DE2547885C3 - Elektronischer Zähler - Google Patents
Elektronischer ZählerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektronischen Vor/ Rückwärtszähler für digitale elektrische Längen- oder
Winkelmeßsysteme mit einem Richtungsdiskriminator und einer Zählstufe.
Zähler der vorgenannten Art werden in der Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik eingesetzt, um die in
Form von impulsen bzw. Impulsfolgen vorliegenden Meßwerte zu erfassen.
Zur Steuerung derartiger Zählschällungen ist es bereits bekannt zwei zueinander phasertversetzie
Impulsfolgen über eine RichlUngsdiskrimiriatorschaU
tühg auszuwerten. Außer dem Richluiigsdiskriminator
Und der Zählschaitung ist üblicherweise noch eine sog,
Vorzeichenslufe vorgesehen. Diese dient zum Setzen
des Vorzeichens und zum Tauschen der Zählrichtung. Der Richtungsdiskriminator leitet aus den beiden
zueinander phasenversetzten Signalen die Zählrichtung
ab. Bekannte Richtungsdiskriminatoren enthalten Differenzierstufen
oder monostabile Multivibratoren, bistabile Multivibratoren und logische Verknüpfungsglieder.
Eine bestimmte Bewegungsrichtung wird dabei dadurch festgestellt, daß den Gattern in bestimmter Zuordnung
die am Eingang anstehenden Impulsfolgen sowie deren
to zeitliche Änderung zugeführt sind. Die Vorzeichenstufe im Zähler besteht üblicherweise aus einem bistabilen
Multivibrator und logischen Verknüpfungsgliedern.
Bekannte elektronische Vor-ZRückwärtszähler benötigen also eine Vielzahl elektronischer Bauelemente.
Dies ergibt einen großen Schaltungs-, Bestückungs- und
Platzaufwand. Neben integrierten Schallungen sind für die vorgenannten Differenzierstufen bzw. monostabilen
Multivibratoren auch noch diskrete Bauelemente (Kondensatoren und Widerslände) notwendig.
Bei elektronischen Zählern mit einer Schaltung zur Änderung der Zählrichtung, einer Schaltung zur
Erzeugung von Fehlersignalen, der Möglichkeit zum Setzen des Zählers, der Möglichkeit /um Start-Stop-Betrieb,
einer Vervielfachungsschaltung, mittels der die vom Meßsystem erzeugten Signale einfach, doppelt
oder vierfach ausgewertet werden, erhöht sich der Schaltungsaufwand noch beträchtlich.
Aus der US-PS 38 64 551 ist ein elektronischer Zähler
für eine Meßeinrichmng bekannt, die Blutpartikel zählen soll. Dieser Zähler weist eine Korrekturschaltung
auf, die über einen ROM verfügt, der Korrekturwerte speichert und über eine Kontrolleinrichtung den
Zählwerten zuordnet.
Diese Art von Zähleinrichtungen ist jedoch nicht zur Lagebestimmung zweier relativ zueinander beweglicher
Teile geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei Vor-ZRückwäriszählern
der eingangs genannten Art mit besonders einfachen Mitteln die vorgenannten Nachteile zu
■to beheben und einen elektronischen Vor-ZRückwärtszähler
zu schaffen, der nur wenig elektrische Bausteine
besitzt und sich durch eine besonax.. kleine, kompakte
Bauform auszeichnet. Außerdem soll dieser Vor/Rückwärlszähler fertigungstechnisch einfach und preiswert
herstellbar sein, eine hohe Zählfrequenz ermöglichen und dabei störsicher arbeiten. Die Erfindung löst die
gestellte Aufgabe >. irch die in den Patentansprüchen
gekennzeichneten Maßnahmen.
In der Zeichnung sind schemaiisch Ausführungsbei
spiele der Erfindung dargestellt.
Fs zeigt
Fs zeigt
Fig. 1 einen Zähler nach der Erfindung.
F 1 g. 2 ein Impulsdiagramm /u F 1 g. I.
