Kippstufe BK im eingezeichneten Zustand befindet.

Erhält nun die bistabile Kippstufe BK einen negativen Impuls vom Transistor Ts1, so vLrd sie derart umgeschaltet, daß das an ihrem einen Vorbereitungseingang-jstets anliegende "O"-Signal auf den'mit dem NAND-Glied NS1 verbundenen Ausgang geschaltet wird. Das NAND-Glied NS1 gibt daher "1"-Signal ab, an beiden Eingängen des NAND-Gliedes ' NM1 liegt "1"-Signal, es gelangt "O"-Signal auf den einen Eingang des NAND-Gliedes NM2 und damit bleibt das "1"-Signal am Eingang des NAND-Gliedes NM1. Ferner erhält ein Transistor Ts2 über ein Negier-Glied NS2 "1"-Signal. Dieser steuert einerseits über ein Relais RL einen Zähler Z an und andererseits setzt er über einen Kondensator C4 die bistabile Kippstufe BK zurück. Dieses Zurücksetzen bewirkt aber nochnnicht, daß das Ausgangssignal des Steuer NAND-Gliedes NS1 ¹¹O" wird. Dies ist erst dann der Fall, wenn auch sein anderer Eingang "1?-Signal erhält, d. h. wenn der Multivibrator eine volle Schwingung durchgeführt hat.

Es würde der der bistabilen Kippstufe BK zugeführte Impuls praktisch unverzögert auf den Zähler Z gegeben. Danach wird die bistabile Kippstufe BK sofort zurückgesetzt, so daß sie zum Speichern eines zweiten Impulses bereit ist.

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Dieser zweite Impuls kann aber erst dann eine neue Schwingungsperiode des Multivibrators einleiten, wenn die durch die beiden Hochpässe bestimmten Zeitkonstanten abgelaufen sind, d. h. wenn der Multivibrator eine volle Schwingungsperiode ausgeführt hat. Ist diese Periode gleich oder größer als das zeitliche Auflösungsvermögen des Zählers Z, so werden auch zwei kurzzeitig aufeinanderfolgende Impulse von diesem gezählt.

Im Ausführungsbeispiel sind der Multivibrator und dessen Steuerung mit NAND-Gliedern aufgebaut. Selbstverständlich können auch andere logische Schaltungsbausteine verwendet werden.

In der Anordnung nach Figur 2 werden die Impulse der Abtasteinrichtung A einem Zähler Z1 mit den Stufen K1 und K2 zugeführt. Mittels eines Netztransformators Tr und eines Doppelweggleichrichters Gl gewonnene Taktimpulse gelangen über ein als Torschaltung wirkendes ODER-Glied 01 auf den ^% Eingang eines Zählers Z2 mit Kippstufen K3_t K4, K5 und K6. Die Stufen K3 und K4 dienen zur Untersetzung der Eingangsimpulse. Von der Stufe K4 wird über den Transistor T1 und das Relais RL der Summierzähler Z angesteuert. Ein Vergleicher VGL vergleicht die Inhalte der beiden Zähler und sperrt die Zuführ von Summierimpulsen zum Relais RL, wenn die Inhalte gleich sind. Befinden sich z. B. die Zählerstufen in dem gezeichneten Zustand, so wird ein Gatter N4 von der Stufe K6 mit ⁿO"-Signal angesteuert, das wegen der Negierung am Eingang des Gatters N4 als "1"-Signal wirkt. Ein zweites "1"-Signal erhält das Gatter N4 von der Stufe K2. Das Gatter N4 gibt somit "1"-Signal über ein ODER-Glied 02 auf Gatter N1 und N2. Letzteres erhält von Stufe K1 "1?-Signal und am negierenden Eingang von der Stufe K5 "O»-Signal, so daß es auf ein ODER-Gatter 01 "1"-Signal gibt, das seinerseits stets "Ϊ"-Signal abgibt, unabhängig von den Taktimpulsen. Diese sind daher gesperrt·

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Sind die Stufen K1, K2, K5 und K6 umgeschaltet, so geben entsprechend die Gatter N1 und N3 stets "1"-Signal ab und sperren die Taktimpulse. Bei allen anderen Schaltzuständen der Stufen K1, K2, K5 und K6 geben die Gatter N1, N2, N3 und N4 »G»Signal ab, so daß die Taktimpulse über einen Tiefpaß TP auf die Stufe K3 des Zählers Z2 durchgeschaltet werden. Mit der beschriebenen Anordnung können drei Impulse der Abtastvorrichtung zwischengespeichert werden. Sollen mehr Impulse zwischengespeichert werden können, so sind die Zähler Z1 und Z2 um eine entsprechende Anzahl von Stufen zu erweitern.

7 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

α .) Anordnung zum Zählen von Teilchen mit einer Abtastvorrichtung, durch welche die Teilchen geführt sind und die je Teilchen einen elektrischen Impuls erzeugt, und mit einem, den abgetasteten Teilchen entsprechende Impulse aufsummierenden Zähler, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenspeicher (BK) vorgesehen ist, in dem die Impulse der Abtastvorrichtung zwischengespeichert werden und aus dem sie in zeitlich äquidistanten, vom Summierzähler (Z) noch aufzulösenden Abständen abgerufen und dem Summierzähler (Z) zugeführt werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher ein Vor-Rückwärtszähler ist, dessen einem Eingang die Impulse der Abtastvorrichtung und dessen anderem Eingang Taktimpulse, die gleichzeitig dem Summierzähler (Z)'zugeführt sind, über eine Sperrschaltung angesteuert ist, die von einem an den-Vorwärts-Rückwärtszähler angeschlossenen Decoder so lange freigegeben ist, bis ein bestimmter Zählerstand erreicht ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet „· daß der Zwischenspeicher aus zwei Zählern (Z1,Z2) besteht, deren erstem die Impulse der Abtasteinrichtung (A) und deren zweitem (Z2) Taktimpulse zugeführt sind, die gleichzeitig den Summierzähler über eine Sperrschaltung (VGL) ansteuern, welche die Impulse sperrt, wenn die Zählerstände gleich sind, und sie durchschaltet, wenn die Zählerstände ungleich sind.

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4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher eine einen astabilen Multivibrator (NM1, NM2) steuernde bistabile Kippstufe (BK) ist, die von den Impulsen der Abtastvorrichtung (PT) in einen ersten Schaltzustand versetzt wird, in welchem sie den Multivibrator freigibt und die von den Multivibratorimpulsen in den zweiten Schaltzustand rückgesetzt wird, in welchem sie den Multivibrator sperrt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator zwei Koinzidenz-Glieder (NM1, NM2) enthält, von denen der Eingang des einen über einen Hochpaß (C3> R2 bzw. C2, R3) am Ausgang des jeweils anderen liegt und von denen eines (NM1) einen Steuereingang aufweist, dem die Sperr- und Freigabesignale zugeführt sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des Multivibrator-Koindidenz-Gliedes (NM1) an den Ausgang eines von der bistabilen Kippstufe (BK) angesteuerten Steuer-Koinzidenz-Gliedes (NS1) angeschlossen ist, dem über einen Eingang das Steuersignal der bistabilen Kippstufe (BK) und über den anderen Eingang das Ausgangssignal eines.zweiten- MultivibratöiteKoinzidenz-Gliedes (NM2) zugeführt ist.

7· Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an das zweite MultivibüPator-Koinzidenz-Glied (NM2) ein Transistorverstärker angeschlossen ist, der den Summierzähler und den Rücksetzeingang der bistabilen Kippstufe (BK) ansteuert.

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