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bei inkrementalen Längen- und Winkelmeßsystcmcn
werden Impulse, deren Anzahl ein Maß für die lineare Verschiebung oder den Drehwinkel darstellt, mittels
eines elektronischen Vor /Rückwärtszählers gezählt. Der Meßwert wird dabei in Ziffern angezeigt.
f>0 Die F i g. I zeigt einen Zähler nach der Erfindung, der
von zwei von einem Meßwertgeber erzeugten, zueinander phasenversetzten Rechtecksignalcn .S"i und S>
angesteuert wird, Als Richliingsdiskriminalor ist bei
diesem Zähler erfindungsgemäß ein Festwertspeicher F
f>5 eingesetzt. Festwertspeicher sind bekannte elektroni'
sehe Bausteine, bei denen die Information z. B, bei der Herstellung fest einprogrammiert wird. Ein Festwert·
speicher hai also in jeder Adresse ein feste Dalenmusler
gespeichert, das sich nicht ohne weiteres ändern läßt.
Derartige Festwertspeicher sind als ROM-Bausteine (Read Only Memory) oder PROM-Bausteine (Programmable
Read Only Memory) bekanntgeworden. Der Festwertspeicher F ist so programmiert, daß den
auftretenden Signalkombinationen an den Adresseingängen die verlangten Ausgangszustände zugeordnet
sind. Als Festwertspeicher kann beim Zähler nach der Erfindung ein handelsübliche) elektrisch oder maskenprogrammierbarer
Festwertspeicher (ROM, PROM) eingesetzt werden.
An zwei Adreßeingänge Aa und A2 des Festwertspeichers
Fsind die zueinander phasenversetzten Rechtecksignale S1/S2 angelegt. Zur Erkennung der Signalsprünge
sind zu jedem der Signa'e SiASi auch noch zeitlich
verzögerte Signale Si'ASb' an den Adreßeingängen A]
und A] angelegt. Die zeitliche Versetzung erfolgt bei
asynchroner Anwendung durch eine Verzögerung, bei synchroner getakteter Anwendung durch Versetzung
der Eingangssignale SiAS-? um eine Taktbreite mittels
bistabilem Multivibrator (z. B. Flip-Flop, Schieberegister). Mit V1 und V2 sind in F i g. 1 Verzcgerungsstufen
bezeichnet Über den Adreßeingang Aa kann in F i g. 1
von der Bedienungsperson eine Änderung der Zählrichtung herbeigeführt werden. Dies wird durch ein Signal /
am Adreßeingang At bewirkt.
Am Adreßeingang A0 und A2 des Festwertspeichers F
liegen, wie aus F i g. 2 hervorgeht, zwei um 90° zueinander phasenversetzte Rechtecksignale S]ZS2 an.
Bei Vorwärtsbewegung des zu messenden Objektes ist das Signal Si dem Signal S2 voreilend, bei Rückwärtsbewegung
ist das Signal Si dem Signal S; nacheilend. Der
Festwertspeicher F. der erfindungsgemäß den Richtungsdiskriminator
verkörpert, ist so programmiert, daß bei Vorwärtsbewegung am Ausgang On. O] und O2
»Vorwärlsimpulse« Jv. bei Rückwärtsbewegung am Ausgang Oj, O4 und (Λ »Rückwärtsimpulse« Jk
auftreten. Die Impulse Iv gelangen über den »Vorwärtscingang«
£Ί. die Impulse Jr über den »Rückwärtseingarig«
Fr an die Zählstufe Z Die Zählstufe Z bewirkt
eine Zählung der Impulse /v//h und Anzeige des
Meßergebnisses. Die vorbeschriebenen Zuordnungen sind im Ausfuhrungsbeispiel bei einem logischen
O-Signal / am Adreßeingang Ai erfüllt. Der Festwertspeicher
Fist sti programmiert, daß beim Wechsel von
logisch O auf logisch 1 am Adreßeingang 44 diese
Zuordnungen umgekehrt werden. Ip diesem Falle entstehen bei voreilendem Signal Si »Rückwärtsimpulse«
Ir. bei nacheilendem Signal Si entstehen »Vorwärtsimpulse«
J\ am entsprechenden Ausgang des Festwertspeichers F
F'ine zeitliche Änderung der Eingangssignale S]IS2
b/w. der Signalsprung wird durch unterschiedliche logische Pegel zwischen dem direkten, am Adreßeir,-gang
An und A2 anstehenden Signal S1/S2 und dem hierzu
zeitlich versetzten, .im Adreßeingang A] und /I1
anstehenden Signal .SV/S?' erkannt. Bei einem Sprung
im Signal .SVS? von logisch O nach logisch I liegt am
d'rekten Adreßeingang AnZA2 eine logische 1 und am
Adreßeingang 4iM|Cine logischeOan. Nach Ablauf der
durch die Ver/ögeriingsstufen V, und V2 vorgegebenen
Verz.ogerungszcit ι haben die Signale S\/S\' bzw, Si/Si
wieder gleiche logische Pegel, im vorbeschriebenen Fall den Pegel logisch I. Eine fehlerhafte Eingangsbedingung
der Signale Si, Si', S2, S2 wäre dann gegeben, wenn
sich die Vcrzögerungszeiten überschneiden, Dies könnte bei zu geringem Phasenversatz der Signale S\/S2
auftreten. Der Festwertspeicher F dient aber erfindungsgemäß
auch zur Fehlerkontrolle. Er ist so programmiert, daß bei fehlerhaften Eingangsbedingungen
der Signale Si, S1', S2, S3' an seinem Ausgang O1 ein
Fehlersignal auftritt, das in nicht gezeigter Weise eine Warneinrichtung betätigt.
Der Festwertspeicher F dient nach einem weiteren Merkmal der Erfindung auch zur Vielfachauswertung,
bei der die z. B. von einem inkrementalen Meßsystem
gelieferten, um 90° phasen verschobenen Rechtecksignale
S|/S2 einfach, doppelt oder vierfach ausgewertet werden. Der Festwertspeicher Fist dabei so programmiert,
daß an seinen Ausgängen Oa, O\, O2 bzw. O,, £>_■,
Ο, die jeweils gewünschte Impulsvervielfachung (1 fach,
2fach oder 4fach) bewirkt ist. In Fig. 1 beispielsweise
erfolgt am Ausgang O2 eine 4fach-Auswertung, bei der
bekanntlich sämtliche Signalsprünge der Rechtecksignale S1/S2 gezählt werden. Die Einstellung der jeweils
gewünschten Auswertung kann durch entsprechendes Anlegen einer Drahtbrücke D zwischen den Ausgängen
Oa. O]. O2 bzw. Οι. Q). Os und den Eingängen Ev und Er
derZ.ählstufe ^eingestellt werden.
Der Festwertspeicher F kann — L.-i der Ar.wendungsfall
dies erfordert — so programmie.t sein, daß dieser auch eine Steuerung z. B. der Zählerfunktionen
»Setzen des Zählervorzeichens«, »Start-Stop-Betrieb«
usw. bewirkt. Die Programmierung des Festwertspeichers F : ..-folgt generell so. daß den auftretenden
Signalkombinationen an den Adreßeingängen (z. B. Au.
A], A2. Ai. Aa in F i g. 1) die erforderlichen Ausgangszu-
JO stände, die durch entsprechendes Programmieren der Speicherplätze festgelegt sind, zugeordnet werden. Bei
Eingangskombinationen, die nicht auftreten dürfen, sind
in die entsprechenden Speicherplätze der Baueinheit F Informationen für Fehler eingeschrieben.
Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausbaustufe eines Zählers nach der Erfindung. Der Festwertspeicher Fist
hierbei nicht nur Richtungsdiskriminator, sondern er verkörpert auch die Vorzeichenstufe, wie sie bei
Zählern üblich ist. Der Festwertspeicher Fist dabei so programmiert, daß eine vorzeichenrichtige Zählwuse
ermöglicht ist. Zur Verwirklichung der Vorzeichenstufe sind noch ein bistabiler Multivibrator M sowie zwei
UND-Oatter C]IG2 vorgesehen. An die Eingänge der
UND-Gatter G]IG2 ist der Ausgang .4 der Zählstufe Z
4r> gelegt. Am Ausgang A tritt nur dann eine Änderung des
Signalpegels auf. wenn alle Dekaden der Zählstufe Z »Null« durchlaufen. An die anderen Eingänge der
UND-Gatter G1IG2 ist der Ausgang Ob und Oi des
Festwertspeichers F gelegt. Am Ausgang O6 treten »Vorwärtsimpulse«, am Ausgang Oi »Rückwärtsimpulse«
auf. die nur von der Bewegungsrichtung des zu messenden Objektes abhängig sind. Dies ist durch eine
entsprechende Programmierung des Festwertspeichers Fmöglich. Der Ausgang K des bistabilen Multivibrators
M, über Jin die Vorzeicheninformation erfolgt, ist an
den Eingang Aa des Festwertspeichers F gelegt.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, oe· einem
elektronischen Vor-ZRückwärtszähler Festwertspeicher
(ROM, PROM) anzuwenden, ergeben sich folgende wesentliche Vorteile:
1. wenig eleiüronische Bausteine,
2. kleine, kompakte Bauform, die eine vielseitige Anwendungsmöglichkeit gestattet,
3. fertigungstechnisch einfache und preiswerte Herstellung des Zählers möglich,
4. geringe Störanfälligkeit,
5. hohe Zählfreäuenz.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern es sind im Rahmen der Erfindung selbstversländlich auch Abwandlungen
denkbar. So ist es z. B. möglich, Festwertspeicher mit einer vom Ausführungsbcispiel abweichenden, größeren
Anzahl von Adreßeingängen und Speieheraiisgängen vorzusehen, um noch mehr Zählcrfunktionen über
diesen steuern zu können.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Elektronischer Vor-ZRückwärtszähler für digitale
elektrische Längen- oder Winkelmeßsysieme, mit einem Richtungsdiskriminator und einer Zählstufe,
dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungsdiskriminator aus wenigstens einem an
sich bekannten Festwertspeicher (F), beispielsweise einem ROM- oder PROM-Baustein, gebildet ist, an
dessen Eingänge (Ao bzw. A2) die vom Meßsystem
erzeugten, zueinander phasenversetzten digitalen Signale (S\ISi) gelegt sind, und daß ferner dem
Festwertspeicher (F) eine Baueinheit (V\l V2) zugeordnet
ist, und daß diese Baueinheit (W V2)
zusätzliche Signale (S]1ZS2') erzeugt, die zu den
direkt vom Meßsystem erzeugten Signalen (S1/S2) jeweils geringfügig phasenversetzt und an weitere
Eingänge (A\ bzw. A3) des Festwertspeichers (F) gelegt sind.
2. Elektronischer Vor-ZRückwärtszähler nach
Anspruch 1. .ladurch gekennzeichnet, daß aus den vorn Meßsystcrn erzeugten, zueinander phasenversetzten
digitalen Signalen (SiZS2) mittels Verzögerungsslufen
(V\IV2) weitere Signale (Si1ZS2') abgeleitet
sind.
3. Elektronischer Vor-/Rückwärtszähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den
vom Meßsystem erzeugten, zueinander phasenversetzten digitalen Signalen mittels eines bistabilen
Multivibrators weitere Signale abgeleitet sind, deren zeitliche Versetzung zu den direkt vom Meßsystem
erzeugten Sig ^a'en vorzugsweise eine Taktimpulsbreite
beträgt.
4. Elektronischer Vor-/Rüc(cwärtszähler nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festwertspeicher (F) zusätzlich tue Funktion einer
an sich bekannten Vorzeichenstufe übernimmt.
5. Elektronischer Vor-/Rückwärtszähler nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet.daß mittels des
Festwertspeichers (F) eine Fehlerkontrolle an den vom Meßsystem erzeugten, zueinander phasenversetzten
digitalen Signalen (SiZS2) bewirkt ist.
6. Elektronischer Vor-ZRückwärtszäiler nach
Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Festwertspeicher (F) zur an sich bekannten Mehrfachauswertung
(z. B. Ifach-, 2fach- oder 4fach-Auswertung)
der vom Meßsystem erzeugten, zueinander phasenversetzten digitalen Signale (Si/Si) eingesetzt
ist.
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Family Applications (1)
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1976
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1980
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